Достоинства и недостатки реактивного двигателя: Преимущества и недостатки традиционного топлива для реактивных двигателей

Преимущества и недостатки традиционного топлива для реактивных двигателей

Преимущества традиционного топлива для реактивных двигателей

У винтовых, турбовинтовых и реактивных двигателей в авиации есть лишь одно неоспоримое преимущество: сейчас им нет никаких альтернатив. Инженеры изучают возможность применения различных альтернативных источников энергии, даже водородной и атомной энергии, для создания новых типов двигателей самолетов, но на сегодняшний день ни1 одна из исследуемых технологий не готова к тому, чтобы стать серийной.

Недостатки традиционного топлива для реактивных двигателей

• При сгорании авиационного топлива (даже при полном!) образуется С02.
• Авиационное топливо может быть пожароопасным при неправильном хранении.
• Бывали случаи, когда горючее авиационное топливо попадало в кабину самолета или протекало из топливных баков или трубок для подачи топлива и из-за этого возникали пожары или взрывы.
• Выбросы соединений серы, содержащихся в некоторых видах авиационного топлива, могут вызывать «кислотные дожди».
• Обычные авиационные двигатели шумят. В последние годы разработаны малошумящие реактивные двигатели, но если аэропорт расположен в черте города, шум все-таки будет создавать проблемы.
• Самолет с реактивным двигателем может оставлять за собой инверсионный (конденсационный) след, который способен повлиять на естественную динамику верхних слоев атмосферы.
• Некоторые химические компоненты авиационного топлива увеличивают риск возникновения онкологических заболеваний у человека и животных, если непосредственно воздействуют на них в течение определенного периода времени.
• Авиационное топливо получается путем переработки сырой нефти и, естественно, попадает в зависимость от всех рыночных проблем, которые связаны с этим источником энергии.
• Запасы нефти и, соответственно, поставки обычного авиационного топлива рано или поздно закончатся. Вопрос только в том, когда это произойдет.

Вопрос

Предположим, что наступил день, когда широкодоступный водород заменил природный газ для отопления домов, а также бензин или дизельное топливо для автомобилей, грузовиков, судов и тепловозов. Будет ли он пригоден и в качестве авиационного топлива?

Ответ

Да, но только если будет найден экономически эффективный и безопасный способ получения, транспортировки и хранения используемого водородного топлива в нужных количествах.

Глава четвертая Достоинства и недостатки турбореактивного двигателя

Глава четвертая

Достоинства и недостатки турбореактивного двигателя

Турбореактивный двигатель уже давно вышел из «младенческого возраста» и стал совершенной и надежной машиной. Послевоенные годы были годами невиданного по размаху и быстроте технического перевооружения авиации — перехода на самолеты с реактивными двигателями.

Первой начала перевооружаться военная истребительная авиация, так как в воздушном бою при прочих равных условиях шансов на победу всегда больше у того самолета, который обладает большей скоростью полета.

Вслед за истребителями турбореактивные двигатели стали устанавливаться и на другие самолеты военной авиации.

Появились реактивные самолеты-бомбардировщики сравнительно небольшого радиуса действия (так называемые фронтовые), разведчики, штурмовики и, наконец, тяжелые дальние бомбардировщики.

Появились реактивные двигатели и в гражданской авиации. Пассажирские и транспортные реактивные самолеты совершают регулярные рейсы на авиалиниях гражданской авиации. Не далеко то время, когда можно будет попасть из Москвы в Ленинград за полчаса, затратив больше времени на то, чтобы добраться из города до аэродрома. Перелет же из Москвы до Владивостока возможно будет совершать всего за один день.

Реактивные самолеты летают сейчас по крайней мере в полтора раза быстрее и на несколько километров выше, чем самолеты с поршневыми двигателями. Об успехах, достигнутых реактивной авиацией в борьбе за увеличение скорости и высоты полета, свидетельствуют официальные мировые рекорды, поставленные в 1955 г.: скорость полета — 1323 км/час, высота — 20079 м. Имеются все основания полагать, что эти рекордные показатели в настоящее время превзойдены.

В чем же секрет успехов, достигнутых в развитии турбореактивного двигателя? Почему его применение на самолетах означает качественно новую ступень развития авиации?

Этот «секрет» состоит в том, что турбореактивный двигатель при большой скорости полета может развить мощность, в несколько раз превосходящую мощность самых совершенных поршневых двигателей, при значительно меньшем весе, приходящемся на одну лошадиную силу. А ведь именно это, как указывалось выше, и необходимо для двигателя скоростного самолета.

Какую же мощность развивают современные турбореактивные двигатели? Эту мощность можно определить, если известна тяга двигателя и скорость полета.

Современные турбореактивные двигатели при испытании на стенде или при стоянке самолета развивают тягу до 5000—6000 кг и более. Но чтобы определить мощность двигателя, нужно знать его тягу не на стоянке, а в полете с большой скоростью. Чему же равна эта тяга? Выше было указано, что тяга поршневого двигателя с винтом с ростом скорости полета уменьшается обратно пропорционально скорости.

Иначе ведут себя в этом отношении турбореактивные двигатели — с ростом скорости полета их тяга сначала несколько уменьшается, а потом снова возрастает и при полете со скоростью, близкой к скорости звука, турбореактивный двигатель развивает такую же (или даже большую) тягу, как и при стоянке. В этом и заключается огромное преимущество турбореактивного двигателя перед поршневым авиационным двигателем с винтом.

Такое различие объясняется тем, что в работе поршневого двигателя при увеличении скорости полета не происходит существенных изменений и его мощность остается почти неизменной. В работе турбореактивного двигателя при увеличении скорости полета происходят существенные изменения. Расход воздуха через двигатель при этом увеличивается, увеличивается также давление воздуха за турбиной, а значит, и скорость истечения газов из двигателя.

Какую же мощность будет иметь турбореактивный двигатель, развивающий тягу Р = 6000 кг при полете со скоростью V, равной, допустим, 1260 км/час или 350 м/сек? Эта мощность, очевидно, будет равна

Огромная мощность! А ведь тяга, равная 6000 кг, не является пределом для турбореактивного двигателя, так же как и скорость 350 м/сек не является предельной скоростью полета реактивного самолета.

Вместе с тем турбореактивный двигатель, развивающий такую огромную мощность, весит меньше, чем поршневой авиационный двигатель мощностью примерно 4000 л. с. В этом нет ничего удивительного, если учесть, что в поршневом авиационном двигателе действуют большие силы, резко меняющиеся по величине и направлению. Достаточно указать на то, что при вспышке в цилиндрах поршневого двигателя давление мгновенно возрастает почти до 100

кг/см². Для того чтобы выдержать возникающие при этом нагрузки, основные силовые детали поршневого двигателя должны быть очень прочными, а следовательно, массивными, тяжелыми. В турбореактивном же двигателе давления не превышают 10, самое большое— 15 кг/см², причем эти давления постоянные, не меняющиеся по времени. Поэтому большинство частей турбореактивного двигателя — либо легкие тонкостенные отливки, обычно из легких сплавов, либо детали, изготовленные из тонкого стального листа. Это делает турбореактивный двигатель более легким, чем поршневой, хотя через поршневой двигатель протекает в десятки раз меньше воздуха, чем через турбореактивный.

При большой скорости полета турбореактивный авиационный двигатель превосходит поршневой авиационный двигатель и по экономичности. Уже при скорости полета, равной 1000—1100 км/час, турбореактивный двигатель расходует на одну лошадиную силу развиваемой им мощности [2] не больше топлива, чем поршневой двигатель при максимальной скорости полета, которую он в состоянии обеспечить. С дальнейшим ростом скорости полета удельный расход топлива турбореактивного авиационного двигателя становится даже меньшим, чем удельный расход топлива поршневого авиационного двигателя. Но при уменьшении скорости полета экономичность турбореактивного двигателя резко ухудшается. Например, при скорости полета, равной 300

км/час, удельный расход топлива турбореактивного двигателя втрое больше удельного расхода топлива поршневого двигателя. Значит ли это, что турбореактивный двигатель на самолете выгоден только при очень больших, околозвуковых скоростях полета, а область меньших скоростей полета является выгодной только для самолетов с поршневыми двигателями? Нет, не значит. Но, вместе с тем простой турбореактивный двигатель не может заменить поршневой авиационный двигатель в зоне промежуточных скоростей полета, равных 500—800 км/час , так как при этих скоростях он менее экономичен, чем поршневой. Это под силу лишь газотурбинным двигателям другого типа.

Одним из таких двигателей является так называемый двухконтурный турбореактивный двигатель. Чтобы понять идею этого двигателя, вспомним, чем отличается турбореактивный двигатель от воздушного винта в отношении (метода создания тяги. Мы знаем, что и турбореактивный двигатель, и винт создают тягу, отбрасывая воздух. Разница состоит в том, что винт отбрасывает много воздуха с малой скоростью, а турбореактивный двигатель — мало воздуха с большой скоростью. Но метод создания тяги, используемый турбореактивным двигателем, выгоден лишь при большой скорости полета. Если скорость полета мала, то кинетическая энергия, приобретенная газами в двигателе, полностью не используется. Лишь незначительная часть этой энергии затрачивается на совершение полезной работы продвижения самолета в воздухе, большая же часть ее теряется, бесполезно рассеиваясь в окружающей атмосфере. Потери же кинетической энергии при работе винта сравнительно малы, так как мала сама кинетическая энергия отбрасываемого воздуха. Чем больше скорость полета, тем выгоднее становится турбореактивный двигатель, так как уменьшаются потери кинетической энергии с отходящими газами, и, наоборот, тем менее выгодным становится воздушный винт из-за увеличения потерь при его вращении. Следовательно, для того чтобы сохранить преимущества турбореактивного двигателя перед двигателем поршневым во всем диапазоне скоростей полета самолета, нужно при уменьшении скорости полета уменьшать скорость отбрасываемых газов и увеличивать их массу, т. е. как бы постепенно переходить от метода создания тяги, характерного для турбореактивного двигателя, к методу создания тяги, характерному для воздушного винта.

Конечно, трудно разработать такую конструкцию двигателя, в которой по мере уменьшения скорости полета автоматически происходило бы увеличение расхода воздуха и уменьшение скорости истечения газов. Но можно создать такой газотурбинный двигатель, который в этом отношении был бы более близким к воздушному винту, чем турбореактивный двигатель. Таким двигателем является двухконтурный турбореактивный двигатель.

Как же в этом двигателе осуществляется увеличение количества и соответственное уменьшение скорости вытекающих газов по сравнению с обычным турбореактивным двигателем? Для этой цели в двухконтурном турбореактивном двигателе в камеру сгорания направляется лишь часть воздуха, поступающего в двигатель. Эта часть воздуха в результате сжигания топлива превращается в раскаленные газы, вытекающие затем наружу так же, как в обычном турбореактивном двигателе. Другая часть воздуха направляется в обход камеры сгорания по другому каналу, или, как говорят, контуру, отчего и сам двигатель получил название двухконтурного (рис. 24). Этот воздух сначала сжимается, а затем расширяется в сопле и вытекает из двигателя с большой скоростью, хотя скорость его истечения меньше, чем скорость истечения газов, так как газы имеют гораздо большую температуру.

Конструктивно двухконтурный турбореактивный двигатель устраивается так, что либо лопатки первых ступеней компрессора делаются более длинными, вследствие чего воздух, проходящий через удлиненные части лопаток, поступает не в следующие ступени компрессора, а во второй контур (см. рис. 24, сверху), либо во втором контуре устанавливается специальный высоконапорный вентилятор, приводимый во вращение турбиной двигателя (см. рис. 24, снизу). Так или иначе, но из сопла двухконтурною турбореактивною двигателя вытекают два газовых потока: в центре — раскаленные газы, снаружи — кольцевая струя холодного воздуха; при этом расход воздуха через двигатель увеличивается, а скорость отбрасывания газовоздушной струи уменьшается. Понятно, что двухконтурный двигатель более выгоден по сравнению с обычным турбореактивным двигателем при меньших скоростях полета и менее выгоден при больших скоростях: выигрыш в одном получается за счет проигрыша в другом. В настоящее время двухконтурные турбореактивные двигатели еще не получили широкого применения, но они могут найти применение в будущем на самолетах, предназначенных для скоростных дальних перелетов, например для трансконтинентальных или трансокеанских авиалиний. Следует отметить, что первые проекты двухконтурных двигателей были разработаны К. Э. Циолковским и конструктором А. М. Люлька.

Рис. 24. Принципиальные схемы двухконтурных турбореактивных двигателей

В двухконтурном турбореактивном двигателе сделан только первый шаг на пути уменьшения расхода топлива при малых скоростях полета. В турбовинтовом двигателе сделан второй такой шаг. В турбовинтовом двигателе, как и в турбореактивном, весь воздух направляется в камеру сгорания, но газы, вытекающие из камеры сгорания, расширяются в газовой турбине полностью, а не частично, как в турбореактивном двигателе. Вследствие этого давление газов за турбиной турбовинтового двигателя равно атмосферному, поэтому газы вытекают из двигателя наружу с небольшой скоростью, создавая таким образом лишь небольшую реактивную тягу. Но зато мощность газовой турбины, которой газы передают весь свой запас полезной энергии, значительно увеличивается и становится большей, чем мощность, необходимая для привода компрессора. Таким образом получается избыточная мощность, которая используется для вращения воздушного винта. Для передачи мощности с вала двигателя на воздушный винт применяется шестеренчатый редуктор (рис. 25), без которого в турбовинтовом двигателе обойтись нельзя, так как нельзя вращать винт с таким большим числом оборотов, которое развивает газовая турбина. Для более эффективной работы газовая турбина должна вращаться гораздо быстрее, чем это допустимо с точки зрения эффективной работы воздушного винта, так как воздушный винт имеет гораздо больший диаметр. Редуктор уменьшает число оборотов воздушного винта по сравнению с числом оборотов турбины раз в 10—15, а то и более. Следует заметить, что редуктор вызвал немало трудностей при доводке турбовинтового двигателя, что было одной из причин, задержавших широкое внедрение этих двигателей в авиации. Но еще большие трудности, однако, были связаны с доводкой систем регулирования турбовинтовых двигателей.

В настоящее время можно считать, что основные трудности, задерживавшие серийное производство турбовинтовых двигателей, преодолены. Турбовинтовые двигатели, сочетающие достоинства воздушного винта как движителя для умеренных скоростей полета с конструктивными преимуществами газотурбинного двигателя, в частности гораздо меньшим «лбом» (диаметром) (рис. 26), имеют несомненные перспективы широкого применения в авиации.

Рис. 25 Турбовинтовой двигатель: а — принципиальная схема; б — двигатель на испытательном стенде

В особенности они выгодны для самолетов гражданской авиации. В будущем основным типом самолетов, летающих на местных и на магистральных авиалиниях, будут, вероятно, самолеты с турбовинтовыми, а не с поршневыми двигателями. На экспрессных же линиях будут эксплуатироваться реактивные самолеты с турбореактивными двигателями, выгодные в тех случаях, когда на первый план выступает скорость полета, а его экономичность является второстепенным фактором.

Рис. 26. Относительные размеры поршневого (сверху) и турбовинтового (снизу) двигателей при одинаковой их мощности

Рассказ о двухконтурном и турбовинтовом двигателях может вызвать у читателя неверное представление о том, что обычный турбореактивный двигатель усложняется только тогда, когда его приспосабливают к меньшим скоростям полета. Это, конечно, не так. Турбореактивный двигатель прост лишь по принципиальной схеме; в действительности он представляет собой весьма сложную машину. Дальнейшее совершенствование двигателя приводит к его постепенному усложнению, которое оказывается необходимым в связи с ростом требований, предъявляемых к двигателям современных самолетов. В подтверждение этого достаточно привести следующие два примера.

Первый пример связан с одной из тенденций развития современных турбореактивных двигателей — увеличением степени повышения давления в компрессоре двигателя. В первых турбореактивных двигателях давление воздуха в компрессоре повышалось в 3—4 раза, а теперь повышение давления воздуха в компрессоре в 6—7 раз не всегда удовлетворяет конструкторов. Но как можно достичь дальнейшего увеличения степени повышения давления? Оказывается, простое увеличение числа ступеней осевого компрессора двигателя не всегда приводит к желательному результату — двигатель с таким компрессором начинает плохо работать, в особенности при запуске и на режимах неполной мощности, т. е. на режимах пониженной тяги. Это связано с явлением так называемого помпажа, о котором будет сказано ниже. Одним из способов преодоления этой трудности является устройство турбореактивного двигателя по так называемой двухвальной схеме (рис. 27). В этом случае ротор двигателя имеет два самостоятельных вала, с двумя самостоятельными осевыми компрессорами и двумя самостоятельными турбинами, причем валы вращаются с разным числом оборотов. Оба компрессора устанавливаются один за другим, так что сначала воздух, поступивший в двигатель, сжимается в переднем компрессоре (низкого давления), а затем он поступает в следующий, задний компрессор (высокого давления). Каждый из этих компрессоров приводится во вращение своей турбиной, так что обе турбины двигателя тоже оказываются установленными одна за другой. Передняя турбина, в которую газы поступают непосредственно из камеры сгорания, имея еще большое давление, приводит во вращение задний компрессор; таким образом турбина высокого давления приводит во вращение компрессор высокого давления. Задняя турбина, в которую газы поступают после расширения в передней турбине и которая поэтому является турбиной низкого давления, приводит во вращение компрессор низкого давления — передний. Вал, связывающий турбину и компрессор низкого давления, проходит внутри полого вала, связывающего турбину и компрессор высокого давления. Понятно, что такой турбореактивный двигатель оказывается сложнее обычного, но зато он обладает и лучшими характеристиками.

Рис. 27. Принципиальная схема двухвального турбореактивного двигателя

Второй пример, свидетельствующий о конструктивной сложности современного турбореактивного двигателя, относится к его регулированию. Турбореактивный двигатель имеет вспомогательные устройства и механизмы различного назначения, к которым относится, в частности, система регулирования, выполняющая ряд важных функций.

Одной из таких функций является автоматическое поддержание заданного режима работы двигателя при изменении условий полета. Можно, конечно, возложить эту задачу на летчика, но летчик и без того занят в полете.

Другой, еще более важной функцией системы регулирования является непрерывное «наблюдение» за работой двигателя для того, чтобы полностью исключить возможность возникновения опасных режимов во время его работы. Для поршневых авиационных двигателей такими опасными режимами являются, например, режимы, при которых двигатель детонирует. Если не принять срочных мер, то детонация может привести к очень неприятным последствиям, вплоть до аварии двигателя. У турбореактивных двигателей есть свои опасные режимы работы, например, режимы, при которых происходит перегрев лопаток турбины или возникает так называемый помпаж компрессора, о котором будет идти речь ниже. Можно задачу борьбы с опасными режимами возложить и на летчика, но автоматические устройства системы регулирования сделают это не хуже, а главное своевременно. В данном случае это является решающим фактором.

Часто на систему регулирования возлагается и задача «выбора» оптимальных, наивыгоднейших режимов работы двигателя, соответствующих данным условиям полета. Такие режимы обеспечивают наименьший расход топлива, а следовательно, наибольшую возможную дальность или продолжительность полета. И эту задачу, конечно, автоматы могут выполнить лучше летчика.

Следует заметить, что на работе турбореактивного двигателя изменение внешних условий — давления и температуры атмосферного воздуха, высоты и скорости полета — сказывается в гораздо большей мере, чем на работе поршневого двигателя; он очень чувствителен к этим изменениям. Даже сравнительно небольшие изменения условий полета могут привести к существенному нарушению режима работы турбореактивного двигателя — уменьшению или увеличению развиваемой им реактивной тяги, уменьшению или увеличению расхода топлива, недопустимому увеличению температуры газов перед турбиной или же чрезмерному увеличению оборотов («разносу») двигателя.

