Сучасні тенденції розвитку газотурбінного двигуна

Газотурбінні двигуни широко застосовуються у літакобудуванні, для приводу насосів компресорів, а останнім часом у спортивних автомобілях, автобусах.

Проводяться роботи по застосуванню малогабаритних газотурбінних двигунів на гібридних легкових автомобілях та автобусах Європи (Автобуси Швеції, легкові автомобілі Ягуар С-Х75 Великобританії з двома двигунами потужністю по 70 кВт., тощо);

 Компресор служить для підвищення тиску повітря перед поступанням його в камеру згорання для інтенсифікації процесу горіння і підвищення ККД циклу.

В камері згорання спалюється вводиме пальне, внаслідок чого збільшується енергія потоку газів. Камера згорання містить жарову трубу - 5, кожух - 6, форсунку - 9 і має дві зони підведення повітря: первинну - 7, вторинну - 8.

Тяглова турбіна виробляє корисну потужність, яка може бути використана різними зовнішніми споживачами.

Рис. 8. Принципова схема двохвального газотурбінного двигуна:

1-компресор; 2-камера згоряння; 3-турбіна приводу компресора; 4-тягова турбіна; 5-корпус камери згоряння; 6-теплообмінник; 7-зона первинного підведення повітря; 8-зона вторинного підведення повітря; 9-подача палива; 10-сопловий апарат турбіни; 11-лопатки робочого колеса; 12-сопловий апарат тягової турбіни; 13-лопатки робочого колеса тягової турбіни;

14-випускний трубопровід.

Принцип дії газотурбінного двигуна

Компресор 1 всмоктує повітря з навколишнього середовища і під тиском 0,4-0,6 мПа подає його в камеру згоряння. В зоні 7 в повітряний потік з форсунок 9 впорскується пальне, яке перемішується з повітрям та згоряє, підвищуючи при цьому температуру газового потоку.

В зоні 8 до продуктів згорання підмішується додаткове повітря, внаслідок чого температура газів знижується до значень, при яких забезпечується довга робота соплового апарату і робочих коліс газової турбіни (до 700-900°С). Після перемішування з додатковим повітрям газовий потік поступає в сопловий апарат 10 турбіни 3 компресора.

В сопловому апараті енергія тиску газів перетворюється в кінетичну енергію газового потоку, в зв'язку з чим швидкість потоку  різко збільшується. З соплового апарату гази проходять на лопатки 11 робочого колеса турбіни компресора, де використовується перша частина теплової енергії газового потоку.

В подальшому гази поступають в сопловий апарат  12 тягової турбіни  4 де кінетична енергія вторинно підвищується за рахунок відповідного розширення. Потім енергія потоку продовжує перетворюється у роботу, але вже на лопатках 13 робочого колеса тягової турбіни.

Із тягової турбіни гази направляються у випускний трубопровід  14 і направляються у навколишнє  середовище, забираючи з собою невикористану частину теплової енергії. 

Рис. 9. Схема газотурбінного двигуна ГАЗ – 99 ДМ

автомобіля КРАЗ – Е 260Е:

1 – стартер-генератор; 2 – понижаючий редуктор; 3 – двоступінчатий повітряний компресор; 4 – вентилятор; 5 – камера згоряння; 6 – картер зчеплення; 7 – двоступінчата газова турбіна.

Сучасні тенденції розвитку двигунів зовнішнього згорання

Теплові двигуни зовнішнього згорання Стірлінга, паротурбінні, парові останнім часом практично не використовуються в автомобілебудуванні.

Рис. 10. Двигун зовнішнього згоряння з використанням пари