Классификация авиационных двигателей
|
|
______________________________________________________________________________
Особенности поршневых авиационных двигателей !!!!! Он появился из ТРД!!!!! ПОРШНЕВОЙ ДВИГАТЕЛЬ (ПД), двигатель, в котором основную функцию по преобразованию энергии рабочего тела (пар, вода, жидкое топливо, газовая смесь) в механическую выполняет поршень. Возвратно-поступательное движение поршня или непосредственно используется для осуществления работы (в свободно-поршневых двигателях, пневматических молотах и др.), или с помощью специального, чаще всего кривошипно-шатунного, механизма преобразуется во вращательное движение вала двигателя. Известны гидравлические, пневматические, а также тепловые П. д. внешнего и внутреннего сгорания. По своему назначению П. д. делятся на транспортные (авиационные, танковые, автомобильные, тракторные, судовые), стационарные и специальные; по роду применяемого топлива - на газовые, твёрдотопливные и двигатели жидкого топлива; по способу наполнения цилиндра свежим зарядом, а также по способу осуществления рабочего цикла - на двух - и четырёхтактные. Многообразны конструктивные признаки и особенности П. д. Для общей характеристики конструктивных форм указывают, как правило, расположение осей цилиндров относительно оси вала. По этому признаку различают П. д. однорядные, двухрядные (V-образные и оппозитные), трёхрядные (W-образные), четырёхрядные (Х-образные, Н-образные) и многорядные (звездообразные). Наибольшее распространение получили тепловые П. д. внутреннего сгорания (ПДВС), в которых топливо сжигается в специальных расположенных внутри двигателя камерах (цилиндрах). ПДВС классифицируют: по типу системы охлаждения (жидкостное, воздушное), способу воспламенения рабочего тела (от искры, самовоспламенение, способу смесеобразования (внутреннее, внешнее), рабочему объёму (литражу), по расположению клапанов (верхнее, нижнее) и т. п. Двигатели с внешним смесеобразованием, в свою очередь, разделяют на карбюраторные, насосно-карбюраторные, в которых жидкое топливо впрыскивается во впускной трубопровод, где и образуется горючая смесь, и газосмесительные. Смесь воздуха с топливом в цилиндрах П. д. этого типа воспламеняется, как правило, от электрической искры. Среди них наиболее распространены карбюраторные четырёхтактные двигатели жидкостного охлаждения, применяемые главным образом для автомобилей. К двигателям с внутренним смесеобразованием относят П. д., в которых горючая смесь образуется непосредственно внутри цилиндра. В общем и целом – ПД имеет множество ветвей применения. Гибкий к настройкам в стезе, где его применяют…. И тд…
______________________________________________________________________________
Основные элементы турбореактивного двигателя (трд)
______________________________________________________________________________
ТРД с форсажной камерой форсаж означает увеличение мощности за счет увеличения оборотов, наддува, дополнительного впрыска топлива либо специальных компонентов (метанол, вода). Турбореактивный двигатель с форсажной камерой (ТРДФ)широко применяется на скоростных боевых самолетах. Как и в ТРД, основу внутреннего контура ТРДФ составляет турбокомпрессор (газогенератор) 1, включающий в себя компрессор, камеру сгорания и турбину. Между турбокомпрессором и соплом 3 (обычно регулируемым, т.е. с изменяемой площадью потока) установлена форсажная камера 2, в которой сжигается дополнительное горючее (керосин), подаваемое через форсунки форсажной камеры 4. Стабилизаторы пламени 5 обеспечивают устойчивое горение обедненной кислородом топливной смеси (часть кислорода воздуха использована при горении керосина в камере сгорания турбокомпрессора). За счет сжигания дополнительного топлива происходит увеличение тяги (форсирование, форсаж – франц. forcage, от forcer – вынуждать, чрезмерно напрягать) на 50% и более, что связано, однако, с резким повышением расхода топлива. Поэтому режим форсажа используется кратковременно на взлете для сокращения длины разбега и в воздушном бою для увеличения скороподъемности и скорости полета.