Поэтому система регулирования турбореактивного двигателя неизбежно получается сложной. Это настоящая «нервная система» двигателя, которая имеет свои «органы чувств», реагирующие на изменение внешних условий, аналогично тому, как наша кожа реагирует на изменение температуры воздуха или глаза реагируют на свет. Она имеет и свои «тормозящие» и «регулирующие» центры, аналогично тому, как наша нервная система дает «команду» прикрыть веки, когда освещение становится слишком сильным, или заставляет отдернуть руку, коснувшуюся горячего предмета.

Как же работает «нервная система» турбореактивного двигателя? В большинстве современных турбореактивных двигателей режим работы полностью определяется числом оборотов ротора двигателя, т. е. числом оборотов компрессора и турбины. Чем больше число оборотов, тем больше и тяга двигателя. Остальные показатели, характеризующие работу двигателя, в частности расход топлива и температура газов, имеют при этом вполне определенные значения. Но имеются двигатели, у которых режим работы определяется не только числом оборотов ротора. В этих двигателях истечение газов через выхлопное реактивное сопло в атмосферу регулируется, для чего на выходе из сопла устанавливаются поворотные заслонки или же внутри сопла вдоль его оси перемещается специальная регулирующая (профилированная) игла (см. рис. 10). При этом каждому значению площади выходного сечения сопла соответствуют, даже при неизменном числе оборотов, свои, отличные от других величины тяги, расхода топлива и температуры газов. В данном случае на режим работы двигателя можно воздействовать двумя путями: изменением числа оборотов ротора и изменением площади выходного сечения сопла. Естественно, такая система регулирования режимов работы двигателя сложней, чем регулирование путем изменения только числа оборотов ротора. Тем не менее она находит широкое применение, так как обеспечивает лучшие характеристики двигателя.

Но даже в тех случаях, когда реактивное сопло имеет неизменное выходное сечение, т. е., когда режим работы двигателя полностью определяется числом оборотов ротора, регулирование двигателя оказывается весьма сложным. И это несмотря на то, что по идее регулирование в данном случае очень простое: для изменения числа оборотов остается только одно средство — изменение подачи топлива в камеру сгорания двигателя. Изменяя подачу топлива, мы изменяем режим работы двигателя по нашему желанию или восстанавливаем режим, нарушенный вследствие изменения внешних условий. Таким образом, подача топлива является одновременно и средством управления, и средством регулирования двигателя. Для первого служит так называемый «рычаг управления газом», установленный в кабине летчика, для второго — специальные автоматические устройства системы регулирования, потому что осуществить это вручную практически невозможно.

Как же работает система регулирования турбореактивного двигателя?

Познакомимся с этим на примере двигателя РД-500 (рис. 28).

Пусть самолет стоит на старте. Летчик только что запустил двигатель. Рычаг управления газом передвинут немного вперед. Это значит, что дроссельный кран, с помощью которого изменяется количество топлива, впрыскиваемого в камеру сгорания, чуть приоткрыт. Игла крана приподнята и открывает доступ топливу к топливным форсункам, установленным в камерах сгорания. Так как топлива в камеру сгорания двигателя впрыскивается мало, то в ней выделяется мало тепла, и мощность, развиваемая турбиной, достаточна лишь для вращения компрессора с относительно малым числом оборотов. Двигатель работает на режиме холостого хода, или малого газа.

Рис. 28. Принципиальная схема системы управления подачей топлива турбореактивного двигателя РД-500

Но вот летчик передвигает рычаг управления газом вперед. Игла дроссельного крана приподнимается больше, проходное сечение крана увеличивается, а следовательно, увеличивается подача топлива в камеру сгорания. Вследствие этого увеличивается число оборотов двигателя и развиваемая им тяга. Чем больше топлива поступает в камеру сгорания, тем выше температура газов, выходящих из камеры на лопатки турбины, тем больше число оборотов и тяга двигателя. Наконец, достигнут взлетный режим: летчик освобождает тормоза, самолет начинает разбег по взлетной дорожке и затем, оторвавшись от земли, уходит в небо.

В течение всего полета летчик непрерывно пользуется рычагом управления газом. Когда нужно увеличить скорость полета, он передвигает рычаг от себя, увеличивая тем самым подачу топлива, а следовательно, и тягу двигателя, когда нужно уменьшить скорость, — передвигает рычаг назад. Но вот летчик избрал определенный режим горизонтального полета. Теперь ему уже не нужно воздействовать на рычаг управления. Заданный режим работы двигателя поддерживается автоматами системы регулирования, реагирующими на все изменения условий полета.

Рис. 29. Анероидный сильфон — чувствительный элемент регулятора

В качестве чувствительного элемента системы регулирования часто применяется так называемый анероидный сильфон (рис. 29). Он представляет собой герметичную металлическую «гармошку» — эластичную коробку, внутри которой находится воздух. Когда давление воздуха в камере, в которой помещается сильфон, увеличивается, гармошка сжимается. При уменьшении давления она расширяется. Иногда к этой гармошке добавляется другая, реагирующая на изменение температуры воздуха. Эти гармошки являются как бы своеобразными «органами чувств» двигателя.

Очевидно, что регулятор с таким анероидом будет реагировать на изменение высоты полета, так как с увеличением высоты давление воздуха уменьшается. Ясно, конечно, что он будет реагировать и на изменение барометрического давления. Можно заставить его «почувствовать» и изменение скорости полета. В самом деле, давление встречного потока воздуха, набегающего в полете на самолет, всегда больше атмосферного. Это избыточное давление, которое носит название скоростного напора, зависит от скорости полета: оно тем больше, чем больше скорость полета. Значит, достаточно ввести внутрь камеры регулятора, в которой находится анероид, воздух, имеющий повышенное в результате скоростного напора давление, чтобы регулятор стал реагировать и на скорость полета. Для такого регулятора увеличение скорости полета равносильно, следовательно, уменьшению высоты, т. е. снижению самолета.

Итак, мы познакомились с чувствительным элементом (датчиком) регулятора (обычно такой регулятор называется барометрическим).

Но как с помощью этого датчика барометрический регулятор поддерживает постоянство режима работы двигателя при изменении условий полета?

Пусть, например, скорость полета немного увеличилась или высота полета уменьшилась. В обоих этих случаях плотность воздуха, поступающего в двигатель, возрастает и, следовательно, увеличивается вес воздуха, протекающего через двигатель. Если количество топлива, сгорающего в камерах сгорания двигателя, остается при этом постоянным, то соотношение между воздухом и топливом изменится — топливо воздушная смесь будет беднее топливом. Вследствие этого число оборотов двигателя уже не останется прежним, оно уменьшится. Чтобы восстановить заданное число оборотов, нужно «обогатить» смесь, т. е. увеличить подачу топлива. Вот эту функцию изменения количества топлива, подаваемого насосом в камеры сгорания, и осуществляет регулятор.

Иногда это делается путем перепуска топлива. В этом случае обыкновенный шестеренчатый топливный насос, подающий топливо к форсункам камер сгорания, подает его больше, чем нужно. Избыток топлива перепускается либо обратно в топливный бак, либо во всасывающую магистраль насоса. Барометрический регулятор управляет количеством этого перепускаемого топлива, так что к форсункам поступает только строго необходимое количество топлива в зависимости от условий полета.

Но иногда для этой цели применяется специальный плунжерный топливный насос переменной производительности. Барометрический регулятор изменяет подачу этого насоса так, что к форсункам поступает только необходимое количество топлива. Такая система регулирования нашла применение и на некоторых отечественных турбореактивных двигателях, в частности на двигателе РД-500.

Внутри плунжерного топливного насоса вращается на подшипниках ротор, в котором имеется несколько цилиндрических отверстий, просверленных под углом к его оси (рис. 30). В этих отверстиях перемещаются плунжеры — стальные цилиндрические поршеньки. Плунжеры прижимаются пружинами, заложенными в каждое отверстие ротора, к неподвижной, так называемой «косой шайбе». Это название шайба получила потому, что ее ось наклонена под некоторым углом к оси ротора. Ротор насоса получает вращение от двигателя при помощи шестеренчатой передачи. При этом плунжеры совершают поступательно-возвратное движение в своих гнездах — отверстиях ротора, засасывая и нагнетая топливо. Для изменения величины подачи топлива достаточно лишь изменить угол наклона «косой шайбы», что и осуществляется при помощи барометрического регулятора. При увеличении угла наклона «косой шайбы» подача топлива увеличивается, при уменьшении — уменьшается.

Барометрический регулятор имеет две камеры (рис. 31). Одна из этих камер анероидная, в ней заключен упоминавшийся выше анероид, являющийся «чувствительным» элементом регулятора. Другая камера регулятора, называющаяся клапанной, герметически изолирована от анероидной камеры упругой мембраной из фосфористой бронзы и заполнена топливом, на котором работает двигатель. В дне этой камеры имеются два отверстия — по одному из них (отверстие 3) топливо подводится в камеру, по другому (отверстие 1) —отводится из камеры во всасывающую магистраль топливного насоса. Отверстие 1 всегда открыто полностью, тогда как отверстие 3 частично перекрыто клапаном, связанным с рычагом, укрепленным на мембране, которая разделяет обе камеры регулятора. Один конец рычага опирается на анероид, другой может перемещаться в клапанной камере. Когда один конец рычага поднимается, то другой, естественно, опускается, так как рычаг поворачивается вокруг точки опоры на мембране. Значит, когда анероид по какой-либо причине сжимается, например, при уменьшении высоты или увеличении скорости полета, то опирающийся на него конец рычага поднимается. Противоположный конец рычага, расположенный в клапанной камере регулятора, опускается, уменьшая отверстие для входа топлива в эту камеру, что и используется для изменения производительности насоса.

Рис. 30. Схематический разрез и конструкция топливного насоса переменной производительности для подачи топлива в камеры сгорания турбореактивного двигателя РД-500

Рис. 31. Барометрический регулятор турбореактивного двигателя РД-500:

а —разрез; б — схема гидравлических связей с топливным насосом; в — конструкция

В корпусе насоса имеется цилиндрическая полость, в которой находится поршень с пружиной. Это — сервомеханизм, служащий для поворота «косой шайбы». Дело в том, что усилие, необходимое для поворота «косой шайбы», так велико, что создать его сразу в регуляторе оказывается невозможным. Для этой цели служит особый исполнительный элемент — сервомеханизм, поршень которого связан тягой с «косой шайбой». Когда поршень под действием пружины выдвигается из полости, в которой он находится, то угол наклона «косой шайбы» увеличивается, в результате чего производительность насоса растет.

Топливо, заполняющее полость сервомеханизма, вытекает из нее по трубке 3 (см. рис. 31,б) в клапанную камеру регулятора. Обе полости сервонасоса соединены между собой обводным каналом с находящимся в нем калиброванным отверстием — жиклером. Если давление топлива, протекающего через этот жиклер, уменьшится по какой-либо причине, то силы, действующие на поршень слева и справа, окажутся неодинаковыми. Избыточное давление на поршень при этом уравновесится пружиной, создающей необходимую добавочную силу.

Стоит анероиду регулятора слегка сжаться, что происходит при незначительном увеличении скорости или уменьшении высоты полета, как тотчас же клапан прикроет отверстие 3 и выход топлива из полости сервомеханизма уменьшится. Давление топлива в полости, в которой находится пружина, при этом немедленно возрастет и суммарное давление топлива и пружины превысит давление топлива на противоположную сторону поршня. Поршень выдвинется из полости, наклон «косой шайбы» увеличится, а следовательно, увеличится и производительность насоса: в камеры сгорания будет подаваться больше топлива.

Так регулятор поддерживает нужный состав топливовоздушной смеси, сгорающей в двигателе, чтобы сохранить постоянным его число оборотов (рис. 32).

Но барометрический регулятор выполняет не только эту одну функцию. Он обеспечивает более надежную работу двигателя, являясь в то же время предохранительным устройством, ограничивающим давление топлива в нагнетающей магистрали насоса. Необходимость в таком устройстве очевидна. Нормальное давление топлива, подводимого от насоса к топливным форсункам, обычно составляет несколько десятков атмосфер. На это давление и рассчитываются топливные трубопроводы. Но представьте себе, что по какой-либо причине, например из-за загрязнения, произойдет местное сужение проходного сечения трубопровода. Плунжерный насос будет проталкивать через суженное отверстие прежнее количество топлива, что приведет к резкому увеличению давления топлива в трубопроводе перед сужением. В результате этого трубопровод может лопнуть, что может повлечь за собой пожар на самолете. Чтобы давление топлива в трубопроводе не превосходило некоторой максимально допустимой величины, нужно уменьшить производительность насоса, как только давление достигнет этого предела. Эту функцию и выполняет барометрический регулятор. Если давление топлива, подаваемого насосом, превысит допустимый предел, немедленно прогнется мембрана 4 (рис. 33), изготовленная из упругой резины и помещенная в дне клапанной камеры регулятора. К этой мембране топливо подводится по особой трубке (трубка 2 на рис. 31,б). Прогнувшись, мембрана надавит на поршенек и поднимет иглу, упирающуюся в рычаг, расположенный в клапанной камере. Приподнявшись, рычаг увеличит выход топлива в клапанную камеру регулятора из полости сервомеханизма топливного насоса, как это происходит, например, при увеличении высоты полета.

Рис. 32. Так система регулирования турбореактивного двигателя РД-500 сохраняет постоянство числа оборотов при изменении высоты полета

Пусть высота полета увеличится. Тогда: анероид 1 — расширится; рычаг 2 — приподнимется, в клапанную коробку регулятора через отверстие 3 станет поступать больше топлива из полости сервомеханизма насоса, давление в полости 4 сервомеханизма насоса уменьшится; поршень 5 сервомеханизма передвинется вправо; угол наклона «косой шайбы» 6 уменьшится. В результате этого подача топлива в камеры сгорания уменьшится, вследствие чего число оборотов двигателя, которое с увеличением высоты полета растет из-за увеличения температуры газов, упадет до первоначального значения

В результате этого поршень сервомеханизма переместится в сторону пружины (на рис. 33 — вправо) и угол наклона «косой шайбы» уменьшится. Следовательно, уменьшится и производительность насоса, и давление топлива в трубопроводе упадет до установленного предела.

Рис. 33. Схема, иллюстрирующая, как система регулирования турбореактивного двигателя РД-500 предохраняет топливные трубопроводы от разрыва

Пусть в топливоподающем трубопроводе образовалось местное сужение 1, например, из-за отложений грязи; тогда повысится давление перед сужением в трубопроводе 2, повысится давление и в трубопроводе 3; повышенное давление передастся на мембрану 4; рычаг 5 приподнимется; в клапанную камеру регулятора через отверстие 6 станет поступать больше топлива из полости сервомеханизма насоса; давление в полости 7 сервомеханизма насоса уменьшится; поршень 8 сервомеханизма передвинется вправо; угол наклона «косой шайбы» 9 уменьшится, в результате чего подача топлива насосом уменьшится и давление в трубопроводах понизится до нормальной величины

Другое важное предохранительное устройство системы регулирования расположено в самом насосе. Оно исключает возможность «разноса» двигателя, т. е. превышения максимально допустимого числа оборотов его ротора. В некоторых типах турбореактивных двигателей основным элементом системы регулирования является центробежный регулятор, подобный применяющимся в паровых турбинах и других стационарных двигателях. Этот регулятор поддерживает постоянство числа оборотов двигателя, которое установлено летчиком. Как только число оборотов, например, возрастет, регулятор уменьшит подачу топлива до такой величины, пока число оборотов не снизится до заданного. В этом случае ограничение максимального числа оборотов не представляет трудности.

Иначе обстоит дело в описанной выше системе регулирования, которая реагирует лишь на внешние условия и не имеет центробежного регулятора. Если не предусмотреть в этой системе специального ограничителя максимальных оборотов двигателя, то не исключена возможность его «разноса».

Такой ограничитель оборотов и установлен в плунжерном насосе. Он представляет собой тоже центробежный регулятор, но только упрощенный, рассчитанный на одно определенное число оборотов — максимально допустимое. Этот регулятор не механический (он не имеет центробежных грузиков), а гидравлический. Как же он работает? Для того чтобы ответить на этот вопрос, обратимся к схеме плунжерного насоса, показанной на рис. 34.

В роторе насоса высверлены радиальные отверстия, соединенные со всасывающей магистралью насоса. При работе насоса через эти отверстия вытесняется топливо под давлением, которое создается центробежной силой, возникающей в результате вращения ротора. Чем больше число оборотов насоса, тем больше центробежная сила и, значит, больше давление топлива, заполняющего полость насоса, в которой вращается ротор. Это давление является, таким образом, мерилом числа оборотов двигателя и используется для его ограничения. Для этой цели в верхней части насоса, в его крышке, установлена упругая перегородка — мембрана 3. С обеих сторон, сверху и снизу, на эту мембрану давит топливо. Но снизу давление топлива равно давлению на всасывании у насоса, а сверху оно больше, так как равно давлению в полости ротора, и создается, как указывалось выше, центробежной силой, возникающей при вращении ротора.

Чем больше число оборотов двигателя, тем больше разность давлений, пока, наконец, она не становится столь большой, что мембрана прогибается, нажимая на установленный под ней рычаг.

Рис. 34. Схема, иллюстрирующая, как система регулирования турбореактивного двигателя РД-500 предохраняет двигатель от «разноса», т. е. от превышения максимально допустимого числа оборотов

Пусть число оборотов двигателя увеличится; увеличение числа оборотов двигателя через хвостовик 1 передается ротору топливного насоса; центробежная сила топлива, вытекающего из отверстий в роторе насоса, увеличится, вследствие чего давление внутри насоса (позиция 2) возрастет; под действием повышенного давления внутри насоса прогнется мембрана 3, рычаг повернется и топливо начнет вытекать через отверстие 5 из полости 6 сервомеханизма насоса обратно на всасывание; давление в полости 6 сервомеханизма насоса уменьшится и поршень 7 сервомеханизма передвинется вправо; угол наклона «косой шайбы» 8 уменьшится, в результате чего подача топлива по трубопроводу 9 в камеры сгорания снизится до допустимой величины

Этот рычаг поворачивается вокруг своей опоры и открывает выход топлива из полости сервомеханизма насоса. Результат получается таким же, как и при увеличении высоты или уменьшении скорости полета: угол наклона «косой шайбы» уменьшается до тех пор, пока число оборотов не становится равным максимально допустимому. Чтобы можно было установить этот ограничитель на нужное максимальное число оборотов, сверху в крышке насоса имеется регулирующий винт, который сжимает пружину, воздействующую на мембрану ограничителя. Чем сильнее затянута пружина, тем меньше максимальное число оборотов двигателя, поддерживаемое ограничителем.

На рис. 35 показана общая принципиальная схема топливной системы и системы регулирования двигателя РД-500, а на рис. 36 — расположение основных агрегатов этих систем на двигателе.

Рассказ о конструкции современных турбореактивных двигателей не ограничивается, конечно, двумя приведенными примерами — его можно было бы продолжить. Эти двигатели имеют много сложных устройств и систем, обеспечивающих высокую надежность и эффективность работы двигателя.

Можно было бы рассказать, например, о различных пусковых системах, обеспечивающих быстрый и надежный запуск двигателя как на земле, так и в условиях полета вплоть до самых больших высот.

О сложности проблемы запуска современных мощных турбореактивных двигателей можно судить хотя бы по тому, что на них устанавливаются стартеры, мощность которых иной раз составляет сотни лошадиных сил. Стартер приходится устанавливать на двигателе потому, что турбина двигателя способна самостоятельно приводить во вращение компрессор только при уже достаточно большом числе оборотов. Поэтому при запуске вал двигателя приходится прокручивать с помощью стартера.

В качестве стартеров на турбореактивных двигателях применяются электродвигатели, поршневые двигатели внутреннего сгорания, подобные мотоциклетным, небольшие вспомогательные газотурбинные двигатели (один газотурбинный двигатель применяется для запуска другого), специальные пороховые пиропатроны и другие устройства.

