Двигатели непрямой реакции

Альтернативным способом создания тяги является применение воздушного винта. Его вращение обеспечивается путем дополнительного отбора механической энергии от турбины ГГ, которая передается на винт через редуктор. В таком двигателе турбина имеет бόльшую мощность, при этом не менее 70% избыточной энергии ГГ преобразуется в механическую работу и расходуется на привод воздушного винта. Такой двигатель называется турбовинтовым (ТВД). По сравнению с газовой струей к.п.д. винта значительно выше, это обеспечивает более высокую экономичность ТВД по сравнению с ТРД. Однако эффективность винта с ростом скорости полета быстро уменьшается (возрастают так называемые «гидравлические потери», связанные с трением воздуха о винт и возникновением местных скачков уплотнения на периферии лопастей, имеющих высокую окружную скорость), поэтому «вырождение» ТРД происходит уже при М0,7. С целью увеличения предельной скорости полета применяются винты мéньшего диаметра с бóльшей частотой вращения; одновременно увеличение движущей силы производится за счет частичного использования энергии газовой струи (до 30%) посредством установки РС.

Промежуточное положение между ТРДД и ТВД занимают турбовинтовентиляторный двигатель (ТВВД). Он, по сути, является двухконтурным ТРД, имеющим вентилятор с очень длинными лопатками, выполняющими функцию воздушного винта, и короткий внешний контур. Отличием такого вентилятора от винта является бóльшее количество «лопастей» и их специальное («саблеобразное») профилирование, что позволяет значительно увеличить частоту вращения и сохраняет его работоспособность на бóльших, чем для ТВД, скоростях полета.

На вертолетах устанавливаются самые экономичные из семейства ГТД – турбовальные двигатели (ТВаД). Он предназначен для вращения несущего и рулевого винтов, привод которых осуществляется от свободной турбины (СТ) через главный вертолетный редуктор. Свободная турбина кинематически не связана с турбокомпрессором (отсюда и ее название), она преобразует в механическую работу всю остаточную энергию газового потока выходящего из ГГ.

1.3 Основные параметры рабочего процесса гтд

К основным параметрам рабочего процесса ГТД относятся:

• полное давление газового потока - р^*;

• полная температура - Т^*;

• скорость потока – с.

Характер их изменения в сечениях ГТД зависит, прежде всего, от характера самого процесса:

• в компрессоре – адиабатическое сжатие воздуха при незначительном изменении скорости;

• в камерах сгорания – изобарный подогрев газа;

• в турбине – адиабатное расширение газа;

• в реактивном сопле – изотермическое расширение газа.

Течение газа в проточной части ГТД подчиняется фундаментальным законам газовой динамики для сплошных сред, т.е.:

• закону сохранения энергии;

• закону сохранения импульса;

• закону сохранения массы рабочего тела.

Основные уравнения газовой динамики:

G_в = ρcF

νdp = -cdc

E=pdv + c_vT^*+ (c₂-c₁)²/2

где:

Т^*=Т(1+0,2М²)

M=V/a

a= √kRT^*

1,4. Конструктивная схема и работа основных узлов ТРДДФ.

1,4,1 Понятие об авиационном двигателе и силовой установке

Авиационный двигатель включает в себя:

• собственно двигатель и выходное устройство;

• системы, обеспечивающие их функционирование (масляная, топливопитания и т.д.);

• коробку приводов двигательных агрегатов (КДА).

В состав силовой установки входят:

• все двигатели, установленные на ЛА;

• входные устройства;

• коробка приводов самолетных агрегатов (КСА);

системы, обеспечивающие работу двигателей (топливная, противопожарная и т.д.).

На однодвигательных самолетах и ЛА 1…3 поколений самолетные агрегаты размещены на КДА.

Многодвигательные самолеты имеют вспомогательную силовую установку (ВСУ), предназначенную для запуска двигателей и автономного привода отдельных (или всех) самолетных агрегатов. ВСУ представляет собой малоразмерный ТВаД.