_____________________________________________________________________________
Турбовинтовой двигатель ТВД Турбовинтовой двигатель — тип газотурбинного двигателя, в котором основная часть энергии горячих газов используется для привода воздушного винта через понижающий частоту вращения редуктор, и лишь небольшая часть энергии составляет выхлоп реактивной тяги. Наличие понижающего редуктора обусловлено необходимостью преобразования мощности: турбина — высокооборотный агрегат с малым крутящим моментом, в то время как для вала воздушного винта требуются относительно малые обороты, но большой крутящий момент.
Существует две основных разновидности турбовинтовых двигателей: двухвальные, или со свободной турбиной (наиболее распространенные в настоящее время), и одновальные. В первом случае между газовой турбиной (называемой в этих двигателях газогенератором) и трансмиссией не существует механической связи, и привод осуществляется газодинамическим способом. Воздушный винт не находится на общем валу с турбиной и компрессором. Турбин в таком двигателе две: одна приводит компрессор, другая (через понижающий редуктор) — винт. Такая конструкция имеет ряд премуществ, в том числе и возможность работы силового агрегата самолёта на земле без передачи на воздушный винт (в этом случае используется тормоз воздушного винта, а работающий газотурбинный агрегат обеспечивает самолёт электрической мощностью и воздухом высокого давления для бортовых систем).
В связи с уменьшением эффективности воздушного винта при увеличении скорости полёта, турбовинтовые двигатели в основном распространены на относительно малоскоростных летательных аппаратах, таких как самолёты местных авиалиний и транспортные самолёты. Вместе с тем, турбовинтовые двигатели на малых скоростях полёта гораздо экономичнее, чем турбореактивные двигатели.
Если учесть, что турбовинтовой двигатель работает только на дозвуковых скоростях, а турбореактивные двигатели лучше использовать для получения очень больших скоростей полёта, то можно сделать вывод, что в некотором диапазоне скоростей комбинирование этих двух двигателей является оптимальным решением (турбовентиляторный двигатель).
Ввиду того, что как лопасти вентилятора, так и лопасти винта для эффективного функционирования должны работать на дозвуковых скоростях, вентилятор в кольцевом обтекателе (который понижает скорость набегающего потока) является более эффективным на больших скоростях.
______________________________________________________________________________
Турбовальный двигатель (ТВГТД) разновидность газотурбинного двигателя, в котором полезная внешняя работа реализуется в турбине, вал которой не связан механически с валом (валами) турбокомпрессорной части двигателя.
Т. д. называют также Гтд со свободной силовой турбиной. По условиям работы турбокомпрессора Т. д. во многом сходен с ТРД, если в последнем выходное сопло заменить свободной силовой турбиной. На практике такое преобразование ТРД в Т. д. и наоборот часто встречается. Свободная силовая турбина — конструктивная особенность вертолётных ГТД. Однако Т. д. находит применение и на лёгких самолётах, а также в ряде неавиационных энергетических установок. Выходной вал силовой турбины может быть направлен либо вперёд (через полый вал турбокомпрессорной части), либо назад (через выходной газовый канал). В ряде случаев Т. д. может иметь встроенное пылезащитное устройство на входе и промежуточный редуктор на валу свободной турбины.
Применение свободной силовой турбины существенно отражается на закономерностях взаимного влияния элементов двигателя, способах регулирования и конструктивных формах. В Т. д. помимо обычных характеристик (по частоте вращения турбокомпрессора пт.к., высотной и скоростной) следует также рассматривать и характеристику по частоте вращения свободной турбины пс.к. Для каждого постоянного значения частоты вращения турбокомпрессора, характеризующего уровень располагаемой работы, существует определённая зависимость мощности Nдв, реально выдаваемой Т. д., от частоты вращения свободной турбины. Диапазон возможного изменения частоты вращения выходного вала Т. д. составляет обычно 10~15% от номинальной при оптимальной мощности Nопт. Дальнейшее расширение этого диапазона может приводить к ощутимым потерям мощности.