Рис. 35. Общая схема топливной системы турбореактивного двигателя РД-500

Не менее сложной является также система электрического зажигания рабочей смеси при запуске двигателя.

Чтобы воспламенить холодную, плохо приготовленную (это неизбежно при запуске) топливовоздушную смесь, в особенности на большой высоте, где воздух разрежен, нужны очень мощные запальные устройства. Энергия электрической искры, получающейся в запальных свечах турбореактивных двигателей, должна быть больше, чем, например, энергия искры в свечах поршневых авиационных двигателей. Непрерывно изыскиваются новые способы обеспечения надежного воспламенения топлива при запуске турбореактивного двигателя. В некоторых двигателях пропускают, например, через искровой промежуток запальных свечей, установленных в камере сгорания, не один, как обычно, а два электрических разряда, один вслед за другим. Первый высокочастотный разряд как бы «подготавливает» второму путь в топливовоздушной смеси, заполняющей искровой промежуток свечи, вызывая образование в ней большого числа электрически заряженных частиц — ионов. Второй мощный разряд идет по этому наэлектризованному каналу и воспламеняет смесь. Применяют и так называемые свечи поверхностного разряда, в которых между электродами заключен специальный полупроводниковый материал. Этот материал вызывает при разряде резкое снижение электрического сопротивления газа между электродами и способствует образованию другого, рабочего разряда, воспламеняющего смесь при сравнительно низком напряжении. Эти свечи обеспечивают надежный запуск в самых трудных условиях.

Рис. 36. Расположение основных агрегатов топливной системы на двигателе РД-500

Немало хлопот доставляет конструкторам и эксплуатационникам защита двигателя от попадания в него посторонних предметов, которые могут оказаться в засасываемом в двигатель воздухе. В особенности это важно для двигателей с осевым компрессором. Сравнительно прочная крыльчатка центробежного компрессора значительно меньше повреждается, например, мелкими камешками или песком, попадающими в воздушный тракт двигателя при работе на стоянке или при рулении самолета. Перегруженные же лопатки осевого компрессора разрушаются даже при легком ударе.

Самым простым решением этой проблемы была бы установка на входе в двигатель достаточно густой защитной проволочной сетки. Но такая сетка вызывает дополнительное гидравлическое сопротивление засасываемому воздуху, что приводит к уменьшению развиваемой двигателем тяги. Это тем более неприемлемо, что сетка нужна только при работе двигателя на земле, тягу же она уменьшает в течение всей работы двигателя. Кроме того, сетка, как выяснилось, подвергается в полете обледенению, вследствие чего гидравлическое сопротивление поступающему в двигатель воздуху увеличивается еще более; сильное обледенение может вызвать даже аварию двигателя. Поэтому конструкторам приходится разрабатывать сложные устройства с автоматически убирающимися в полете защитными сетками.

Следует заметить, что автоматическая уборка в полете защитных сеток не является одновременно и решением проблемы борьбы с обледенением двигателя в полете. Если полет происходит во влажном воздухе при низкой температуре, в облаках и т. д., то образование льда может происходить не только на входных сетках, но также и на внутренних стенках входного канала, в топливных фильтрах и т. п. Это обычно приводит к перебоям в подаче топлива, уменьшению тяги двигателя из-за уменьшения количества протекающего через него воздуха и другим ненормальностям в работе двигателя. Наибольшую опасность при этом представляет попадание скалывающихся кусков льда в компрессор, в результате чего двигатель может выйти из строя. Неудивительно, что для борьбы с обледенением двигателя в полете приходится прибегать к специальным антиобледенительным устройствам, усложняющим двигатель. Иногда, например, для этой цели стенки входного канала двигателя и находящиеся в нем стойки, входные направляющие лопатки и другие детали делаются полыми. Внутри них в этом случае циркулирует горячий воздух, отводимый из компрессора.

Синхронный реактивный двигатель

Дмитрий Левкин

Синхронный реактивный электродвигатель — синхронный электродвигатель, вращающий момент которого обусловлен неравенством магнитных проводимостей по поперечной и продольной осям ротора, не имеющего обмоток возбуждения или постоянных магнитов [1].

Статор реактивного двигателя бывает с распределенной и сосредоточенной обмоткой, и состоит из корпуса и сердечника с обмоткой.

Синхронный реактивный двигатель

Статор синхронного реактивного электродвигателя с распределенной обмоткой

Выделяют три основных типа ротора реактивного двигателя: ротор с явновыраженными полюсами, аксиально-расслоенный ротор и поперечно-расслоенный ротор.

Ротор с явновыраженными полюсами

Аксиально-расслоенный ротор

Поперечно-расслоенный ротор

Переменный ток, проходящий по обмоткам статора, создает вращающееся магнитное поле в воздушном зазоре электродвигателя. Крутящий момент создается, когда ротор пытается установить свою наиболее магнито проводящую ось (d-ось) с приложенным полем, для того чтобы минимизировать магнитное сопротивление в магнитной цепи. Амплитуда момента прямо пропорциональна разницы между продольной L_d и поперечной L_q индуктивностями. Следовательно, чем больше разница, тем больше создаваемый момент.

Линии магнитного поля синхронного реактивного электродвигателя

Главная идея может быть объяснена с помощью рисунка представленного ниже. Объект «a» состоящий из анизотропного материала имеет разную проводимость по оси d и оси q, в то время как изотропный магнитный материал объекта «b» имеет одинаковую проводимость во всех направлениях. Магнитное поле, которое прикладывается к анизотропному объекту «a», создает вращающий момент если существует угол между осью d и линиями магнитного поля. Очевидно, что если ось d объекта «a» не совпадает с линиями магнитного поля, объект будет вносить искажения в магнитное поле. При этом направление искаженных магнитных линий будут совпадать с осью q объекта.

Объект с анизотропной геометрией (a) и изотропной геометрией (b) в магнитном поле

Силовые линии магнитного поля вокруг объекта с анизотропной геометрией

В синхронном реактивном электродвигателе магнитное поле создается синусоидально распределенной обмоткой статора. Поле вращается с синхронной скоростью и может считаться синусоидальным.

В такой ситуации всегда будет существовать момент направленный на то, чтобы уменьшить полную потенциальную энергию системы, путем уменьшения искажения поля по оси q (). Если угол сохранять постоянным, например путем контроля магнитного поля, тогда электромагнитная энергия будет непрерывно преобразовываться в механическую.

Ток статора отвечает за намагничивание и за создание момента, который пытается уменьшить искаженность поля. Управление моментом осуществляется путем контроля фазы тока, то есть угла между вектором тока обмоток статора и d-осью ротора во вращающейся системе координат.

Преимущества:
• Простая и надежная конструкция ротора:
  ротор имеет простую конструкцию, состоящую из тонколистовой электротехнической стали, без магнитов и короткозамкнутой обмотки.
• Низкий нагрев:
  так как в роторе отсутствуют токи, он не нагревается во время работы, увеличивая срок службы электродвигателя.
• Нет магнитов:
  снижается конечная цена электродвигателя, так как при производстве не используются редко земельные металлы. При отсутствии магнитных сил упрощается содержание и техническое обслуживание электродвигателя.
• Низкий момент инерции ротора:
  так как на роторе отсутствует обмотка и магниты, момент инерции ротора ниже, что позволяет электродвигателю быстрее набирать обороты и экономить электроэнергию.
• Возможность регулирования скорости:
  в виду того, что синхронный реактивный электродвигатель для своей работы требует частотный преобразователь, имеется возможность управления скоростью вращения реактивного двигателя в широком диапазоне скоростей.

Недостатки:
• Частотное управление:
  для работы требуется частотный преобразователь.
• Низкий коэффициент мощности:
  из-за того, что магнитный поток создается только за счет реактивного тока. Решается за счет использования частотного преобразователя с коррекцией мощности.

Смотрите также

Реактивный двигатель — мотор, подаривший людям небо

Путешествуя на самолетах, вы задумывались когда-нибудь о том, как работает двигатель реактивного самолета? О реактивной тяге, которая приводит его в действие, знали еще в Античные времена. Применить же ее на практике смогли только в начале прошлого века, в результате гонки вооружений между Англией и Германией.

Принцип работы двигателя реактивного самолета довольно прост, но имеет некоторые нюансы, которые строго соблюдаются при их производстве. Чтобы самолет смог надежно держаться в воздухе, они должны работать идеально. Ведь от этого зависят жизни и безопасность всех, кто находится на борту самолета.

Блок: 1/5 | Кол-во символов: 609
Источник: https://nasamoletah.ru/poznavatelno/kak-rabotaet-reaktivnyj-dvigatel.html

Авиационные газотурбинные двигатели.

На сегодняшний день, авиация практически на 100% состоит из машин, которые используют газотурбинный тип силовой установки. Иначе говоря – газотурбинные двигатели. Однако, несмотря на всю возрастающую популярность авиаперелетов сейчас, мало кто знает каким образом работает тот жужжащий и свистящий контейнер, который висит под крылом того или иного авиалайнера.

Блок: 2/3 | Кол-во символов: 402
Источник: http://avia.pro/blog/gazoturbinnyy-dvigatel-foto-stroenie-harakteristiki

Принцип работы реактивного двигателя

За работу двигателя отвечает реактивная тяга. Для создания реактивной тяги необходима определенная жидкость, которая подается из задней части двигателя и по ходу ее продвижения увеличивается ее скорость движения вперед. Работу тяги отлично объясняет один из законов Ньютона, звучит он так «Любое действия вызывает равное противодействие».

Вместо жидкости в ТРД используется горючая смесь (газы и воздух со сгоревшими частичками топлива). Благодаря этой смеси самолет толкает вперед и позволяет ему лететь дальше.

Разработки таких двигателей начались в тридцатых годах. Первыми кто начал разрабатывать двигатели такого типа стали немцы и англичане. Но в гонке вооружений одержали победу ученные из Германии, так как они выпустили самый первый в мире самолет с ТРД под названием «Ласточка», данный самолет впервые взлетел в небеса над Люфтваффом. Спустя некоторое время появился и Английский самолет «Глостерский метеор»

Также сверхзвуковые двигатели принято считать турбореактивными, но они отличаются более совершенными модификациями, в отличие от ТРД.

Устройство двигателя имеет четыре главные детали, а именно:

• Компрессор.
• Камера горения.
• Турбина.
• Выхлоп.

Компрессор

В компрессоре находиться несколько турбин, с помощью которых происходит засасывание и сжатие воздуха. Во время сжатия воздуха, его давление и температура начинает нагнетаться и расти.

Камера горения

После того как воздух проходит турбину и его сжимает до необходимых размеров. Часть сжатого воздуха поступает в камеру горения, где воздух начинает смешиваться с топливом, после чего его поджигают. Благодаря этому увеличивается тепловая энергия воздуха. После смесь выходит из камеры с большой скорости и расширяется.

Турбина

После выхода эта смесь снова попадает в турбину, с помощью высокой энергии газа лопасти в турбине начинают свое вращение. Турбина тесно связанна с компрессором, который находиться в начале двигателя. Благодаря этому турбина начинает свою работу. Остатки воздуха выходят в выхлоп. В момент выхода смеси температура достигает рекордных размеров. Но она продолжает повышать свою температуру с помощью эффекта Дросселирования. После того как температура воздуха доходит до своего пика, она начинает идти на спад и выходит из турбины.

Блок: 2/4 | Кол-во символов: 2266
Источник: https://VPolete.online/interesnoe/turboreaktivnyiy-dvigatel.html

Особенности конструкции турбореактивного двигателя

ТРД состоит из следующих элементов:

• входного устройства;
• компрессора;
• камеры сгорания;
• турбины;
• сопла.

Во время полета набегающий поток воздуха тормозится во входном устройстве: его скорость превращается в давление. Далее струя воздуха поступает в компрессор, который еще больше увеличивает степень ее сжатия. В камере сгорания происходит нагревание при сжигании топлива. Из нее предельно разогретый и сжатый поток направляется в турбину. Там газы совершают работу, вращая лопатки, которая передается компрессору и другим вспомогательным агрегатам.

Конструкция турбореактивного двигателя

При выходе из турбины ТРД газ имеет давление, значительно превосходящее атмосферное. Благодаря этому достигается высокая скорость его истечения из выходного сопла, что создает реактивную тягу.
В 60-е и 70-е годы прошлого столетия ТРД широко применялись на различных типах гражданских и военных самолетов. Позже им на смену пришли двухконтурные турбореактивные двигатели (ТРДД), имеющие лучший КПД, особенно при полетах на дозвуковых скоростях. По существу, сегодня они являются основными моторами современной авиации. Каков же принцип работы ВРД подобного типа?

Внутренний (первый) контур любого ТРДД представляет собой, по сути, обычный турбореактивный двигатель. Воздух, пройдя воздухозаборник, попадает в низконапорный компрессор, называемый еще вентилятором. После этого он разделяется на два потока: один, из которых попадает во внутренний контур, где проходит обычный для ТРД цикл, описанный выше. Второй входит в наружный контур, минуя турбину и камеру сгорания, и попадает в сопло, где смешивается с потоком, выходящим из первого контура. Такой тип двигателя называется ТРДД со смешением потоков.

Благодаря наличию внешнего контура общая скорость истечения газа из сопла уменьшается, что повышает тяговый КПД. Важнейшей характеристикой любого ТРДД является степень его двухконтурности – это отношение расхода воздуха через внутренний и внешний контур. Двигатели с большой степенью двухконтурности (выше 2) называются турбовентиляторными. Главным недостатком моторов этого типа является их значительные размеры и масса, а достоинством – высокая экономичность. Турбовентиляторными двигателями оснащается большинство коммерческих авиалайнеров и транспортных самолетов.

Существует несколько способов повышения эффективности работы ТРД и ТРДД:

• форсажная камера;
• регулируемое сопло;
• управление вектором тяги.

Любой ТРД имеет резерв мощности: избыток кислорода в камере сгорания. Однако использовать его напрямую – через увеличение впрыска топлива – нельзя: более высокую температуру не выдерживают детали двигателя. Конструкторы выбрали другой путь, и он оказался правильным: между турбиной и соплом сжигается дополнительное топливо, что увеличивает температуру рабочего тела и значительно повышает тягу (до 1,5 раза). Форсажные камеры в основном устанавливаются на боевых самолетах.

Конструкция турбовентиляторного двигателя. Именно таким мотором оснащаются современные пассажирские лайнеры

Регулируемое сопло состоит из подвижных продольных элементов, управляя положением которых, можно изменять геометрию самой узкой части выходного отверстия двигателя. Это позволяет оптимизировать работу мотора на разных его режимах.

Управление вектором тяги производится с помощью специальных отклоняемых сопел, которые позволяют изменять поток рабочего тела относительно оси двигателя. Такая конструкция несколько усложняет управление самолетом, но существенно увеличивает его маневренность и взлетно-посадочные характеристики.

Блок: 5/7 | Кол-во символов: 3542
Источник: https://MilitaryArms.ru/novye-texnologii/reaktivnyj-dvigatel/

Как работает турбореактивный двигатель?

Реактивные двигатели применяются повсеместно, а турбореактивные устанавливаются больших пассажирских лайнерах. Отличие их в том, что первый несет с собой запас топлива и окислителя, а конструкция обеспечивает их подачу из баков.

Турбореактивный двигатель самолета несет с собой лишь топливо, а окислитель — воздух — нагнетается турбиной из атмосферы. В остальном принцип его работы совпадает с тем же, что и у реактивного.

Одна из самых важных деталей у них — это лопасть турбины. От нее зависит мощность двигателя.

Схема турбореактивного двигателя.

Именно они вырабатывают тяговые усилия, необходимые для ускорения самолета. Каждый из лопастей производит в 10 раз больше энергии, чем самый обычный, автомобильный двигатель. Они устанавливаются позади камеры сгорания, в той части двигателя, где самое высокое давление, а температура доходит до 1400 градусов по Цельсию.

В процессе производства лопастей они проходят через процесс монокристаллизации, что придает им твердости и прочности.

Перед тем, как установить на самолет, каждый двигатель проверяется на полное тяговое усилие. Он должен пройти сертификацию Европейского совета по безопасности и компанией, которая его произвела. Одной из самых крупных фирм по их производству является Роллс-Ройс.

Блок: 3/5 | Кол-во символов: 1284
Источник: https://nasamoletah.ru/poznavatelno/kak-rabotaet-reaktivnyj-dvigatel.html

Устройство реактивного двигателя

С первого взгляда кажется устройство конструкции реактивной установки достаточно простым, однако характеристики использования топлива и его сгорания требуют применения высокопрочных материалов.

На рисунке 4 изображено устройство реактивного двигателя.

Рисунок 4 — Устройство реактивного двигателя

Из рисунка 4 видно, что на входе в аппарат установлен вентилятор всасывающий воздух в двигатель. Вентилятор состоит из мощных и объемных по размеру лопастей, которые, как правило, изготавливаются из титана. Далее вслед за вентилятором установлен многоступенчатый турбокомпрессор для подачи воздуха непосредственно в камеру, где происходит сгорание рабочего тела.

После воспламенения и сгорания поток реактивных газов направляется на рабочие лопатки турбоагрегата, чем и приводят его во вращение. На валу турбины горячей ступени имеется жесткая связь с компрессором, который вращается от работы турбины.

Отработанный газовый вихрь через сопла набирает реактивную скорость и покидает полость аппарата. Для предотвращения перегрева и расплавки на сопла подводится охлаждающий воздух от турбокомпрессора по специальным каналам в корпусе двигателя.

Блок: 4/5 | Кол-во символов: 1202
Источник: https://principraboty.ru/princip-raboty-reaktivnogo-dvigatelya/

Применение

Сфера применения двухконтурных турбореактивных двигателей очень широкая. Они смогли охватить практически всю авиацию, потеснив собой ТРД и ТВД. Главный недостаток реактивных моторов – их неэкономичность – удалось частично победить, так что сейчас большинство гражданских и практически все военные самолеты оснащены ТРДД. Для военной авиации, где важны компактность, мощность и легкость моторов, используются ТРДД с малой степенью двухконтурности (к<1) и форсажными камерами. На пассажирских и грузовых самолетах устанавливаются ТРДД  со степенью двухконтурности к>2, что позволяет сэкономить немало топлива на дозвуковых скоростях и снизить стоимость перелетов.

Двухконтурные турбореактивные двигатели с малой степенью двухконтурности на военном самолете.

СУ-35 с установленными на нем 2мя двигателями АЛ-41Ф1С

Преимущества и недостатки

Двухконтурные турбореактивные двигатели имеют огромное преимущество в сравнении с ТРД в виде значительного сокращения расхода топлива без потерь мощности. Но при этом их конструкция более сложная, а вес намного больше. Понятно, что чем больше значение степени двухконтурности, тем экономичнее мотор, но это значение можно увеличить только одним способом – за счет увеличения диаметра второго контура, что даст возможность пропустить через него больше воздуха. Это и есть основным недостатком ТРДД. Достаточно посмотреть на некоторые ТВРД, устанавливаемые на крупные гражданские самолеты, чтобы понять, как они утяжеляют общую конструкцию. Диаметр их второго контура может достигать нескольких метров, а в целях экономии материалов и снижения их массы он выполняются более коротким, чем первый контур. Еще один минус крупных конструкций – высокое лобовое сопротивление во время полета, что в некоторой степени снижает скорость полета. Использование ТРДД в целях экономии топлива оправдано на дозвуковых скоростях, при преодолении звукового барьера реактивная тяга второго контура становится малоэффективной.

Различные конструкции и использование дополнительных конструктивных элементов в каждом отдельном случае позволяет получить нужный вариант ТРДД. Если важна экономия, устанавливаются турбовентиляторные двигатели с большим диаметром и высокой степенью двухконтурности. Если нужен компактный и мощный мотор, используются обычные ТРДД с форсажной камерой или без нее. Главное здесь найти компромисс и понять, какие приоритеты должны быть у конкретной модели. Военные истребители и бомбардировщики не могут оснащаться двигателями с трехметровым диаметром, да им это и не нужно, ведь в их случае приоритетны не столько экономия, сколько скорость и маневренность. Здесь же чаще используются и ТРДД с форсажными камерами (ТРДДФ) для увеличения тяги на сверхзвуковых скоростях или при запуске. А для гражданской авиации, где сами самолеты имеют большие размеры, вполне приемлемы крупные и тяжелые моторы с высокой степенью двухконтурности.

