Turboelisni motor: uređaj, shema, princip rada. Proizvodnja turboelisnih motora u Rusiji

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Zadnja izmjena: 2023-12-17 10:20

Turboelisni motor je sličan klipnom motoru: oba imaju propeler. Ali u svakom drugom pogledu su različiti. Razmotrite šta je ova jedinica, kako radi, koje su njene prednosti i mane.

Opšte karakteristike

Turboelisni motor pripada klasi gasnoturbinskih motora, koji su razvijeni kao univerzalni pretvarači energije i dobili široku primenu u vazduhoplovstvu. Sastoje se od toplotnog motora, gde ekspandirani gasovi rotiraju turbinu i stvaraju obrtni moment, a druge jedinice su pričvršćene na njeno vratilo. Turboelisni motor se isporučuje sa propelerom.

To je križ između klipnih i turbomlaznih jedinica. Isprva su u avione ugrađeni klipni motori, koji se sastoje od zvjezdastih cilindara s osovinom smještenom unutra. Ali zbog činjenice da su imali prevelike dimenzije i težinu, kao i mogućnost male brzine, više se nisu koristili, preferirajući turbomlazne instalacije koje su se pojavile. Ali ovi motori nisu bili bez nedostataka. Mogli birazvijaju nadzvučnu brzinu, ali troše mnogo goriva. Stoga je njihov rad bio preskup za prevoz putnika.

Turboelisni motor je morao da se nosi sa takvim nedostatkom. I ovaj problem je riješen. Dizajn i princip rada preuzeti su iz mehanizma turbomlaznog motora, a propeleri iz klipnog motora. Tako je postalo moguće kombinovati male dimenzije, ekonomičnost i visoku efikasnost.

Motori su izumljeni i napravljeni još tridesetih godina prošlog veka pod Sovjetskim Savezom, a dve decenije kasnije počela je njihova masovna proizvodnja. Snaga je varirala od 1880 do 11000 kW. Dugo su se koristili u vojnom i civilnom vazduhoplovstvu. Međutim, nisu bili pogodni za nadzvučnu brzinu. Stoga su s pojavom takvih kapaciteta u vojnom zrakoplovstvu napušteni. Ali civilni avioni se uglavnom snabdevaju njima.

Uređaj turboelisnog motora i princip njegovog rada

Dizajn motora je vrlo jednostavan. Uključuje:

• reducer;
• propeler;
• komora za sagorijevanje;
• kompresor;
• mlaznica.

Šema turboelisnog motora je sljedeća: nakon ubrizgavanja i komprimiranja od strane kompresora, zrak ulazi u komoru za sagorijevanje. Tu se ubrizgava gorivo. Dobivena smjesa se pali i stvara plinove koji, kada se ekspandiraju, ulaze u turbinu i rotiraju je, a ona zauzvrat rotira kompresor i vijak. Nepotrošenenergija izlazi kroz mlaznicu, stvarajući mlazni potisak. Pošto njegova vrijednost nije značajna (samo deset posto), turboelisni motor se ne smatra turbomlaznim motorom.

Princip rada i dizajn su, međutim, slični njemu, ali energija ovdje ne izlazi u potpunosti kroz mlaznicu, stvarajući mlazni potisak, već samo djelomično, jer korisna energija također rotira propeler.

Radno okno

Postoje motori sa jednom ili dvije osovine. U verziji s jednom osovinom kompresor, turbina i propeler nalaze se na istoj osovini. U dvoosovinskom, na jednom su ugrađeni turbina i kompresor, a na drugom propeler kroz mjenjač. Tu su i dvije turbine povezane jedna s drugom na gasnodinamički način. Jedan je za propeler, a drugi za kompresor. Ova opcija je najčešća, jer se energija može primijeniti bez pokretanja propelera. A ovo je posebno zgodno kada je avion na zemlji.

Kompresor

Ovaj dio se sastoji od dvije do šest faza, što vam omogućava da uočite značajne promjene u temperaturi i pritisku, kao i da smanjite brzinu. Zahvaljujući ovom dizajnu moguće je smanjiti težinu i dimenzije, što je veoma važno za motore aviona. Kompresor uključuje impelere i vodeću lopaticu. Ovo posljednje može, ali i ne mora biti regulirano.

Propeler

Ovaj dio stvara potisak, ali je brzina ograničena. Najboljim indikatorom se smatra nivo od 750 do 1500 o/min, budući da sapovećati, efikasnost će početi padati, a umjesto ubrzanja, propeler će se pretvoriti u kočnicu. Fenomen se naziva „efekat zaključavanja“. Uzrokuju ga lopatice propelera, koje pri velikim brzinama, kada se rotiraju većim od brzine zvuka, počnu raditi nepravilno. Isti efekat će se primijetiti povećanjem njihovog prečnika.

Turbina

Turbina je sposobna za brzinu do dvadeset hiljada okretaja u minuti, ali vijak joj neće moći parirati, tako da postoji reduktor koji smanjuje brzinu i povećava okretni moment. Reduktori mogu biti različiti, ali njihov glavni zadatak, bez obzira na vrstu, je smanjenje brzine i povećanje obrtnog momenta.

Upravo ova karakteristika ograničava upotrebu turboelisnih motora u vojnim avionima. Međutim, razvoj nadzvučnog motora ne prestaje, iako još nije uspješan. Da bi se povećao potisak, ponekad se turboelisni motor isporučuje s dva propelera. Istovremeno implementiraju princip rada zbog rotacije u suprotnim smjerovima, ali uz pomoć jednog mjenjača.

Kao primjer možemo uzeti u obzir D-27 motor (turbopropfan), koji ima dva vijčana ventilatora pričvršćena na slobodnu turbinu pomoću mjenjača. Ovo je jedini model ovog dizajna koji se koristi u civilnom vazduhoplovstvu. Ali njegova uspješna primjena smatra se velikim skokom u poboljšanju performansi razmatranogmotor.

Prednosti i nedostaci

Istaknimo pluseve i minuse koji karakterišu rad turboelisnog motora. Prednosti su:

• mala težina u poređenju sa klipnim jedinicama;
• ekonomičnost u poređenju sa turbomlaznim motorima (zahvaljujući propeleru, efikasnost dostiže osamdeset šest procenata).

Međutim, uprkos takvim neospornim prednostima, mlazni motori su u nekim slučajevima poželjna opcija. Ograničenje brzine turboelisnog motora je sedamsto pedeset kilometara na sat. Međutim, to nije dovoljno za modernu avijaciju. Osim toga, buka koja se stvara je veoma visoka, premašujući dozvoljene vrijednosti Međunarodne organizacije civilnog vazduhoplovstva.

Stoga je proizvodnja turboelisnih motora u Rusiji ograničena. Uglavnom se ugrađuju u avione koji lete na velike udaljenosti i malim brzinama. Tada je prijava opravdana.

Međutim, u vojnom vazduhoplovstvu, gde su glavne karakteristike koje avion treba da ima visoka manevarska sposobnost i tih rad, a ne efikasnost, ovi motori ne ispunjavaju potrebne uslove i ovde se koriste turbomlazne jedinice..

U isto vrijeme, razvoj je u toku za stvaranje nadzvučnih propelera kako bi se prevazišao "efekat zaključavanja" i dostigao novi nivo. Možda će, kada izum postane stvarnost, mlazni motori biti napušteni u korist turboelisnih i u vojsciavioni. Ali trenutno se mogu nazvati samo "radnim konjima", ne najmoćnijim, ali stabilnim funkcioniranjem.