______________________________________________________________________________
Двухконтурный турбореактивный двигатель (ТРДД) авиационный Воздушно- реактивный двигатель, в котором поступающий в него воздух делится на два потока, проходящих через внутренние и внешние контуры. Первый ДТРД с эжектором предложен в 1887киевским изобретателем Ф. Р. Гешвендом.
Основная особенность ДТРД состоит в том, что при одной и той же затрате энергии сообщается меньшее ускорение значительно большей массе воздуха, чем в обычном турбореактивном двигателе(ТРД). Благодаря этому тяга на взлёте и в полёте с дозвуковой скоростью увеличивается, а удельный расход топлива уменьшается. У ДТРД со степенью двух контурности 1 взлётная тяга на 25% больше, чем у ТРД, с такой же тягой на скорости 1000 км/ч и существенно меньший шум, создаваемый реактивной струей благодаря меньшей её скорости. ДТРД широко применяются в СССР и за рубежом на дозвуковых, преимущественно пассажирских самолётах (например, Ил-62, Ту-134, «Боинг-727») и самолётах с вертикальными пли укороченными взлётом и посадкой. С увеличением скорости полёта более1000 км/ч тяга ДТРД резко уменьшается из-за малой скорости реактивной струи. Для увеличения этой скорости сжигается дополнительное количество топлива во внешнем контуре или в общей смесительной камере. Это делает выгодным применение ДТРД и на сверхзвуковых самолётах.
______________________________________________________________________________
Винтовентиляторные двигатели (ТРВВД) В связи с непрерывным ростом потребления углеводородных топлив и ограниченностью их природных запасов сильно возросло требование максимальной экономии топлив при воздушных перевозах. Это требование удовлетворяется различными путями - совершенствованием эксплуатации самолетов, использованием оптимальных высот и скоростей полета, разработкой новых самолетов, а также новых экономичных двигателей (двухконтурных или скоростных винтовентиляторных). В отличие от воздушного винта ТВД движитель ВВлД – это многолопастный (8–20 лопастей) винт 1 с саблевидной формой лопасти (с переменной по размаху лопасти стреловидностью передней и задней кромок) и специальной ее профилировкой, получивший название винтовентилятор. Такие двигатели со сверхвысокой степенью двух контурности (до 90 для открытого винтовентилятора и до 40 для закапотированного) позволяют существенно снизить расходы топлива при скоростях полета 800–900 км/ч.
______________________________________________________________________________
Прямоточные ВРД Прямоточный ВРД (ПВРД) является простейшим воздушно-реактивным двигателем. Его рабочий процесс и основные показатели в значительной степени зависят от скорости полёта. Этим обусловливается различие в устройстве прямоточных ВРД, предназначаемых для полета на дозвуковых и сверхзвуковых скоростях. Прямоточный ВРД для сверхзвуковых скоростей полета отличается от дозвукового прямоточного ВРД не только наличием специального многоскачкового входного диффузора, но еще и формой реактивного сопла.
Это объясняется тем, что в реактивном сопле достигаются очень большие перепады давлений, соответствующие сверхзвуковым скоростям истечения.
В этом случае реактивное сопло приходится делать сначала суживающимся, а затем расширяющимся. В суживающейся части сопла скорость газа увеличивается до скорости звука. Дальнейшее увеличение скорости потока происходит в расширяющейся части сопла.