Блок: 4/4 | Кол-во символов: 2909
Источник: http://zewerok.ru/trdd/

Как производят реактивные двигатели для моделей самолетов?

Их производство для моделей самолетов занимает около 6 часов. Сначала вытачивается базовая пластина из алюминия, к которой крепятся все остальные детали. По размеру она совпадает с хоккейной шайбой.

К ней прикрепляют цилиндр, поэтому получается что-то вроде консервной банки. Это будущий двигатель внутреннего сгорания. Далее устанавливается система подачи топлива. Чтобы его закрепить, в основную пластину вкручиваются шурупы, предварительно опущенные в специальный герметик.

Двигатель для модели самолета.

Каналы стартера крепятся с другой стороны камеры, чтобы перенаправлять выбросы газа в турбинное колесо. В отверстие сбоку от камеры сгорания устанавливается спираль накаливания. Она поджигает топливо внутри двигателя.

Потом ставят турбину и центральную ось цилиндра. На нее ставят колесо компрессора, которое нагнетает воздух в камеру сгорания. Его проверяют с помощью компьютера, прежде чем закрепить пусковую установку.

Готовый двигатель еще раз проверяют на мощность. Его звук немногим отличается от звука двигателя самолета. Он, конечно, меньшей силы, но полностью напоминает его, придавая больше схожести модели.

Блок: 5/5 | Кол-во символов: 1178
Источник: https://nasamoletah.ru/poznavatelno/kak-rabotaet-reaktivnyj-dvigatel.html

Разновидности реактивных двигателей

Существует несколько реактивных двигателей отличающихся по своему принципу работы и подобию. Так, принцип работы ядерного двигателя, в основу которого положена синтезная реакция разложения химического элемента, к примеру — урана.

Данный элемент помещается в реактор. Туда же подводится при помощи турбонасосов рабочее вещество. Распылительными форсунками производится его рассеивание по рабочей камере, в которой происходит контакт с химическим ураном. В результате выделяется энергия большой силы, которая и является движущей.

Не смотря на всю конфиденциальность и секретность информации о ядерном вооружении стран во всем мире, самую большую опасность представляет крылатая ракета, работающая на ядерном топливе.

Системы противовоздушной обороны настолько совершенны, что обмануть простыми полетами и маневрами уже не так-то просто. В этом случае и выступает на передний план ядерный двигатель. Увы, принцип работы ядерного двигателя для крылатой ракеты недоступен и, вряд ли, когда-нибудь будет раскрыт для общественности.

, для нас это очень важно:

Блок: 5/5 | Кол-во символов: 1154
Источник: https://principraboty.ru/princip-raboty-reaktivnogo-dvigatelya/

Прямоточные воздушно-реактивные двигатели

ПВРД – самый простой тип реактивного двигателя по своему устройству. В нем вообще нет движущихся частей. Повышенное давление, необходимое для работы, достигается за счет торможения встречного потока воздуха. Любой ПВРД состоит из трех компонентов:

• диффузора;
• камеры сгорания;
• сопла.

В диффузоре уменьшается скорость потока воздуха и повышается его давление, затем в камере сгорания он нагревается за счет окисления топлива, после чего происходит расширение рабочего тела в сопле и возникает реактивная тяга. Существуют три вида ПВРД:

• дозвуковые;
• сверхзвуковые;
• гиперзвуковые.

Дозвуковые ПВРД имеют очень низкий термический КПД, поэтому серийно в настоящее время не используются.

На сверхзвуковой скорости прямоточный двигатель весьма эффективен, при скорости в 3 Маха степень повышения давления вполне сравнимо с аналогичным показателем ТРД.

Гиперзвуковой прямоточный реактивный двигатель (ГПВРД) предназначен для полетов на скоростях выше 5 Махов. Сегодня созданием подобных силовых установок занимаются во многих странах мира, но они все еще остаются на уровне единичных прототипов.

Гиперзвуковые летательные аппараты будущего, скорее всего, будут оснащаться ПРВД

Прямоточный реактивный двигатель неработоспособен на земле и малоэффективен на низких скоростях полета. Поэтому его нередко используют с различными разгонными устройствами: пороховыми ускорителями или же запуск ЛА с ПРВД производится с самолетов-носителей. Подобные ограничения определяют область возможного применения летательных аппаратов с ПВРД: обычно это боевые системы одноразового использования. Примером могут служить крылатые ракеты «Оникс» и «Брамос».

Отдельно следует упомянуть о ядерных прямоточных двигателях, разработка которых велась в 60-е и 70-е годы. Воздух в таких силовых установках нагревался за счет тепла работающего ядерного реактора, размещенного в камере сгорания. Американцы даже сумели построить подобное устройство и провели его огневые испытания. Однако дальше этого дело не пошло, и проект был закрыт.

Блок: 6/7 | Кол-во символов: 2026
Источник: https://MilitaryArms.ru/novye-texnologii/reaktivnyj-dvigatel/

Пульсирующие воздушно-реактивные двигатели

ПуВРД – это один из первых типов реактивных моторов, использование которых началось еще во время Второй мировой войны. Гитлеровцы устанавливали их на крылатые ракеты Фау-1, применявшиеся для обстрелов Британии.

У пульсирующего реактивного двигателя тяга образуется не постоянно, а в виде серии импульсов, следующих с определенной частотой. Он состоит из диффузора, камеры сгорания и цилиндрического сопла. Между камерой сгорания и диффузором установлен специальный клапан. Цикл работы ПуВРД выглядит следующим образом:

1. Клапан открыт, и воздух свободно поступает в камеру сгорания. Одновременно происходит впрыск топлива;
2. Топливно-воздушная смесь поджигается – давление резко повышается и закрывает клапан. Рабочее тело истекает из сопла, образуя реактивную тягу;
3. Давление в камере сгорания падает, клапан в диффузоре под напором входящего воздуха открывается. Цикл начинается сначала.

Пульсирующий характер работы ПуВРД делает его менее эффективным по сравнению с двигателями с постоянным процессом горения. Такие моторы шумны и неэкономичны, зато очень просты и дешево стоят. В настоящее время ПуВРД используются мало: их устанавливают на БПЛА, летающие мишени, также они нашли свое применение в авиамоделировании.

Самый известный случай использования ПуВРД — немецкая крылатая ракета Фау-1

Не будет преувеличением сказать, что создание реактивного двигателя подарило человечеству небо. Благодаря этому устройству самолет превратился из орудия войны в массовый вид транспорта, которым ежегодно пользуются сотни миллионов человек. Однако история реактивного двигателя отнюдь не закончена. Техника и технологии не стоят на месте. Возможно, уже в ближайшие годы появятся новые типы реактивных двигателей, которые позволят нам летать с гиперзвуковой скоростью и наконец-то достигнуть других планет.

Блок: 7/7 | Кол-во символов: 1831
Источник: https://MilitaryArms.ru/novye-texnologii/reaktivnyj-dvigatel/

Кол-во блоков: 12 | Общее кол-во символов: 18403
Количество использованных доноров: 6
Информация по каждому донору:

1. https://VPolete.online/interesnoe/turboreaktivnyiy-dvigatel.html: использовано 1 блоков из 4, кол-во символов 2266 (12%)
2. https://nasamoletah.ru/poznavatelno/kak-rabotaet-reaktivnyj-dvigatel.html: использовано 3 блоков из 5, кол-во символов 3071 (17%)
3. http://avia.pro/blog/gazoturbinnyy-dvigatel-foto-stroenie-harakteristiki: использовано 1 блоков из 3, кол-во символов 402 (2%)
4. https://MilitaryArms.ru/novye-texnologii/reaktivnyj-dvigatel/: использовано 3 блоков из 7, кол-во символов 7399 (40%)
5. http://zewerok.ru/trdd/: использовано 1 блоков из 4, кол-во символов 2909 (16%)
6. https://principraboty.ru/princip-raboty-reaktivnogo-dvigatelya/: использовано 2 блоков из 5, кол-во символов 2356 (13%)

Поиск дешевых билетов

Принцип работы реактивного двигателя | КакУстроен.ру

Кто придумал реактивный двигатель

Идею применения реактивной тяги для преодоления земного притяжения впервые довел до практической осуществимости в 1903 году российский ученый К. Э. Циолковский в своем труде «Исследование мировых пространств реактивными приборами». Опубликованная в «Научном обозрении» статья утвердила за ним репутацию мечтателя и не была воспринята всерьез. Константину Эдуардовичу потребовались годы трудов и смена политического строя, чтоб доказать свою правоту.

Сейчас много говорят о первенстве в этом вопросе одного из цареубийц Александра 2, революционера Кибальчича. Хотя его завещание и датировались 1881 годом, но к моменту выхода работы Константина Эдуардовича еще было погребено в тюремных архивах. К тому же это были лишь наброски, тогда как ученый сумел подвести надежный грунт под теорию уже в своих ранних работах.

Принцип действия реактивной силы

Если вам доводилось стрелять из огнестрельного оружия, или хотя бы наблюдать процесс со стороны, вы уже сталкивались с реактивной силой. Именно струя раскаленных газов, образовавшихся при сгорании пороха, отталкивает ствол назад. Чем больше количество заряда, тем круче отдача. А теперь представьте, что процесс воспламенения смеси постепенен и непрерывен. Получаем ракету с твердотопливным РД. Это самый простой вид двигателя, хорошо знакомый ракетомоделистам.

В качестве топлива в РДТТ сначала использовали дымный порох, более сложные варианты уже имеют основу в виде нитроцеллюлозы, растворенной в нитроглицерине. Топливом для небольших ракет выступает натриевая или калиевая селитра, смешанная с углеводами типа сахара или сорбита. Сделать такой движок можно самостоятельно, можно найти готовую модель и топливо в продаже. Большие твердотопливные двигатели использовались для запуска ракет, выводивших на орбиту шаттлы (характерный густой оранжевый дым при запуске ракеты дают именно такие двигатели), а также в военных целях для МБР. У них топливом выступает смесь полимерного горючего и перхлорат аммония как окислитель. Знаменитый «Тополь-М» основан именно на твердотопливных двигателях.

Твердотопливные двигатели относительно простые в конструкции, имеют нетоксичное топливо, надежные и пожаробезопасные, могут долго храниться, представляя собой стратегический арсенал. Однако удельный импульс у них небольшой, ими трудно управлять (включая не только направление тяги, но и запуск, а также остановку двигателя), а потому для космических полетов более предпочтительны ракетные двигатели на куда более эффективном жидком топливе.

Как работает реактивный двигатель

Разобравшись с реактивной силой, можно понять принцип работы реактивного двигателя. Рассмотрим классический вариант — жидкостный реактивный двигатель, или ЖРД, не претерпевший принципиальных изменений со времени его разработки Циолковским. Для создания толкающей струи или, как принято говорить, рабочего тела, в них применяют смесь топлива с окислителем.

Окислителем чаще всего выступает жидкий кислород или азотная кислота, как топливо применяют керосин. Современные криогенные ЖРД используют жидкий водород, при окислении кислородом позволяющий на 30% увеличить удельный импульс по сравнению с керосиново-кислородными. Кстати, идею применения водорода также предложил Циолковский в том же труде 1903 года, но чрезвычайная взрывоопасность и технически непреодолимые, на тот момент, трудности заставили искать другое топливо.

Поступающие из отдельных баков в рабочую камеру, компоненты превращаются в смесь, сгорающую с выделением колоссального количества тепла и давлением в десятки атмосфер. Окислитель вводится непосредственно в камеру. Топливо, проходя между сдвоенными, словно в термосе, стенками сопла и камеры, охлаждает их. Разогретое таким образом, оно впрыскивается многочисленными форсунками в зону горения. Сформированная соплом струя, вырываясь наружу, обеспечивает толкающий момент.

Почти паяльная лампа, только несколько сложнее. Ведь в предложенной схеме, не упоминаются различные компрессоры, создающие необходимое для впрыска давление, питающие их турбины, клапана и многие другие компоненты, без участия которых эксплуатация двигателя невозможна.

Несмотря на большое потребление топлива – приблизительно 1 кг смеси для подъема 200 кг груза, ЖРД продолжают использовать как основные маршевые двигатели ракетоносителей и маневровые для орбитальных станций и других космических аппаратов.

Виды ракетных двигателей

Самым экзотичным видом ракетных двигателей можно назвать электрореактивные, или плазменные движки. Принцип их действия основан не на поджигании топлива, а на использовании энергии выброса заряженного инертного газа (как правило, ксенона), который разгоняется с помощью электрического тока и магнитов. Удельный импульс у них небольшой, и на Земле они не применяются. Но зато для космических аппаратов, где масса двигателя имеет критическое значение, большая скорость выброса рабочего тела (а это означает его небольшой требуемый запас) и компактность двигателя сделало плазменный движок отличным вариантом для выполнения маневров и коррекции орбиты у малых спутников.

В авиации получили распространение другие виды РД – воздушные прямоточные и турбореактивные, но они имеют несколько иную конструкцию и рабочие характеристики.

Почему авиастроительные корпорации делают одинаковые самолеты?

• Павел Аксенов
• Русская служба Би-би-си

19 июня 2017

Автор фото, Getty Images

Подпись к фото,

Конструкторы нашли оптимальную форму для пассажирского самолета

Когда в очередной раз вы видите презентацию нового авиалайнера, не появляется ли у вас ощущение дежавю, не кажется ли вам, что каждый раз из ангара выкатывают самолет, который вы уже много раз видели раньше?

В понедельник открывается парижский авиасалон Ле Бурже, где будут представлены самые последние новинки авиационного рынка. 2017 год вообще богат на премьеры — только в мае в воздух впервые поднялись российский лайнер МС-21 и китайский С919, а Boeing 737MAX и А321NEO уже поступают к первым покупателям.

Но если стереть со всех этих самолетов опознавательные знаки, ливреи, отличите ли вы на летном поле один от другого? На фото в конце этого абзаца изображены Airbus A320 и Boeing 737. Сможете ли вы, не прибегая к помощи интернета, понять, какой где?

Подпись к фото,

Проверьте себя. На этом снимке — Airbus A320 и Boeing 737. Сможете отгадать, какой где? Ответ — в последнем абзаце текста

Мы привыкли к тому, что самолеты похожи друг на друга, однако, оказывается, так было не всегда. В первые десятилетия после Второй мировой войны — во время расцвета гражданской авиации — у каждого пассажирского самолета было свое «лицо».

1950-е годы, Caravelle, Ту-104, Boeing 707, Comet — каждый из них можно было узнать по неповторимому силуэту. В 1960-е и 70-е небо было тоже более пестрым: Ил-62, Boeing 727, Ту-154. Все они были легко отличимы друг от друга даже на большом расстоянии. Посмотрите, какими разными они были:

Автор фото, Getty Images

Подпись к фото,

Британский лайнер Comet — первый серийный реактивный пассажирский самолет

Автор фото, TASS/Belozerov

Подпись к фото,

Ту-104 — первый советский реактивный авиалайнер

Автор фото, Wikimedia/Garitzko

Подпись к фото,

У германского VFW 614 двигатели располагались над крыльями — наверное, самая причудливая модель за всю историю гражданской авиации

Автор фото, Hulton Archive

Подпись к фото,

DC-10 — еще один неповторимый силуэт в гражданской авиации

Автор фото, Anatoly Yegorov/TASS

Подпись к фото,

Ил-62 — советский дальнемагистральный лайнер совершенно не похож на своего американского конкурента Boeing 707

Автор фото, Hulton Archive

Подпись к фото,

Boeing 707 — «одноклассник» Ил-62

Так что же случилось? Все очень просто. Похоже, авиаконструкторы во всем мире нашли оптимальную форму самолета. В авиации не бывает дизайна ради красоты (ну разве чуть-чуть) — каждая мелочь имеет свое объяснение и обоснование.

Русская служба Би-би-си попросила авиационных экспертов, включая представителей крупнейших мировых авиастроительных корпораций Boeing и Airbus, объяснить особенности конструкции современных авиалайнеров.

Почему у самолета крылья снизу?

Начнем с крыльев. Когда у самолета они расположены внизу фюзеляжа, он называется «низкопланом». Абсолютное большинство пассажирских самолетов -низкопланы.

В компании Boeing нам объяснили, что причин этому сразу несколько. «Расположение крыла внизу (схема — низкоплан) позволяет сделать более короткие шасси (снизить вес), расположить двигатели под крылом достаточно близко к земле, более удобно скомпоновать пассажирский салон (центральная часть крыла проходит под полом пассажирской кабины), создает условия для безопасного покидания самолета в случае аварийной посадки на воду», — рассказали в американской компании.

Автор фото, Getty Images

Подпись к фото,

Низкорасположенное крыло более безопасно при аварийных посадках даже при полных топливных баках. В 2009 году А320 компании US Airways приводнился на реку Гудзон сразу после взлета. Все пассажиры и экипаж спаслись

Давайте чуть подробнее поговорим о безопасности. Центральная часть самолета — место, где крылья соединяются с фюзеляжем, — называется центроплан. Это самая прочная и самая тяжелая его часть. В ней же расположены и топливные баки. Если самолету придется совершать аварийную посадку, то, очевидно, лучше сидеть на самой прочной и тяжелой части, а не под ней, не правда ли? А если при этом самолет сядет на воду, то полупустые, или почти пустые топливные баки станут своего рода понтонами, которые будут поддерживать его на плаву.

Среди региональных и ближнемагистральных хватает высокопланов, у которых крылья находятся сверху. Есть совсем немного среднепланов, крылья которых соединяются с фюзеляжем в середине, и даже биплан — Ан-2, но это уже авиационная экзотика, хотя и весьма симпатичная.

Автор фото, AFP

Подпись к фото,

Ан-158 проще садиться на плохо подготовленные полосы

Схема «высокоплана» тоже имеет свои преимущества. Самолетам с пропеллерами удобней располагать их выше от земли, а реактивные высокопланы, такие как украинский Ан-158, могут приземляться на аэродромах с не очень хорошо подготовленной полосой, где есть опасность того, что пыль или мелкие камни могут попасть в двигатели.

Наконец, высокопланы чрезвычайно удобны для посадки и высадки — фюзеляж находится близко к земле, можно сойти на нее даже без трапа (особенно актуально как раз для плохо оборудованных аэродромов). Конструкторы транспортных самолетов от этой схемы в полном восторге — загружать такой самолет намного проще.

Почему у самолетов два реактивных двигателя, а не один, три или четыре?

Расцвет гражданской авиации пришелся на послевоенные годы, и некоторое время турбореактивные (без пропеллера) и турбовинтовые (с пропеллером) двигатели соперничали друг с другом.

Первые позволяли самолетам летать быстро, вторые — экономить топливо. Сегодня средне- и дальнемагистральные самолеты летают на турбовентиляторных реактивных двигателях, которые становятся все более экономичными, надежными и, что немаловажно, более тихими.

Тяжеловозы А380, А340 и B747 все еще используют по четыре двигателя (Россия планирует добавить к ним модернизированный Ил-96), до сих пор летают трехдвигательные DC-10 и Ту-154, но в мировой авиации давно наметилась тенденция делать пассажирские самолеты, даже большие и тяжелые, с двумя моторами.

Автор фото, Marina Lystseva/TASS

Подпись к фото,

Новейший российский лайнер МС-21 построен по схеме, ставшей классической

«Расход топлива, аэродинамическое сопротивление и вес силовой установки самолета с двумя мощными двигателями значительно меньше, чем у такого же самолета с тремя или четырьмя двигателями поменьше», — объяснили в Boeing.

Два — идеальное число двигателей авиалайнера. Оставлять один небезопасно — двигатели иногда отказывают в полете, а современный авиалайнер должен быть способен продолжить полет на одном.

Впрочем, есть еще «Мрия», у которой под крыльями целых шесть моторов. Но это особый самолет. И невероятно красивый — полюбуйтесь на него.

Почему двигатели находятся под крыльями?

За всю историю гражданской авиации конструкторы перепробовали великое множество вариантов того, как прикрепить к самолету двигатель. Их размещали в корне крыла, в хвостовой части фюзеляжа, под крыльями, встречались и более экзотические схемы — на американском широкофюзеляжном DC-10 два мотора находились под крыльями, а третий — в хвосте, а у германского Fokker 614 — над крыльями на двух стойках-пилонах.

Теперь на абсолютном большинстве новых лайнеров двигатели подвешены на пилонах под крыльями. Это может показаться странным, ведь два тяжелых авиационных мотора должны создавать большую нагрузку на крылья, которым и без того приходится поддерживать весь самолет. Не лучше ли, например, оставить их в задней части фюзеляжа, как это делали поколения авиаконструкторов?

Автор фото, AFP

Подпись к фото,

Новый Boeing 737MAX — обратите внимание, что к двигателям можно просто подойти по земле, совершенно необязательно при этом бегать за стремянкой. При этом стойки шасси настолько короткие, что гондолы двигателей пришлось в нижней части немного подрезать

«Преимущество двигателей под крылом — это в первую очередь короткий путь к топливному баку, находящемуся, опять же, в крыле. Это означает более простую и более легкую систему подачи топлива. Проще регулировать центр тяжести самолета в полете, так как масса двигателей находится практически в центре», — объяснил Би-би-си германский эксперт в области авиации Александр Вайц.

Для того чтобы обеспечить центровку лайнеров, двигатели которых расположены в хвосте, действительно надо приложить определенные усилия — у таких самолетов центр тяжести смещен назад.

В корпорации Airbus Русской службе Би-би-си объяснили, что еще одним достоинством схемы современных самолетов является то, что двигатели под крыльями работают эффективнее, поскольку находятся в «невозмущенном потоке» — вне завихрений воздуха, которые образуются в полете возле фюзеляжа.

Еще одна причина, на которую указали в Airbus, — уменьшение нагрузки на крыло. Во время полета самолет «опирается» на воздух целиком, и крыльями, и фюзеляжем, и хвостовым оперением. И чем равномернее будет распределена нагрузка по всей площади, тем лучше для всех узлов и сочленений. При этом если тяжелые двигатели будут на фюзеляже, сила притяжения будет стараться как бы «сложить» самолет подобно книге. Сделать это, конечно, не получится, но и лишняя нагрузка планеру ни к чему.

Схема расположения двигателей в хвостовой части самолета, от которой сейчас отказываются производители больших авиалайнеров, долгое время была очень популярной. Вспомним советские Ту-154, Ту-134, Як-40, Як-42, Ил-62, американский Boeing 727 и многие другие. Она имеет определенные преимущества, поскольку позволяет сделать крыло более тонким, аэродинамически более совершенным.

Кроме того, если в полете откажет один двигатель, и самолет сможет продолжать полет на втором, то в случае, если тот будет расположен под крылом, самолет неизбежно будет немного разворачивать (попробуйте толкать детскую коляску одной рукой, взявшись за ручку с краю). Это немного дискомфортно для пилота, но не так уж опасно. Когда двигатели находятся в хвостовой части, экипаж не будет испытывать даже и этого дискомфорта.

Однако когда речь заходит о комфорте во время технического обслуживания, разница между двигателями под крылом и в хвосте становится колоссальной. Инженер по техническому обслуживанию самолетов Алексей Ребик рассказал Би-би-си об обслуживании самолета на примере самой простой операции — установки на двигатель заглушки (алюминиевый щит или кусок ткани, которым закрывают воздухозаборник). Эту операцию выполняют каждый раз, когда самолет отправляется на более-менее длительную стоянку.

Автор фото, Yuri Belozerov/TASS

Подпись к фото,

1982 год, техники зимой пытаются добраться до двигателей Ту-134

Автор фото, Anatoly Sedelnikov/TASS

Подпись к фото,

1994 год. Более современный «Туполев» — Ту-204. Техникам явно намного проще с ним работать

«Если двигатель расположен высоко, значит, вы должны взять стремянку, потаскать ее вокруг всего самолета, подтащить к каждому двигателю, заглушить… А там несколько точек крепления, и с одной стремянки, бывает, не достать до всех точек — на магистральных самолетах воздухозаборник обычно диаметром не меньше двух метров. С одной стремянки вы не можете достать до всех точек, и каждый раз вам надо спуститься, переставить стремянку, прикрепить заглушку в следующей точке и повторить это еще раз», — рассказал он.

При этом в случае с Ту-154 или Boeing 727, у которых имеется третий двигатель внутри хвостовой части фюзеляжа, как рассказал инженер, для простейшего технического обслуживания надо вообще вызывать специальный автомобиль со стрелой и люлькой. На самолетах с низкорасположенными двигателями такая процедура, по его словам, делается минимум на полчаса быстрее.

А ведь установка заглушки — простая операция, при более сложном обслуживании проблемы с доступом становятся еще более острыми, а их решение — еще более длительным.

Если вы считаете, что пассажира это не очень касается, то напрасно — техническое обслуживание самолета авиакомпания обычно оплачивает по времени работы техника. И в конечном счете тот факт, что самолеты теперь стало проще и быстрее обслуживать, отразился на стоимости билетов — полеты стали более доступными.

Есть еще одна причина, по которой двигатели вешают не просто под крылом, но и поотдаль от фюзеляжа. В корпорации Airbus Би-би-си объяснили, что это делается для того, чтобы в салоне не было слышно шума от них.

Почему у самолета именно такой хвост?

Прежде чем окончательно прийти к той форме, которую обычно имеют современные самолеты (однокилевое хвостовое оперение с двумя горизонтальными плоскостями в основании), авиаконструкторы перепробовали великое множество вариантов. Самым экзотическим был, наверное, Constellation — лайнер, который выпускала с 1943 по 1958 год американская компания Lockheed. Его разрабатывали во время Второй мировой, и самолету нужен был невысокий хвост, чтобы вписываться в ворота ангаров — вместо одного большого в результате сделали три маленьких.

Автор фото, Hulton Archive

Подпись к фото,

Lockheed Constellation можно наградить призом за самый пышный хвост

За всю историю авиации хвостовое оперение приобретало самые причудливые формы — одно- и двухвостое оперение, Н-образное, V-образное, Т-образное и многие другие. Если бы конструкторы не нашли в результате оптимальную схему, они бы, наверное, перепробовали весь алфавит.

В настоящее время классическими можно считать два типа: оперение с одним вертикальным стабилизатором (рулем направления) и двумя горизонтальными (рулями высоты), которые расположены у его основания, а также Т-образное, как на Ту-134 или Boeing 727. У каждого типа есть свои преимущества и недостатки, но в результате на большинстве авиалайнеров применяется первый вариант.

Автор фото, Carl Ford / Airteamimages

Подпись к фото,

Boeing 727-225 авиакомпании Дональда Трампа Trump Shuttle (действовала с 1989 по 1992 годы). Обслуживать такое Т-образное хвостовое оперение намного сложнее, чем у самолета, стабилизаторы которого находятся на фюзеляже

Проблема тут в том, что обе схемы обладают своими достоинствами и недостатками. К недостаткам схемы, ставшей традиционной на современных лайнерах, можно отнести то, что стабилизаторы «попадают в возмущенный поток, сходящий с расположенного впереди крыла», рассказали специалисты Boeing. Другими словами, воздушные завихрения за крыльями образуются ровно в том месте, где находятся рули высоты.

Автор фото, AFP

Подпись к фото,

Новый китайский авиалайнер С919 — никаких сюрпризов в компоновке, традиционная схема с низкорасположенными стабилизаторами

Однако у Т-образной схемы недостатков больше. Как объяснили в Airbus, нижнее расположение рулей высоты продиктовано вопросами безопасности: «При сваливании стабилизаторы на вершине находятся в «тени» воздушного потока крыла, такой самолет тяжелее вывести в стабильное управляемое положение».

В Boeing тоже обращают внимание на эту проблему: «Основным недостатком этой схемы с позиций безопасности полета является возможность попадания стабилизатора и расположенных на нем рулей высоты в зону скосов потока с крыла в случае полета самолета на очень больших углах атаки».

Поясним, речь идет о положении самолета, при котором его нос сильно задран, а сам он продолжает лететь вперед — в такой ситуации крылья как бы раздвигают воздух, оставляя за собой сильно разреженный его слой. В этой «тени» и оказываются горизонтальные стабилизаторы на вершине хвоста (и двигатели, если они расположены сзади), при помощи которых можно выровнять самолет — из-за отсутствия плотного воздуха сделать это почти невозможно. В такую опасную ситуацию лайнеры попадают нечасто, но этот недостаток серьезно усугубляет весь набор проблем Т-образной схемы хвоста.

В Airbus указали еще на одну проблему такого хвостового оперения — большой вес. Горизонтальные рули и сами по себе весят немало, но сверху нужно еще разместить различные механизмы, да и сам хвост укрепить, увеличив тем самым его массу.

Наконец, судя по рассказу инженера по техобслуживанию самолетов Алексея Ребика, эта схема — настоящее наказание для техников. Он объяснил это на примере обслуживания стабилизаторов на Ту-154.

«Высота горизонтального оперения на Ту-154 — 11-12 метров. Здесь не обойдешься стремянкой. Надо вызывать машину и ждать, пока она приедет. Когда приезжает машина, у нее выдвигаются аутригеры — гидравлические подъемники, опоры, которые она ставит на землю. Это занимает время. Чтобы переместиться от одной половины стабилизатора к другой, ей нужно опустить стрелу, потом поднять аутригеры, затем вы управляете этой машиной, подъездом-отъездом, потом снова она выдвигает опоры, вы залезаете в корзину, едете наверх, выполняете работы. По сравнению с тем, как вы одну стремянку под Boeing 737 подкатили, это плюс полчаса получается», — рассказал инженер.

Что же нового в современных самолетах?

Мы точно знаем, как будет выглядеть новый авиалайнер, который представят на ближайшем авиасалоне. И человеку, далекому от авиации, будет сложно отличить новинку одного производителя от другого. Но если авиаконструкторы уже нащупали оптимальную форму самолета, как происходит эволюция самолетов, по какому пути они развиваются?

В корпорации Airbus Би-би-си сказали, что основные направления развития пассажирской авиации — экономичность, летно-технические характеристики, комфорт, удобство эксплуатации, надежность (которая не связана с безопасностью — это отдельная и большая тема, скорее связанная с обслуживанием, чем с проектированием).

Автор фото, Deniz Altindas

Подпись к фото,

Прогресс в авиации идет по малозаметному со стороны пути — использование новых материалов, новых систем управления самолетом

«Наверное, бесконечными можно назвать модификации в салоне самолета, ведущие, с одной стороны, к увеличению числа перевозимых пассажиров, с другой — к улучшению комфорта салона. Кроме того, идет активная работа по улучшению показателей экономической эффективности самолетов: это более современные двигатели, новые законцовки крыла, шарклеты, это новая геометрия крыла, как на А350, ну и, конечно же, это новые материалы. Прежде всего это композитные материалы, они более лёгкие и более надежные», — рассказал авиационный эксперт Александр Вайц.

В Boeing указали на «широкое применение новых композитных материалов, новых прочных и легких сплавов», а также прочих систем, главная задача которых — снизить вес самолета и продлить его жизненный цикл.

Кроме того, в американской компании рассказали, что в новых авиалайнерах будет «существенно более высокий уровень автоматизации полета, практически от взлета до заруливания на стоянку после посадки, автоматическая «защита» от попадания самолета в какие-либо критические ситуации в результате ошибок экипажа или/и отказов двигателя или систем».

Однако, по словам представителей корпорации, «продолжаются исследования других аэродинамических схем самолета, например: схема «летающее крыло», расположение двигателей над фюзеляжем и другие для снижения расходов топлива, уровня шума на местности и вредных выбросов».

Ах, да, и на картинке в начале текста слева — Boeing 737-700, а справа — Airbus 320.

Область применения воздушно-реактивных двигателей — Справочник химика 21

    Область применения воздушно-реактивных двигателей [8] [c.17]

    Среди различных типов реактивных двигателей, используемых современной техникой, определенную область применения имеют прямоточные воздушно-реактивные двигатели. Схематически такой двигатель изображен па рис. 109. Отличительными особенностями этих [c.467]

    Каждое из перечисленных топлив имеет свои достоинства и недостатки, определяющие особенности и области их применения. Как и в других двигателях внутреннего сгорания основному процессу — сгоранию топлива в воздушно-реактивном двигателе предшествует его испарение и перемешивание образовавшихся паров с воздухом. Топливо сгорает на сравнительно небольшом отрезке пути газового потока, и поэтому скорость его испарения должна быть высокой. Рассмотрим более подробно условия испарения и сгорания топлив в воздушно-реактивных двигателях. [c.164]

    В зависимости от области применения различают следующие основные виды жидкого топлива карбюраторные, топлива для воздушно-реактивных двигателей, дизельные и котельные топлива. [c.91]     Воздушно-реактивные двигатели при сравнительно небольшом весе и размерах способны развивать тягу, необходимую для полетов со скоростями, превосходящими скорость звука. В течение нескольких лет вследствие применения воздушно-реактивных двигателей скорость самолетов возросла до 900— 950 км1час, а затем значительно превысила скорость звука. Из приведенных на рис. 109 областей целесообразного применения поршневых (ПД) и воздушно-реактивных двигателей (ТВД и ТРД) видно, что будущее в авиации принадлежит самолетам с воздушно-реактивными двигателями [1]. [c.315]

    Производится путем обработки технического порошка алюминия хлористым метилом, а затем восстановлением образующегося алю-минийсесквихлорида металлическим натриемТриметилалюминий представляет собой прозрачную бесцветную самовоспламеняющуюся жидкость, замерзающую при 15° С и кипящую при 122° С с водой взаимодействует почти со взрывом. Основной областью применения триметилалюминия является использование в качестве топлива для реактивных двигателей с целью предотвращения прекращения горения в прямоточных воздушно-реактивных двигателях, а также в виде 15—20%-ной добавки к различным реактивным топливам для обеспечения быстрого воспламенения последних на больших высотах 2. [c.73]

    Разделение материала по двум областям реактивной, техник кй — ракетным и воздушно-реактивным двигателям—оправды -вается, по нашему мнению, и специфическими особенностями применения этих двух типов реактивных аппаратов и глубокими различиями в физико-химической природе идущих в них процессов. Отличная по порядку величины теплонапряженность ракетных двигателей, химические особенности саморегулирующихся ракетных топлив, важность одновременного учета и скорости истечения продуктов сгорания и энергетической плотности исходного топлива для оценки его работоспособности— все это определяет специфический подход к классификации и к оценке эффективности ракетных топлив и к методам исследования и расчета ракетных двигателей. [c.5]

    Сравнительно новой областью применения твердых топлив является использование их в прямоточных воздушно-реактивных двигателях. Такие топлива содержат большой избыток горючего (а—0,2—0,25) и небольшое количество окислителя — около 25% для поддержания горения. Топливный заряд помещается в камеру сгорания сверхзвукового летательного аппарата и досжигается в потоке воздуха во время горения избытка горючего. Твердые топлива для прямоточных ВРД имеют следующий состав и характеристики  [c.381]

---

Реактивные двигатели

: введение, история, эффективность, преимущества, недостатки и применение

В этой статье мы обсудим следующее: — 1. Введение в реактивные двигатели 2. История реактивных двигателей 3. Тепловой КПД 4. Тяговый КПД 5. Общий КПД 6. Удельный расход топлива (TSFC) 7. Улучшения цикла 8. Преимущества и недостатки реактивного движения над другими системами 9. Применение различных движителей.

Состав:

1. Введение в реактивные двигатели
2. История реактивных двигателей
3. Тепловой КПД турбореактивного двигателя
4. Пропульсивная эффективность реактивных двигателей
5. Общий КПД движительной системы
6. Удельный расход топлива (TSFC) реактивных двигателей
7. Цикл усовершенствования реактивных двигателей
8. Преимущества и недостатки реактивного движения над другими системами
9. Применение различных пропульсивных двигателей

---

1.Введение в реактивные двигатели:

Реактивный двигатель — это двигатель, который выпускает быстро движущуюся струю жидкости для создания тяги в соответствии с третьим законом движения Ньютона. Это широкое определение реактивных двигателей включает турбореактивные двигатели, турбовентиляторные двигатели, ракеты и прямоточные воздушно-реактивные двигатели, а также водометные двигатели, но в общем случае этот термин обычно относится к газотурбинному двигателю с циклом Брайтона, используемому для производства высокоскоростной струи выхлопных газов для специальных двигательных целей на иллюстрации. 1.

Принцип реактивного движения основан на втором и третьем законах движения Ньютона.Импульс передается массе жидкости таким образом, что реакция переданного импульса дает движущую силу. Это достигается за счет расширения газа, находящегося под высоким давлением и температурой, через сопло, так что газ с заметно увеличенной скоростью в виде струи выходит в атмосферу, и его реакция в противоположном направлении дает движущую силу.

Газовая турбина открытого цикла больше всего подходит для реактивного движения. Если рабочая жидкость расширяется в турбине так, что развиваемая мощность достаточна только для приведения в действие компрессора и вспомогательного оборудования, а остальное расширение достигается в сопле, которое размещается сразу после турбины.Этот агрегат будет выполнять роль водометной двигательной установки.

Газ из турбины при прохождении через сопло будет ускоряться и будет выходить в виде струи с огромной скоростью. Реакция этой струи толкает агрегат в прямом направлении (т. Е. В противоположном направлении от струи).

Реактивные двигатели классифицируются следующим образом:

1. Атмосферные реактивные двигатели.

2. Ракетные двигатели.

1.Атмосферные реактивные двигатели:

Атмосферным реактивным двигателям для сгорания топлива требуется кислород из атмосферного воздуха. В результате их производительность в значительной степени зависит от поступательной скорости двигателя, а также от атмосферного давления и температуры.

2. Ракетные двигатели:

Ракетный двигатель имеет собственный окислитель для сгорания топлива и, следовательно, не зависит от атмосферного воздуха. Это требует максимального удельного расхода топлива среди всех типов силовых установок.

Атмосферные реактивные двигатели далее классифицируются следующим образом:

(a) Системы устойчивого сгорания (непрерывный поток воздуха) :

(i) Турбореактивный

(ii) Турбореактивный двигатель с дожигателем (также известный как турбореактивный двигатель, турбореактивный двигатель с дожиганием выхлопной трубы и турбореактивный двигатель с подогревателем).

(iii) Турбовинтовой (также известный как винтовой двигатель)

(iv) Струя поршня (также известная как атодиды и трубка Лорина)

(b) Система прерывистого сгорания — прерывистый поток воздуха :

(i) Импульсная струя (также известная как аэропульс, резоджет, трубка Шмидта и прерывистая струя).Турбореактивный двигатель, турбореактивный двигатель с дожигателем и турбовинтовой двигатель — все это модифицированные формы простой газовой турбины открытого цикла. ПВРД и импульсная струя являются атомодинамическими (аэротермодинамическими) воздуховодами, т. Е. Прямоточными реактивными двигателями без компрессора и турбинных колес.

Ракетные двигатели далее классифицируются как:

(i) Жидкостные и

(ii) Твердотопливный двигатель.

Ракетную двигательную установку следует рассматривать как источник энергии для достижения целей, достижимых другими методами.

Некоторые из ракетных приложений:

(а) Артиллерийские заградительные ракеты

(b) Противотанковые ракеты «Базкока»

(c) Все типы управляемых ракет

(d) Ракеты, запускаемые с самолетов

(e) Реактивный взлет для самолетов

(f) Двигатели для высокоскоростных управляемых ракет большой дальности и беспилотных самолетов

(g) Трансзвуковые самолеты, такие как D-558.