______________________________________________________________________________
Ракетные двигатели твердого топлива Твёрдото́пливный раке́тный дви́гатель (РДТТ — ракетный двигатель твёрдого топлива) использует в качестве топлива твёрдое горючее и окислитель. Самые ранние сведения об использовании твёрдотопливных ракет (китайских пороховых ракет) относятся к XIII веку. Вплоть до XX века все ракеты использовали ту или иную форму твёрдого топлива. В связи с тем, что создание эффективного топлива для подобных ракет является весьма сложной научной и технологической задачей, долгое время все советские ракеты среднего и дальнего радиуса действия строились с жидкостными двигателями. Достоинствами твёрдотопливных ракет являются: относительная простота, нетоксичность применяемых компонентов топлива, низкая пожароопасность, возможность долговременного хранения, надёжность. Недостатками таких двигателей являются невысокий удельный импульс и относительные сложности с управлением тягой двигателя (дросселированием), его остановкой (отсечка тяги) и повторным запуском, по сравнению с ЖРД. Применение: -Космонавтика -Боевые ракеты Баллистические ракеты Межконтинентальные Противоракеты Метеорологические ракеты ПЗРК (переносной зенитный ракетный комплекс)
_____________________________________________________________________________
Жидкостные ракетные двигатели. Жи́дкостный реакти́вный дви́гатель (ЖРД) — химический ракетный двигатель, использующий в качестве ракетного топлива жидкости, в том числе сжиженные газы. По количеству используемых компонентов различаются одно-, двух- и трёхкомпонентные ЖРД. К преимуществам ЖРД можно отнести следующее:
Самый высокий удельный импульс в классе химических ракетных двигателей (свыше 4500 м/с для пары кислород — водород, для керосин — кислород — 3500 м/с).
Управляемость по тяге: регулируя расход топлива, можно изменять величину тяги в большом диапазоне и полностью прекращать работу двигателя с последующим повторным запуском. Это необходимо при маневрировании аппарата в космическом пространстве.
При создании больших ракет, например носителей, выводящих на околоземную орбиту многотонные грузы, использование ЖРД позволяет добиться весового преимущества по сравнению с твердотопливными двигателями (РДТТ). Во-первых, за счёт более высокого удельного импульса, а во-вторых, за счёт того, что жидкое топливо на ракете содержится в отдельных баках, из которых оно подаётся в камеру сгорания с помощью насосов. За счёт этого давление в баках существенно (в десятки раз) ниже, чем в камере сгорания, а сами баки выполняются тонкостенными и относительно лёгкими. В РДТТ контейнер топлива является одновременно и камерой сгорания, и должен выдерживать высокое давление (десятки атмосфер), а это влечёт за собой увеличение его веса. Чем больше объём топлива в ракете, тем больше размер контейнеров для его хранения, и тем больше сказывается весовое преимущество ЖРД по сравнению с РДТТ, и наоборот: для малых ракет наличие турбонасосного агрегата сводит на нет это преимущество.
Недостатки ЖРД: ЖРД и ракета на его основе значительно более сложно устроены, и более дорогостоящи, чем эквивалентные по возможностям твердотопливные (несмотря на то, что 1 кг жидкого топлива в несколько раз дешевле твёрдого). Транспортировать жидкостную ракету необходимо с бо́льшими предосторожностями, а технология подготовки её к пуску более сложна, трудоёмка и требует больше времени (особенно при использовании сжиженных газов в качестве компонентов топлива), поэтому для ракет военного назначения предпочтение в настоящее время оказывается твердотопливным двигателям ввиду их более высокой надёжности, мобильности и боеготовности. Компоненты жидкого топлива в невесомости неуправляемо перемещаются в пространстве баков. Для их осаждения необходимо применять специальные меры, например включать вспомогательные двигатели, работающие на твёрдом топливе или на газе.
______________________________________________________________________________
Характерные особенности истребителей пятого поколения. Характерные для истребителя пятого поколения, возможности: — взлет с площадки длиной менее 300 м; — вертикальный набор высоты с положительным ускорением до Н = 5000 м; — выполнение установившихся маневров с перегрузками на пределе человеческих возможностей до Н = 4000 м; — сверхзвуковой полет с М = 1,8 на бесфорсажном режиме работы силовой установки; — достижение за две минуты после взлета скорости в 2,35 раза больше скорости звука на высоте 11 000 м; — уничтожение через три минуты после взлета сверхзвуковой цели на высоте 20 000 м; — успешное завершение маневренного воздушного боя с F-22 с вероятностью не менее 0,5.
______________________________________________________________________________
Перспективы развития современной авиации Тут сложно что-то сказать, важно, что с развитием технологии – стало (как не странно) сложнее развивать ВВС. Я из прочитанного только это понял, толкаемся от этого!