---

2.История

реактивных двигателей:

С момента появления авиации в начале 1900-х годов скорость и продолжительность полета двигателей с двигателями определялись мощностью и эффективностью их силовых установок — сначала поршневых двигателей, а теперь и мощных реактивных двигателей.

Реактивные двигатели являются наиболее широко используемой силовой установкой на коммерческих и военных самолетах. Они генерируют энергию, когда смесь сжатого воздуха и топлива воспламеняется и образующиеся горячие газы выходят через выхлопное сопло.Реакция горячих расширяющихся газов, выходящих из выхлопного сопла, создает тягу в противоположном направлении и перемещает самолет вперед.

Большинство современных реактивных двигателей делятся на три категории — турбореактивные, двухконтурные и турбовинтовые. Турбореактивные двигатели включают компрессор с приводом от турбины, который втягивает воздух в двигатель и сжимает его перед тем, как топливо впрыскивается в камеру сгорания и воспламеняется.

Турбореактивные двухконтурные двигатели — это турбореактивные двигатели, в которых дополнительная мощность вырабатывается лопатками компрессора, выступающими за внешнюю часть корпуса главного двигателя.Турбовинтовые двигатели — это турбореактивные двигатели с гребными винтами, обеспечивающими дополнительную тягу.

Современные реактивные двигатели смогли летать быстрее скорости звука, наилучшим образом используя сложные системы впуска, минимизирующие сопротивление даже на гиперзвуковых скоростях, эффективные системы контроля топлива, недавно изобретенные материалы, способные выдерживать очень высокие температуры, вспомогательные силовые агрегаты, обеспечивающие запуск в наихудших условиях и сопло с регулируемой силой тяги, которое может направлять тягу в нужном направлении.

Здесь мы сосредоточимся на современных реактивных двигателях, которые используются в военных и гражданских целях, их основных компонентах и ​​системах.Сравнение типов помогает определить лучший движок для конкретного приложения и набора ситуаций. Он также специализируется на передовых конструкциях, таких как Ramjet, Scramjet и т. Д.

Реактивные двигатели датируются первым веком нашей эры, когда Герой Александрии изобрел эолипил. При этом использовалась мощность пара, направляемая через два реактивных сопла, чтобы сфера быстро вращалась вокруг своей оси. Насколько известно, он никогда не использовался для подачи механической энергии, и потенциальные практические применения изобретения Героя реактивного двигателя не были признаны.Это считалось просто диковинкой.

Реактивные двигатели буквально и образно взлетели с изобретением ракеты китайцами в 11 веке. Ракетный выхлоп изначально использовался скромно для фейерверков, но постепенно превратился в продвижение довольно грозного оружия; и там технология застопорилась на сотни лет.

Проблема заключалась в том, что ракеты слишком неэффективны, чтобы быть полезными для авиации общего назначения. Вместо этого к 1930-м годам поршневой двигатель во многих его различных формах (роторный и статический радиальный, с воздушным и жидкостным охлаждением рядный) был единственным типом силовой установки, доступным авиаконструкторам.Это было приемлемо до тех пор, пока требовались только самолеты с низкими характеристиками, да и вообще все, что было в наличии.

Однако инженеры начали концептуально осознавать, что поршневой двигатель является самоограничивающимся с точки зрения максимальной производительности, которая может быть достигнута; предел был, по сути, одним из эффективности винта. Это, казалось, достигло пика, когда кончики лезвий приблизились к скорости звука. Если бы характеристики двигателя, а значит, и самолета, когда-либо превысили такой барьер, нужно было бы найти способ радикально улучшить конструкцию поршневого двигателя или разработать совершенно новый тип силовой установки.

Это было мотивацией разработки газотурбинного двигателя, обычно называемого «реактивным» двигателем, который стал почти таким же революционным для авиации, как первый полет братьев Райт.

Самыми ранними попытками создания реактивных двигателей были гибридные конструкции, в которых сжатие обеспечивалось внешним источником энергии. В этой системе (названной Secondo Campini термоструйным двигателем) воздух сначала сжимается вентилятором, приводимым в действие обычным поршневым двигателем, затем он смешивается с топливом и сжигается для создания реактивной тяги.

Примерами конструкции такого типа были самолет Coanda-1910 Анри Коанды и гораздо более поздний Campini Caproni CC.2, а также японский двигатель Tsu-11, предназначенный для использования в самолетах-камикадзе Ока в конце Второй мировой войны. Ни один из них не был полностью успешным, и CC.2 оказался медленнее, чем та же конструкция с традиционной комбинацией двигателя и гребного винта.

Ключом к практическому реактивному двигателю была газовая турбина, используемая для извлечения энергии для привода компрессора из самого двигателя.Идея газовой турбины возникла не в 1930-х годах — патент на стационарную турбину был выдан Джону Барберу в Англии в 1791 году.

Первая газовая турбина, которая успешно работала автономно, была построена в 1903 году норвежским инженером Эгидиусом Эллингом. Первые патенты на водометные двигатели были выданы в 1917 году. Ограничения в конструкции, практическом машиностроении и металлургии не позволили таким двигателям попасть в производство. Основными проблемами были безопасность, надежность, вес и особенно длительная эксплуатация.

---

3. Тепловой КПД турбореактивного двигателя:

Термический КПД определяется как отношение тягового усилия, развиваемого в выхлопном сопле, к теплу, выделяемому топливом. Это соотношение указывает на степень использования топлива для ускорения потока жидкости.

---

4. Тяговая эффективность

реактивных двигателей:

Эффективность тяги определяется как отношение полезной тяги или тяги к сумме тяги и неиспользованной кинетической энергии струи.Обычно обозначается η _p . Здесь кинетическая энергия струи относительно

---

5. Общая эффективность движительной системы :

Общая эффективность пропульсивной системы соответствует эффективности пропульсивной установки. Он указывает, в какой степени система утилизирует подаваемую энергию. Кроме того, общий КПД определяется как отношение скорости выполнения полезной движущей работы и скорости подачи энергии в систему.Обозначается η ₀ .

---

6. Удельный расход топлива (TSFC)

реактивных двигателей:

Подобно двигателям и турбинам, удельный расход топлива в реактивном двигателе определяется на основе создаваемой тяги.

Следовательно, удельный расход топлива (TSFC) определяется как количество топлива, необходимое для создания тяги в час. Вот тяга Ньютона. Следовательно,

Иногда удельный расход топлива зависит от тягового усилия.Затем определяется удельный расход топлива по мощности тяги (TPSFC) как отношение количества топлива, потребляемого в час на единицу тягового усилия.

Характер кривых изменения тяги, мощности тяги, TSFC и TPSFC в зависимости от скорости полета или скорости полета показан на рис. 35.7.

На характеристики водометной двигательной установки влияют в основном два параметра:

1. Скорость движения самолета вперед и

2. Высота самолета.

---

7. Усовершенствования цикла

реактивных двигателей:

Увеличение общей степени сжатия в системе сжатия приводит к повышению температуры на входе в камеру сгорания. Следовательно, при фиксированном расходе топлива и воздуха происходит повышение температуры на входе в турбину. Хотя более высокий рост температуры в системе сжатия подразумевает больший перепад температуры в турбинной системе, это не влияет на температуру сопла, поскольку в систему добавляется такое же количество тепла.

Тем не менее, давление в сопле увеличивается, поскольку общий коэффициент давления увеличивается быстрее, чем степень расширения турбины. Следовательно, полезная тяга увеличивается, в то время как удельный расход топлива (расход топлива / полезная тяга) уменьшается.

Таким образом, турбореактивные двигатели можно сделать более экономичными за счет одновременного повышения общего перепада давления и температуры на входе в турбину. Однако требуются более качественные материалы для турбины и / или улучшенное охлаждение лопаток / лопаток, чтобы справиться с повышением как температуры на входе в турбину, так и температуры нагнетания компрессора.Для увеличения последнего требуются более качественные компрессорные материалы.

---

8. Преимущества и недостатки реактивного движения над другими системами

:

Ниже приведены преимущества реактивного движения:

1. Низкая удельная масса:

Удельный вес реактивного движения составляет от четверти до половины поршневого двигателя.

2. Нет силы дисбаланса:

В нем нет частей, совершающих возвратно-поступательное движение, поэтому в реактивной силовой установке отсутствуют неуравновешенные силы.Таким образом достигается большая надежность.

3. Малая фронтальная зона:

Фронтальная площадь реактивного движения составляет менее одной четвертой площади передней части поршневых двигателей, что значительно снижает лобовое сопротивление и, следовательно, обеспечивает большую мощность, особенно при высоких нагрузках. Это также снижает проблему воздушного охлаждения.

4. Нет ограничений по выходной мощности:

По сравнению с поршневым двигателем, может быть построен реактивный движитель со значительно увеличенной выходной мощностью, поскольку мощность не ограничивается детонацией.Агрегат может работать / работать в широком диапазоне концентраций смеси.

5. Высокая скорость:

Скорость водометного движителя винтом не ограничена. Можно получить высокую скорость.

6. Ни смазки, ни радиаторов:

Реактивный двигатель не требует ни внутренней смазки, ни радиаторов, как требуют поршневые двигатели.

7. На высокой скорости более 900 км / ч и на высоте более 10 000 метров эффективность реактивного двигателя намного выше, чем у воздушного винта.

8. Сжигание и подача энергии непрерывны, в то время как пиковое и колеблющееся давление не возникает.

9. Отсутствует потеря потока на корабле, сопротивление снижено, и теплый сжатый воздух доступен для обогрева кабины.

10. Устройство позволяет лучше расположить пилота, в то время как отсутствие гребного винта допускает меньшую площадь под лафетом.

Недостатки:

Недостатками, которым страдает водометная установка:

1.В частности, при низком давлении термический КПД ниже. На небольшой высоте и скорости до 150 м / с / 540 км / ч расход топлива в 2–3 раза больше, чем у поршневого двигателя.

2. Завод очень шумный, дорогие материалы и недолговечный.

3. Степень сжатия и давления не является постоянной, как в поршневом двигателе, но изменяется приблизительно пропорционально квадрату скорости.

4. При работе движителя возникают определенные трудности.

---

9. Применение различных пропульсивных двигателей

:

(a) Турбовинтовой:

Турбовинтовые реактивные двигатели используются на средних и дальних транспортных и бомбардировочных самолетах. Они летают с дозвуковой скоростью.

(б) Турбореактивный:

Турбореактивные двигатели в основном используются в вооруженных силах как истребители, бомбардировщики и на транспорте. Обычно они летают со сверхзвуковой скоростью, т.е.г. МИГС, Мираж, Кнат, Яугар и др. В гражданской авиации используется только ТРД Concord.

(в) Турбореактивный двухконтурный двигатель:

Используется в основном в гражданской авиации. Летит с дозвуковой скоростью.

(d) Ramjet:

ПВРД используются при промахах, как беспилотные самолеты. Они летают со сверхзвуковой скоростью.

(e) Pulsejet:

Они используются для ракет, приложений и летают на сверхзвуковой скорости.

---

Турбореактивный двигатель

: конструкция, работа, преимущества и недостатки

Сегодня мы узнаем о турбореактивном двигателе.Турбореактивный двигатель — это газотурбинный двигатель, в котором рабочим телом будет газ или воздух. Газовая турбина — это двигатель внутреннего сгорания, который использует газы или воздух в качестве рабочего тела для вращения турбины. Этот двигатель берет химические вещества из топливного хранилища и смешивается с воздухом, образуя надлежащую горючую смесь. Эта смесь преобразует химическую энергию в механическую, и эта энергия используется для приведения в движение самолета.

Четыре цикла, включенные в цикл газовой турбины.

1. Всасывание или забор воздуха.
2. Сжатие всасываемого воздуха.
3. Сгорание топлива: при впрыске топлива смешивается с всасываемым воздухом и сжигается для получения энергии.
4. Расширение и выхлопные или турбинные секции: где преобразованная накопленная энергия используется для приведения в движение.

Турбинная секция.

Турбинная секция — самая важная секция двигателя. Он производит полезную мощность на валу для привода гребного винта и также для обеспечения достаточной мощности для привода вспомогательного оборудования двигателя.Это происходит в двигатель путем преобразования газовой энергии в механическую энергию в форма мощности на валу.

В турбину подается большое количество воздуха для выработки необходимой мощности. Компрессор втягивает их в двигатель и сжимает его, чтобы обеспечить подачу воздуха под высоким давлением к турбине. Компрессор выполняет это путем преобразования механической энергии турбины в газообразную энергию, очевидно, в форме давления и температуры.

Классификация газотурбинных двигателей.

Он был разделен на три типа.

1. Turbojet
2. Турбовинтовой.
3. Турбо вал

Турбореактивный двигатель.

Турбореактивный двигатель был первым двигателем Газотурбинный двигатель разработан в истории авиационной промышленности. Все необходимая тяга этих двигателей выходит через турбину и сопло двигателя, который называется ядром двигателя. Его также называют реактивный двигатель.

Турбореактивный двухконтурный двигатель.

Турбореактивные двухконтурные двигатели имеют центральное ядро ​​двигателя и он использует 10 процентов всасываемого воздуха и 90 процентов всасываемого воздуха. вокруг сердечника используется для создания тяги. Потому что этот тип двигателя создает большую тягу, когда топливо сгорает в активной зоне, и в основном используется для пассажирский самолет.

Турбовинтовой двигатель

В этих типах двигателей винтовые и компрессор приводится в движение энергией, вырабатываемой потоком выхлопных газов.это гибрид турбореактивного и турбореактивного двигателя. Вы могли видеть Самолет ВВС Индии с этим двигателем. Особенно эти типы использования воздушных судов для перевозки грузов.

Турбореактивный двигатель был разработан для самолета еще до Второй мировой войны. Он имеет открытую трубку, которая непрерывно сжигает топливо и вырабатывает необходимую мощность. В этом двигателе проявляется третий закон Ньютона: «Каждое действие имеет равные и противоположные реакции». Когда смесь воздуха и топлива сгорает, образуется большое количество горячих газов, которые расширяются из задней части двигателя, поскольку горячие газы расширяются, двигатель ускоряется в противоположном направлении.

Основными компонентами турбореактивного двигателя являются

1. Впуск
2. Горелка
3. Компрессор
4. Турбина
5. Камера сгорания
6. Сопло

Впуск:

Конструкция турбореактивного двигателя аналогична открытой. Большое количество воздуха попадает внутрь двигателя и втягивается во вращающийся компрессор. В работе двигателя используются компрессоры двух типов. Центробежный и осевой.

На приведенном выше рисунке показан компрессор осевого типа. использовал.Когда воздух втягивается в компрессор, давление воздуха увеличивается, пропуская его через ряд вращающихся и неподвижных лопастей. По мере прохождения газов в области малого объема давление газа увеличивается. а также газ нагрелся. Степень сжатия этих типов двигателей составляет 40: 1 и это намного выше, чем у поршневого двигателя. КПД двигателя можно максимизировать, потому что он имеет два разных компрессора: низкий и высокий компрессор на другом валу.

Горелка

Как вы можете видеть на приведенном выше рисунке, топливо впрыскивается в камеру сгорания горелкой, где сжатый воздух смешивается, и вся воздушно-топливная смесь воспламеняется, выделяя большое количество тепловой энергии. камера сгорания.Энергия газа быстро увеличивается по направлению к двигателю из-за высокого давления, создаваемого компрессором. Эти двигатели способны создавать очень высокие температуры, которые могут расплавить материал, используемый для турбины. Экспериментальные данные говорят о том, что только 12-25% воздуха используется для процесса сгорания, а остальной воздух используется для охлаждения горючих газов ниже температуры плавления турбины.

Турбина:

Турбина соединена с общим валом, на котором установлен компрессор.Когда нагретый газ камеры сгорания проходит через турбину, он вращает вал и потребляет гораздо меньше энергии. Тем не менее, в газе достаточно энергии для работы на выходе из сопла.

Сопло:

Как вы можете видеть площадь сопла на входе диаметр больше диаметра на выходе. Форсунка преобразует высокое давление и низкая скорость газов в высокую скорость и низкое давление на торговая точка. Сопло несколько ограничивает поток, прежде чем газ расширяется и таким образом создается дополнительное давление, что приводит к дополнительному толкать.

Преимущества:

• Имеет гораздо более высокое соотношение мощности и веса, чем у поршневого двигателя.
• Турбореактивный двигатель может работать при очень высоких температурах.
• Может производят большую тягу, чем гребной двигатель.
• Вязка детали меньше, поэтому меньше изнашивается.
• Низкий можно использовать сорт топлива.

Недостатки:

• ТРД менее эффективен на малых оборотах и ​​на малой высоте.
• Шумно.
• Тяга низкий во время взлета

Спросите капитана: Кормовые и крылатые двигатели

John Cox | Специально для США СЕГОДНЯ

Вопрос: Каковы преимущества и недостатки реактивных двигателей на крыльях или в задней части фюзеляжа?

— Представлено читателем Дейвом, Голден, Колорадо.

Ответ: У каждого есть свои преимущества и недостатки. Подкрыльные двигатели обеспечивают более легкий доступ для обслуживания, но их размеры ограничены высотой шасси.

Для двигателей, установленных на корме, требуется, чтобы горизонтальный стабилизатор находился над двигателями, что обычно приводит к Т-образному хвостовику. Необходимо учитывать некоторые особенности обращения с самолетами с T-образным хвостовым оперением во время сваливания. Кормовые двигатели переносят значительный вес на корму, вызывая проблемы с весом и балансировкой. Подкрыловые двигатели находятся недалеко от центра подъемной силы крыла.

Иногда крыло искажает воздушный поток в кормовые двигатели, вызывая срыв компрессора.Этого не происходит с двигателями, установленными под нижним креплением.

Одним из преимуществ двигателей, установленных на корме, является то, что они не создают такой большой асимметричной тяги, как двигатели, расположенные ниже, при выходе из строя одного двигателя, поскольку они расположены намного ближе к центральной линии самолета. Двигатели, расположенные под крылом, при отказе двигателя создают значительный рыскание, в то время как двигатели, расположенные на корме, производят меньше. Уменьшение рыскания после отказа двигателя помогает пилоту поддерживать надлежащее управление по курсу.

В: Я сидел в заднем ряду на MD-80.Если бы не мои отличные наушники, шум был бы невыносимым! О чем думали конструкторы, ставя двигатели на МД-80?

— Аарон Ховард, Денвер

A: Любой из самолетов с кормовым двигателем шумит, когда вы сидите сзади. Инженеры-конструкторы внимательно следят за размещением двигателей. Они пытаются найти лучший компромисс. Один из недостатков размещения двигателей непосредственно на фюзеляже — шум.

В: Я летал на 737, и шум двигателей был невероятным, но на 717 с двигателями, прикрепленными к фюзеляжу, звук двигателя был значительно меньше. В чем причина такой разницы?

— Эрик Шрейд, Кантон, Джорджия

A: Двигатель 717 вырабатывает меньшую тягу, что делает его тише. Кроме того, выхлопная труба, которая является самой шумной частью двигателя, находится в задней части самолета, что делает салон более тихим для большинства пассажиров.В самолетах с двигателями, установленными в корме, только пассажиры, сидящие очень близко, слышат значительный шум.

Джон Кокс — капитан авиакомпании в отставке с US Airways и руководит собственной консалтинговой компанией по безопасности полетов, Safety Operating Systems.

Реактивный катер против винта (кормовой привод)

Семейные небольшие катера длиной до 26 футов могут приводиться в движение кормовым или водометным двигателем. Обе системы являются отличными, и каждая имеет свои преимущества и недостатки.

Катера с водометным двигателем

Лодки с водометными двигателями используют ту же двигательную установку, что и на гидроциклах (PWC), которая соединяет бортовой двигатель с водометным насосом. Насос забирает воду из водозабора в днище лодки и выпускает высокоскоростной поток воды из сопла в задней части лодки, чтобы продвинуть ее вперед.

Исследуйте реактивные катера

Общие характеристики и преимущества реактивных лодок

• Водные мотоциклы могут иметь один или два двигателя и водометные насосы.
• Лодка управляется подвижным соплом, которое направляет поток воды влево или вправо. Дивертер (называемый обратным ковшом) опускается на реактивное сопло, создавая обратную тягу.
• Поскольку вся система водометного привода расположена внутри корпуса, водометный катер имеет минимальную осадку и может работать на очень мелководье — нет гребного винта или выносной передачи, которые могли бы быть повреждены при ударе о дно.
• Кроме того, поскольку крыльчатка водометного привода находится внутри насоса, там нет гребного винта, который представлял бы опасность при плавании вокруг транца лодки.

Компактный четырехцилиндровый двигатель, который питает большинство систем водометного привода, занимает меньше места в лодке, а также легче, чем двигатель с поворотно-откидной колонкой, что может облегчить буксировку лодки на прицепе.

Недостатки реактивного катера

Система водометного привода имеет некоторые недостатки.

• Впускной патрубок насоса может быть забит водорослями, а брошенный лыжный трос или причальный трос может попасть в насос и запутаться внутри.
• В отличие от кормового привода, водометное сопло не регулируется, поэтому угол хода лодки нельзя отрегулировать для адаптации к изменяющейся нагрузке на пассажиров или морских условий, а также для увеличения скорости и эффективности.
• Поскольку водометный двигатель не обладает эффектом руля направления, обеспечиваемым поворотно-откидной колонкой, он может не вести себя так же хорошо на скоростях без следа и может быть более сложным в управлении вокруг дока.

Лодки с кормовым приводом

Система кормового привода соединяет двигатель V6 или V8, расположенный внутри лодки, с управляемым выдвижным приводом и гребным винтом, прикрепленным к транцу лодки (кормовой привод также часто называют внутренним / подвесным или вводом / выводом).

Исследуйте лодки Bowrider с поворотным приводом

Общие характеристики и преимущества кормовых приводов

• Выносной привод имеет эффект руля, чтобы помочь лодке точно следовать на всех скоростях, а гребной винт обеспечивает очень эффективную передачу мощности от двигателя к воде.
• Привод также может быть обрезан, что изменяет угол тяги винта, чтобы помочь поднять лодку на плоскость с самого начала, а затем поднять носовую часть на скорости, чтобы добиться плавности хода и уменьшить сопротивление, повышая максимальную скорость и эффективность.

Недостатки кормового привода

• Поскольку он выступает под килем лодки, выдвижной привод и его гребной винт подвержены повреждению, если они ударяются о дно или препятствие в воде, например, камень или пень, скрывающийся прямо под поверхностью.
• Гребной винт также может представлять опасность для пловцов за лодкой.
• Кормовой привод также требует большего обслуживания, чем водометный привод. В рулевом управлении и дифференте используются гидравлические системы, которые могут потребовать смазки и обслуживания, а в холодном климате двигатель следует «утеплить» антифризом, чтобы предотвратить растрескивание блока в морозную погоду. Водометный привод является самодренажным и не требует этого шага.
• Кормовой двигатель тяжелее реактивного двигателя и занимает больше места в лодке.

Читать дальше: Лучшие лодки для семей

---

Вам также может понравиться:

Jet Boat Плюсы и минусы

Я вижу много дезинформации, когда речь идет о реактивных лодках в Интернете. Кажется, что многие советы исходят от людей, которые никогда не были на реактивном катере; с некоторыми я спрашиваю, видели ли они когда-нибудь лодку.

Пора кое-что исправить. Я собираюсь перечислить все плюсы и минусы владения реактивным катером. Эту информацию я получил за годы владения, продажи и обучения других о реактивных лодках.

Реактивный катер Плюсы

Давайте поговорим обо всех хороших вещах, когда речь идет в первую очередь о владении реактивным катером.

1. Нет открытого гребного винта!

Первый профессионал, вероятно, самый большой из всех — без открытого пропеллера.

Гребной винт — это вращающаяся лопасть, которая толкает вашу лодку вперед. Это лезвие острое, даже когда не крутится. На других лодках это лезвие полностью обнажено, и вокруг него ничего нет.

У реактивного катера тоже есть пропеллер, или, как его еще называют, крыльчатка, расположенный внутри реактивного катера.

Независимо от того, какая у вас лодка, все равно важно выключать двигатель при посадке и высадке из лодки сзади. По крайней мере, с реактивным катером у вас нет открытых острых лопастей гребного винта, о которых нужно беспокоиться, когда двигатель выключен. Это большое дело для семей и всех, кто занимается спортом.

2. У вас лучший контроль с реактивным катером

Я должен сделать контроль вторым по важности фактором из-за всей лжи о реактивных лодках.

Самая большая проблема, которую я получаю, это то, что реактивной лодкой трудно управлять или даже ее трудно повернуть задним ходом по сравнению с другими лодками. Это правда, управление реактивным катером отличается от управления другими лодками.

Но это не плохо!

Вождение лодки сильно отличается от вождения автомобиля. С лодкой вам нужно намного больше поворачивать рулевое колесо, чтобы немного сдвинуть лодку. Вы также должны переключаться между передачами быстрее и с большей уверенностью, чем ваша машина.

Управлять водным мотоциклом больше похоже на управление автомобилем, чем на других лодках. На реактивном катере вы не слишком сильно поворачиваете рулевое управление, и при переключении передач вы делаете это так же изящно, как и на своей машине.

У вас больше контроля при управлении реактивным катером. На других лодках вы выглядите как волшебник из волшебника страны Оз, щелкая переключателями и вращая ду-пап, чтобы держать лодку под контролем. Находясь на реактивном катере, вы едете медленнее и изящнее, как если бы вы управляли своей машиной.

Это видео демонстрирует, насколько хорошо вы управляете реактивным катером, вы даже можете управлять им на нейтрали!

Другие лодки не позволяют управлять лодкой на нейтральной передаче.Возможность управлять лодкой в ​​нейтральном положении означает, что вы имеете больший контроль над реактивной лодкой, чем с любой другой лодкой.

3. ПЕРЕВЕРНУТЬ МОДУЛЬНЫЙ ЛОДКУ ПРОСТО

В мифе о реактивном катере задним ходом есть доля правды. Это было больше проблемой для старых реактивных катеров и больше затронуло реактивные катера Yamaha.

С тех пор Yamaha устранила эту проблему с ребром под соплами, как показано ниже.

Что касается реактивных лодок Sea-Doo, Scarab и Chaparral, то это никогда не было проблемой.Все они используют технологию Sea-Doo, а используемый ими обратный ковш дает вам больше контроля, особенно при резервном копировании.

Причина, по которой Yamaha и другие реактивные катера пошли не так, — это перенаправление тяги вниз на задний ход. В Sea-Doo по-другому удалось перенаправить удар в стороны.

Когда вы направляете толчок в стороны, у вас больше контроля над лодкой, чем с другими лодками. На других лодках вы должны уверенно поставить лодку задним ходом, что является решающим фактором из-за трансмиссии.Поскольку у реактивных катеров нет трансмиссии, вы можете более изящно переключить их на задний ход и лучше контролировать.

4. Управлять реактивным судном — это просто

Поскольку многие водные мотоциклы используют двигатели гидроциклов, люди, не знакомые с ними, думают, что вам нужно дросселировать, если вы хотите управлять на малых скоростях.

В этом есть доля правды, особенно на старых реактивных лодках и гидроциклах, но не сейчас. Многие водные мотоциклы сейчас увеличивают дроссельную заслонку, если это нужно в нужное время, но это не то, что вам нужно постоянно.

Чтобы показать вам, что вы можете управлять реактивным катером, вот отличное видео, показывающее, как он подходит к трейлеру и легко перемещается.

Это видео также показывает нам, как легко загрузить водометный катер на прицеп. У некоторых современных реактивных лодок даже есть «режим дока», который заставляет вас ехать медленно и делает стыковку слишком простой.

Многие реактивные лодки Yamaha даже имеют плавник, о котором я говорил ранее, который также помогает на низких скоростях.

5.Реактивный катер можно поставить на берег задним ходом

Самое легкое место, чтобы сесть на лодку — сзади. Проблема в том, что здесь живет аутдрайв для других лодок. Так что обратный выход на берег этих лодок невозможен, не сломав что-нибудь.

Поскольку водометный двигатель находится внутри и под ним ничего не висит, вы можете припарковать его задним ходом на пляже.

Однако я должен уточнить это.

Вы, , не хотите запускать двигатель на чем-либо ниже 3 футов , иначе вы рискуете что-нибудь засосать.Поэтому, прежде чем вы доберетесь до мелководья, выключите двигатель и направьте лодку внутрь. Затем, когда пришло время уходить, толкните лодку и включите двигатель.

6. У реактивных лодок нет дифферента

В этом посте я говорил о реактивных лодках без дифферента.

Я сказал, что отсутствие обрезки — это хорошо. Триммер — это банальное решение проблемы других лодок.

Другие лодки, когда вы взлетаете из-за того, где находится гребной винт, поднимут нос лодки высоко, закрывая вам обзор.Обрезка помогает снизить его, чтобы вы могли видеть, куда вы собираетесь.

Крыльчатка водометного катера расположена намного впереди, поэтому подъем на носу практически не представляет собой ничего. Если у вас небольшой подъем лука, вам не нужно ничего, чтобы его опускать.

Так как на других лодках вам все время нужно регулировать дифферент, создается ощущение, что вы ведете автомобиль с механической коробкой передач. Вы также начинаете задаваться вопросом, правильно ли вы выбрали триммер, поскольку неправильный путь может затруднить обзор или вы сжигаете слишком много газа.Реактивный катер похож на управление автомобилем с автоматической коробкой передач: вы просто выдвигаетесь вперед и вперед.

7. Двигатели для реактивных лодок лучше

В посте о надежности реактивных лодок я говорю о том, что двигатели для реактивных лодок являются двигателями для гидроциклов, а на других лодках часто используется двигатель, похожий на двигатель внедорожника.

Обычным двигателем, который используют другие лодки, является большой блочный двигатель Chevy. Тот же двигатель, что и во внедорожнике. У вас также есть поводы для беспокойства, о которых будет беспокоиться и внедорожник.

Такие вещи, как ремни, необходимо заменить или заменить.Более открытые детали, такие как генератор и тяги. Вещи заменить сложнее, потому что двигатель был разработан для автомобилей, которые имеют доступ сверху или снизу, а на лодке доступ есть только сверху.

Хотя это правда, что на реактивном катере будет использоваться двигатель гидроцикла, особенно если это Yamaha или Scarab, это неплохо.

Скарабей использует двигатели Rotax, из которых изготовлен двигатель Sea-Doo PWC. Этот двигатель построен с нуля для воды. Все компоненты герметично закрыты в двигателе, поэтому вы не видите вращающихся тягово-сцепных устройств или ремней.Ничего не обнаженного, значит, меньше заменять, так как вы будете использовать более прочные и лучшие компоненты, которые охлаждаются и смазываются двигателем.

Также вы используете лодки на влажных и песчаных участках. Таким образом, все, что подвергается воздействию, также рискует намокнуть или попасть в песок. В морском мире лучше, чтобы все было автономным, как в случае с реактивными катерами.

Yamaha также использует судовые двигатели специального назначения. Некоторые из их двигателей действительно получают множество подсказок от их мотоциклетного подразделения, но это неплохо.Мотоциклетные двигатели тоже содержатся, так что есть смысл на этом строить. Некоторые могут возразить, что двигатели Yamaha являются самыми надежными в отрасли, когда речь идет о гидроциклах и гидроциклах.

8. У реактивных лодок меньше движущихся частей

Я рассказывал об этом в своем посте о надежности реактивных катеров.

Простая правда в том, что у реактивных катеров меньше движущихся частей. Чем меньше движущихся частей, тем меньше вероятность того, что что-то сломается.

У водометных лодок нет трансмиссии, только ковш определяет направление движения водного катера.Все очень просто, петли и тросики. На других лодках используется трансмиссия, требующая шестерен, масла и дополнительного обслуживания.

Не только это, но и реактивным лодкам нужно только перемещать сопло в задней части для рулевого управления. Другим лодкам для управления нужно приводить в движение весь двигатель или выдвижной привод. Поскольку эти вещи тяжелые, вам понадобятся гидравлические насосы, а значит, еще что-нибудь сломается.

Как упоминалось ранее, двигатели реактивных лодок опломбированы. На других лодках вам нужно заменить ремни, тяги и очень похожие вещи, как в автомобиле.На реактивном катере нет открытых ремней, вместо этого используются цепи, запечатанные в двигателе. Хотя эти цепи следует заменять через много часов, они не подвергаются воздействию открытой окружающей среды, как другие лодки, и охлаждаются и смазываются моторным маслом, чтобы продлить срок их службы.

Если говорить об этом, реактивный катер проще по конструкции и имеет меньше вещей, которые могут выйти из строя. Объедините это с тем, что реактивный катер похож на управление автомобилем, автомобилем с автоматическим управлением, и вы задаетесь вопросом, почему люди специально выбирают другие лодки? Лодка должна быть инструментом для получения удовольствия от воды, а не тем, что заставляет вас работать, одновременно «развлекаясь».”

9. Многие водометные катера имеют систему охлаждения с замкнутым контуром

Обычно охлаждение с замкнутым контуром больше подходит для катеров более высокого класса, которые ходят в океане.

Обычно лодка имеет открытый контур, что означает, что для охлаждения двигателя и выхлопа требуется вода из озера или океана. Система с обратной связью не впитывает воду, а вместо этого использует радиатор, как в вашем автомобиле.

Проблема с забором воды извне заключается в том, что вода может быть соленой. Соленая вода очень агрессивна и со временем может разъедать двигатель и его детали.

Но морская вода — не единственная проблема; это то, что находится в воде.

Забор воды извне — не самое чистое дело. Вы получаете палки, листья, дикую природу, мусор и все остальное в воде. Эта «гадость», как и ваши вены, может забиться. В случае засорения двигатель не охлаждается, а это означает, что вы сжигаете больше газа и медленно разрушаете двигатель.

Если вы используете закрытую систему, вам не нужно беспокоиться о соленой воде или, что еще более важно, о грязи, поэтому ваш двигатель поддерживает более равномерную температуру, которая требуется.

В основном водные мотоциклы Sea-Doo, Scarab и Chaparral используют систему охлаждения с замкнутым контуром. Yamaha использует систему разомкнутого контура.

Обычно получение системы с обратной связью является дополнительной платой от других производителей лодок, но вы получаете ее в стандартной комплектации некоторых реактивных лодок. Это приятный навык, и многие люди его не замечают.

10. Реактивные лодки быстрые и маневренные!

Это не секрет; реактивные катера быстрые и маневренные.

То есть если выберете быть.

Реактивную лодку можно так же приручить, как и любую другую лодку, но когда вам станет скучно, вы можете выпустить зверя изнутри.

Так как опора для открывания отсутствует, вы обнаружите, что можете проходить повороты острее, чем другие лодки. В глубине души вы обнаружите, что это большой водный мотоцикл, но только если вы поместите его в такое положение.

Это лодка не твоего отца; эта вещь предназначена для развлечения. Вы получите больше удовольствия от реактивного катера, чем от любой другой лодки.

11. Вейкбординг

Я , а не , собираюсь сказать, что реактивный катер лучше лодки для вейкбординга — это не так.

А вы видели цены на вейкборд-лодки? Эти вещи стоят дороже, чем дома многих людей!

Хотя водометный катер не сделает вейкбординг таким же прекрасным, как катер для вейкборда, он и не стоит так дорого. Вы также можете приобрести реактивные катера Wake Edition с балластными цистернами, которые помогают просыпаться.

У них даже есть режим SKI, который поднимает вейкбордера до желаемого уровня и поддерживает такую ​​же скорость. Таким образом, каждый раз вы получаете одно и то же тяговое усилие.

На катерах Wake Jet также есть башни, которые позволяют тросу располагаться в идеальном положении.Башни также можно сложить, когда вы проходите под мостом или храните их в гараже.

Мало того, никакого открытого пропеллера!

Если вы хотите кататься на вейкборде с семьей, уже один этот факт должен побудить вас серьезно подумать о вейкборде по сравнению с более дорогими лодками для вейкборда.

12. Дополнительная комната

Поскольку на гидроциклах используются двигатели меньшего размера, это позволяет им иметь больше места в салоне.

Вы также заметите, что задняя часть многих реактивных лодок более открыта, и на них легче отдыхать.

13. Большая платформа для плавания

Поскольку в задней части реактивного катера нет подвесного двигателя или выходного двигателя, у вас больше места.

Платформа для плавания на гидроциклах часто больше и предлагает больше возможностей для хранения.

Место для хранения вейкборда, веревок и прочего в задней части водного мотоцикла.

Не только это, но и огромный плюс для гидроциклов. У вас есть массивная рыболовная платформа сзади, чего вы больше нигде не найдете.

14. Shallow Drive

Я должен осторожничать с этим, потому что он также может быть отрицательным.

У реактивного катера нет ничего, что висит ниже самой лодки, как у других лодок с опорой. Ничто не висящее низко означает, что ничто не может быть поймано или сбито.

Таким образом, реактивный катер может ходить на более мелководных участках, чем другие лодки… но есть одна загвоздка. Я объясню это в разделе о минусах.

15. Более низкие затраты на техническое обслуживание

Я долго думал о том, чтобы поставить эту лодку, поскольку обслуживание каждой лодки индивидуально.

Но та простая истина, что у реактивного катера меньше движущихся частей и самодостаточность двигателя, означает меньшее количество вещей, которые нужно обслуживать.

Нет передаточной передачи или гидравлики, требующей обслуживания. Также не о чем беспокоиться.

Единственное, что вам нужно делать на реактивном катере, — это обслуживать его не реже одного раза в год или каждые 100 часов (у некоторых может быть больше!).

Не более чем замена масла, масляного фильтра и свечей зажигания каждый год.

На многих реактивных катерах нужно менять даже меньше свечей зажигания, поскольку они используют либо 3-, либо 4-цилиндровые двигатели. А поскольку двигатель предназначен для лодок, детали, которые вам нужно заменить, легко доступны и могут быть сделаны обычным человеком.

Нет, серьезно, многие дилеры реактивных катеров продают комплекты для замены масла с инструкциями. Это совсем не сложно.

Хотя вам все равно придется проверять определенные детали каждые несколько лет, например, цепь привода ГРМ, по сравнению с другими лодками этого делать все же меньше.

С реактивными катерами возиться меньше. Рулевое управление у реактивного катера короткое, как у автомобиля, переключение передач плавное, как у автомобиля, нет необходимости беспокоиться о триммировании, так что это похоже на вождение автомобиля с автоматической коробкой передач, с меньшим количеством ломающихся деталей и меньшим объемом обслуживания — это заставляет задуматься, зачем кому-то это делать. хотите возиться с чем-нибудь еще?

Реактивные катера Минусы

А теперь пора поговорить обо всех недостатках реактивных катеров.

1. Расход топлива

На самом деле система водометного привода менее эффективна, чем обратная передача.

Но, судя по Интернету, можно подумать, что реактивный катер просто жрет бензин, как будто завтра не наступит. Да, он будет использовать больше газа, но все не так плохо, как все думают.

Если говорить откровенно, все лодки — отстой, когда дело доходит до бензина.

Перемещение любого объекта по воде требует много энергии, поэтому любая лодка потребляет много газа по сравнению с автомобилем, движущимся по воздуху.Подумайте о своих руках, когда вы машете ими в воде, и обратите внимание, насколько это труднее, чем двигать ими по воздуху.

Если вы больше всего боитесь расхода топлива, то владение лодкой — не для вас.

Хотя реактивный катер может стоить вам дороже бензина , мы не можем забыть, где он спасает вас в других местах . Поскольку реактивный катер проще, вам придется меньше обслуживать и ремонтировать. Давайте не будем забывать о вещах, которые не стоят нам денег, например о безопасности, когда дело касается открытого гребного винта.

2. Всасывание всякой всячины

Ранее в этом посте я говорил о том, как водные мотоциклы могут ходить на более мелководных участках, но я также сказал, что мне нужно вернуться к этому моменту.

Да, реактивный катер действительно может ходить на более мелководных участках, но это не всегда означает, что вам следует это делать.

Обратной стороной реактивного катера является то, что это сверхмощный пылесос. Все, что находится перед входом, будет засосано.

Это может быть песок, камни, палки или что-то еще. Однажды я даже видел, как карту озера пережевывали.

Хорошая новость заключается в том, что производитель реактивных лодок планирует это. У Yamaha есть порт для очистки, поэтому, если вы наткнетесь на водоросли или веревку вокруг карданного вала, вы сможете получить к нему доступ.

Скарабей использует втулку на приводном валу, чтобы предотвратить это в первую очередь.

Они также используют так называемые компенсационные кольца. В отличие от названия, это не то, что вы заменяете, пока не уничтожите его. Кольцо щелевого уплотнения предназначено для защиты струйного насоса. Вместо того, чтобы повредить насос, он разрушает пластиковое или металлическое компенсационное кольцо.На других лодках заменить компенсационное кольцо проще, чем на выносной привод.

В любом случае, это афера, и я должен быть с вами честен.

Хорошая новость в том, что эту афуу легко решить. Не допускайте, чтобы двигатель работал водометным катером в на глубине менее 3 футов . Также избегайте отмеченных неглубоких участков.

3. Шумно?

Я вообще думал о такой, потому что в наши дни реактивные катера не громче других.

Существуют и старые реактивные катера, которые были шумными, но в наши дни это не проблема с 4-тактными двигателями.

Самое громкое, что вы услышите на реактивном катере, — это шум ветра, даже на старых. Так что я не уверен, что все относятся к толерантности, но я уже говорил об этой проблеме в этом посте.

4. Реактивный катер управляется иначе, чем другие лодки

Как уже несколько раз говорилось в этом посте, водометные катера не ездят так, как другие лодки. Во всяком случае, они водят больше как машину.

Есть и другие нюансы, например, как ветер влияет на вас, но это с любой лодкой.

Как и все в жизни, нужно время, чтобы привыкнуть к управлению реактивным катером.

Мне легче научить кого-нибудь водить реактивный катер, особенно если он совсем новичок в лодке. Чтобы научиться управлять другими лодками, требуется много уверенных движений, к которым новые люди не готовы. Реактивный катер требует медленных и легких движений, которыми обладают люди, поскольку он имитирует многие автомобили.

Просто потому, что вы умеете водить машину, это не будет на 100% похоже на управление реактивным катером. Это похоже, не то же самое.

Это потребует практики, но это можно сказать с любой лодкой или чем угодно в жизни.

Я скажу, что управлять реактивным катером легче, чем водить катер; у этих лохов есть самая запутанная обратная сторона, которую нужно учить.

Заблуждения о реактивных лодках

Теперь, когда я понял плюсы и минусы владения реактивным катером, нам нужно поговорить о заблуждениях людей о реактивных лодках.

Гидроциклы нужно готовить к зиме

По некоторым причинам некоторые люди думают, что реактивные катера не нужно готовить к зиме.

Это , а не даже для реактивных катеров с замкнутой системой охлаждения.

Хотя водометный катер будет использовать охлаждающую жидкость для охлаждения двигателя, все они по-прежнему используют воду для охлаждения выхлопных газов. Если у него есть нагнетатель, он также потребляет воду для интеркулера, и его обязательно нужно подготовить к зиме.

Подготовить водометный катер к зиме просто. При включенном двигателе вы запускаете розовый антифриз RV через соответствующие порты. Когда закончите с охлаждающей жидкостью, вы выключите двигатель. Затем запотеть двигатель и добавить немного стабилизатора в газ. Вот и все.

Реактивными лодками трудно управлять

Это ложное .

Я уже говорил об этом, но хочу повторить здесь еще раз.

Гидроциклы не похожи на другие лодки, но это неплохо. Подробнее об этом я расскажу в найденном здесь посте.

Реактивные лодки не имеют радиальных двигателей

Реактивные лодки не используют радиальные двигатели. Я должен отметить это, поскольку я уже видел, как об этом говорили раньше, и это неправда. Как я уже сказал в начале этого поста, я вижу много людей, которые не понимают, о чем говорят.

Эта путаница возникает из-за двигателей Rotax, которые Sea-Doo, Scarab и Chaparell используют на своих лодках.Rotax действительно производит радиально-плоские двигатели, так как это лучше всего подходит для самолетов. Radial не подходит для лодок, вместо этого они используют рядный 3- или 4-цилиндровый двигатель.

Rotax также производит двигатели для тележек и многие другие типы двигателей. Не позволяйте названию сбить вас с толку; эти ребята делают много типов двигателей.

У реактивных лодок меньше торга

Мне нужно прояснить это; реактивных катеров очень мощные!

Они отлично подбодрят любого на вейкборде или на тюбинге.

Это отсутствие крутящего момента появилось еще в те дни, когда на рынке были представлены двухтактные реактивные лодки мощностью 85 л.с. У них наверняка не хватило мощности, но у четырехтактных реактивных лодок, которые вы получаете сегодня, достаточно мощности, чтобы причинить кому-то вред, поэтому эту дезинформацию нужно прекратить. Уже не 1998 год, реактивные катера очень мощные.

Реактивные катера настолько мощны, что у них есть функции, позволяющие их замедлить. Такие вещи, как режим SKI или Cruise, заставляют лодку приручить. У некоторых реактивных лодок даже есть режим стыковки, чтобы люди не переусердствовали, поскольку у них много мощности и крутящего момента.

Реактивные лодки стоят дорого = не совсем

Все лодки дорогие.

Но по сравнению с вейкбордингом, реактивный катер — это выгодная сделка!

По сравнению с понтоном, реактивный катер стоит дороже.

Но опять же, было бы несправедливо сравнивать эти лодки друг с другом.

Несправедливо даже сравнивать реактивный катер с поворотно-откидной колонкой, поскольку они не одно и то же.

Если вы сравните реактивный катер с точки зрения простоты, легкости использования, ухода и удовольствия, вы обнаружите, что это не так уж и плохо.

Что мне больше всего нравится в гидроциклах, так это то, что это лучшая лодка для всестороннего использования. Вы можете пользоваться функциями вейкборда, не заплатив высокую цену за вейкборд-лодку. Вы можете получить пространство, которое есть на понтоне, не теряя скорости и производительности. Вы можете ежедневно управлять кормой без дополнительных затрат на техническое обслуживание и уход, в которых нуждаются эти лодки.

Реактивный катер — это златовласка лодок, это правильно!

Сопутствующие

Турбореактивный двигатель

Эта страница предназначена для учащихся колледжей, старших и средних школ.Для младших школьников более простое объяснение информации на этой странице: доступно на Детская страница.

---

Турбореактивный двухконтурный двигатель Двигатель

Гленн Исследования Центр

Чтобы переместить самолет по воздуху, толкать создается какой-то двигательная установка.Большинство современных авиалайнеров используют ТРДД из-за их большой тяги и хороших эффективность топлива. На этой странице мы обсудим некоторые основы турбовентиляторных двигателей.

Турбореактивный двухконтурный двигатель — самая современная вариация базового газовая турбина двигатель. Как и с другим газом турбины, есть основной двигатель чей части и работа обсуждаются на отдельная страница. В турбовентиляторном двигателе основной двигатель окружен вентилятором спереди и дополнительной турбиной сзади.Веселье и турбина вентилятора состоят из множества лопастей, как и сердечник компрессор и ядро турбина и подключаются к дополнительному валу. Все эта дополнительная турбомашина окрашена в зеленый цвет на схематический. Как и основной компрессор и турбина, часть лопастей вентилятора вращается вместе с валом, а часть лезвия остаются неподвижными. Вал вентилятора проходит через стержневой вал. по механическим причинам. Этот тип расположения называется двумя золотник двигателя (один «золотник» для вентилятора, один «золотник» для сердечника.) Некоторые продвинутые двигатели имеют дополнительные золотники для еще более высокой эффективность.

Как работает турбовентиляторный двигатель? Поступающий воздух улавливается двигатель впуск. Часть поступающего воздуха проходит через вентилятор и далее в основной компрессор, а затем в горелка где он смешан с топливом и горение имеет место. Горячий выхлоп проходит через сердечник и турбину вентилятора и затем из насадка как в основном турбореактивный.Остальной поступающий воздух проходит через вентилятор. а обходит или обходит двигатель, как и воздух через пропеллер. Воздух, который идет через вентилятор имеет скорость, немного увеличенную по сравнению с ручей. Таким образом, ТРДД получает часть тяги от сердечника, а часть тяги от вентилятора. Соотношение воздуха, обтекаемого двигатель в воздух, который проходит через сердечник, называется байпасом соотношение .

Поскольку расход топлива для активной зоны изменяется лишь на небольшой количество за счет добавления вентилятора, турбовентилятор создает большую тягу для примерно того же количества топлива, которое используется активной зоной. Это означает, что ТРДД очень экономичен. Фактически, высокий коэффициент байпаса ТРДД почти так же экономичны, как турбовинтовые. Поскольку вентилятор закрыт входным отверстием и состоит из множества лезвия, он может эффективно работать на более высоких скоростях, чем простой пропеллер.Вот почему турбовентиляторные двигатели используются на высокоскоростных транспортных средствах. и пропеллеры используются на низкоскоростных транспортных средствах. Низкий коэффициент байпаса ТРДД по-прежнему более экономичны, чем базовые ТРД. Многие современные истребители фактически используют ТРДД с малой степенью двухконтурности оснащен форсажные камеры. Тогда они могут крейсерская эффективность, но все еще высокая тяга в воздушном бою. Четное хотя истребитель может летать намного быстрее скорости звука, воздух, попадающий в двигатель, должен двигаться со скоростью меньше скорости звук для высокой эффективности.Следовательно, воздухозаборник замедляет воздух вниз со сверхзвуковой скорости.

математика описывая тяга ТРДД приведен на отдельном слайде.

---

Действия:

---

Экскурсии с гидом

---

Навигация ..

Руководство для начинающих Домашняя страница

Почему реактивные двигатели ниже крыла? — 5 главных причин! (Преимущества, недостатки и различное расположение двигателей) — HighSkyFlying

Современный самолет — это потрясающая технология, и его развитие за последние 50 лет было ничем иным, как замечательным.Тем не менее, справедливо также сказать, что они не сильно изменились, если вы только посмотрите на кожу.

Почему? Каждый отдельный компонент и аспект самолета, включая размещение двигателя, спроектирован с учетом одной цели; как он функционирует и выполняет. Двигатели на большинстве современных пассажирских самолетов расположены ниже крыла по нескольким причинам, таким как безопасность, простота обслуживания, аэродинамика и шум двигателя. Например, двигатель под крылом легче доступен для обслуживающего персонала и находится в более безопасном положении в случае возгорания двигателя.

Учитывая, что существует так много причин, по которым двигатели размещаются под крыльями, почему тогда у некоторых самолетов нет двигателей под крыльями?

Что ж, у каждой конфигурации есть свои плюсы и минусы, и ниже мы опишем причины, а также различные конфигурации.

Мы начнем с рассмотрения наиболее распространенных мест расположения двигателей!

Где на самолете установлены двигатели?

При проектировании самолета инженеры учитывают тысячи соображений, и размещение двигателей является одним из главных среди них.Двигатели могут быть размещены в нескольких местах на самолете, и каждое из них имеет свои преимущества и недостатки, которые необходимо взвесить, чтобы определить, что является идеальным.

1. В носовой части Cessna

Небольшие одинарные двигатели почти всегда имеют двигатели, установленные в носовой части, и это имеет смысл, потому что это позволяет лучше распределять вес, когда пассажиры и груз загружены, а доступ к нему ограничен. прост в обслуживании. Некоторые примеры включают Cessna 172 и Pilatus PC-12.

2. Задний фюзеляж Boeing 727

Обычно на малых бизнес-джетах и ​​некоторых более крупных пассажирских авиалайнерах двигатели, установленные в задней части, означают, что:

• шасси может быть короче,
• кабина может быть больше поскольку лонжерон крыла может опускаться до земли, двигатели
• менее подвержены повреждениям из-за всасывания мусора.

Однако двигатели, установленные на фюзеляже, не могут быть такими большими, как двигатели, установленные под крыльями, и они нуждаются в большом усилении фюзеляжа из-за веса двигателя.

Классический Boeing 727, бизнес-джеты, такие как Learjet и все еще популярный Canadian Regional Jet, имеют двигатели, расположенные сзади (а также классические DC-10 / MD-11 и L-1011 TriStar.

3. Над крыльями Антонов Ан-72

Преимущество этой редкой и редко используемой компоновки состоит в том, что она находится далеко от земли и использует эффект Коанды, улучшающий характеристики КВП.

КВП просто означает короткий взлет и посадку и означает длину взлетно-посадочной полосы, необходимую для взлета и посадки.Самолет может быть классифицирован как самолет, выполняющий КВП, если ему удается преодолеть препятствие высотой 50 футов (15 метров), используя взлетно-посадочную полосу на расстоянии не более 1500 футов (457 метров).

Более сильный шум в кабине и трудность доступа к ним для осмотра и обслуживания делают такую ​​компоновку менее желательной. Такая компоновка используется в самолетах Антонов Ан-72 и HA-420 HondaJet.

4. Врезанные в крылья Havilland DH 106 Comet

Первый в мире пассажирский реактивный лайнер de Havilland DH 106 Comet имел такую ​​конструкцию, которая отлично подходит для аэродинамики, но затрудняет обслуживание.Кроме того, расположение гораздо ближе к топливным бакам в крыльях делает возгорание двигателя потенциально катастрофическим.

5. Под крыльями Boeing 737

Это наиболее распространенная компоновка, которую мы видим сегодня, и она используется на большинстве современных самолетов, включая Boeing 737, Airbus A380 и Embraer E-Jet.

Почему тогда это стало по существу выбором по умолчанию при проектировании самолетов? Обсудим причины ниже!

Преимущества установки реактивных двигателей под крылом Техническое обслуживание двигателя

Как мы уже определили, у подавляющего большинства пассажирских самолетов с реактивным двигателем двигатели устанавливаются под крылом.Несмотря на то, что современные ТРДД с высоким байпасом становятся все больше и больше, они никуда не денутся. Следующие преимущества подчеркивают, почему это продолжает иметь место;

1. Аэродинамика

По мере того, как самолеты становились больше и эффективнее, крыло эволюционировало, создавая большую подъемную силу и меньшее сопротивление.

Когда двигатели находятся под крылом, воздушный поток над крылом остается работать. Крыло способно создавать подъемную силу, потому что, когда оно находится под определенным углом атаки, воздух, проходящий сверху, ускоряется быстрее, чем воздух, движущийся под ним. Это создает область низкого давления над крылом, которая, в свою очередь, создает подъемную силу.

2. Безопасность

В редких случаях возгорания двигателя двигатель следует держать подальше от кабины и топливных баков. Крыло также защищает кабину от осколков двигателя в случае неконтролируемого отказа двигателя.

3. Конструктивная прочность

Крылья хотят изгибаться вверх по мере увеличения подъемной силы, и чтобы противодействовать этому уменьшению изгиба крыла, топливные баки находятся в крыльях, а двигатели установлены под крыльями. Благодаря этому облегчению изгиба крыла можно также использовать гораздо более крупные и тяжелые двигатели.

Еще одним преимуществом установки двигателей под крыльями является уменьшение флаттера крыла или высокочастотных колебаний (двигатель имеет демпфирующий эффект).

4. Техническое обслуживание

Двигатель, расположенный ближе к земле, естественно, будет легче доступен для механиков и инспекторов. Для доступа к двигателю не нужен кран или высокие подъемники, это означает, что основные работы и проверки можно проводить более или менее с земли.

При тяжелом техническом обслуживании или снятии и установке двигателя это также проще, поскольку вы можете опустить двигатель на люльку, вместо того, чтобы поднимать его и снимать с крыла. И кроме того, вы же не хотели бы быть механиком, который роняет гаечный ключ на крыло, не так ли?

5. Шум в салоне

Выхлоп двигателя является самой шумной проблемой для самолетов, а с двигателями, установленными низко и далеко от кабины, шум идет дальше от пассажиров и также экранируется крыльями.

Самолеты с установленными сзади двигателями, такие как близнецы MD-80/717 и канадский региональный самолет (CRJ), особенно громкие для пассажиров, которым не повезло сидеть сзади (но для тех, кому посчастливилось оказаться впереди, это шепотом тихо!)

Есть ли недостатки при установке реактивных двигателей под крылья?

Установка двигателей под крыльями, к сожалению, имеет несколько недостатков (некоторых из которых избегают другие компоновки). Но чтобы воспользоваться всеми преимуществами компоновки подкрыла, инженеры и пилоты должны их преодолеть.Основные недостатки перечислены ниже:

1. Асимметричная мощность

В случае проблем с двигателем или отказа двигателя возникает дисбаланс мощности. Это создает эффект рыскания, поскольку двигатели устанавливаются далеко от центра, заставляя летательный аппарат разворачиваться в направлении двигателя с пониженной мощностью или неработающего двигателя. Этому противодействует руль направления (вот почему рули на таких самолетах, как A350 и 777 огромны!)

2. Характеристики управляемости на низких скоростях

Это обычно проблема на конечном этапе захода на посадку, и это означает, что если пилоту понадобится чтобы применить мощность для увеличения скорости, самолету нужно будет увеличить тангаж.Это то, что пилот исправит вводом руля высоты, чтобы опустить нос. Стоит отметить, что указанная выше асимметричная подача мощности представляет большую проблему и на более низких скоростях.

3. Дорожный просвет

Это не проблема для больших широкофюзеляжных машин с длинной сверхмощной ходовой частью, необходимой для выдерживания больших посадочных масс. Однако инженеры 737 меньшего размера должны были спроектировать двигатели с плоским кожухом двигателя, чтобы освободить землю! 737 MAX Двигатель

В конечном итоге даже Boeing пришлось изменить общую концепцию нового 737-MAX, построив его с более длинным шасси. Таким образом, они могут быть оснащены более крупными турбовентиляторными двигателями с высокой степенью байпаса для большей эффективности.

Увидим ли мы в будущем другие компоновки двигателей?

С момента появления на рынке Boeing 707 в 1957 году пассажирские самолеты остались в основном такими же с точки зрения общей конструкции; низкорасположенная конструкция моноплана, одно-два прохода и, да, двигатели, установленные под крыльями.

Тем не менее, в 2001 году компания Boeing представила революционный дизайн — концепцию Sonic Cruiser, которая потрясла индустрию. звука (Мах 0.98), Sonic Cruiser превзошел большинство известных тенденций дизайна современного пассажирского самолета. С его двумя двигателями, аккуратно интегрированными в крыло, Sonic Cruiser во всех отношениях выглядел современной заменой сверхзвукового Concorde.

Однако с 2000-х годов возникли требования к большей топливной эффективности, и рынок поставил расход топлива выше времени, чем в секторе.

На смену Sonic Cruiser пришла концепция 7E7, которая превратилась в популярный и успешный, но более традиционный 787 Dreamliner.787 Dreamliner

С его массивными и эффективными турбовентиляторными двигателями с высокой степенью байпаса, установленными, как вы уже догадались, под крыльями 787 эстетически соответствует большинству тех же параметров, что и большинство других авиалайнеров за последние 60 лет. Трудно представить какие-либо большие изменения в этой проверенной и испытанной схеме в ближайшие десятилетия!

Заключение

Есть много причин, по которым двигатели самолетов обычно устанавливают под крылом.

No related posts.