Pikap24.ru

Автомобильный журнал
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Что такое турбовинтовой двигатель

Турбовинтовой двигатель

Турбовинтово́й дви́гатель — 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 [ источник не указан 700 дней ] . Наличие понижающего редуктора обусловлено необходимостью уменьшения скоростей обтекания концов лопастей до дозвуковых.

Существуют две основные 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 в движение компрессор, другая (через понижающий редуктор) — винт. Такая конструкция имеет ряд преимуществ, 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). Во втором случае (как видно из названия) турбина с компрессором и винт расположены на одном валу.

«ОДК-Климов» отметил 105-летие

КАТЕГОРИИ

  • Новости Союза
  • Анонсы
  • Работа в регионах
  • Донорство крови
  • Новости предприятий
  • Социальное партнерство
  • Мнения
  • СМИ о нас

ПОПУЛЯРНОЕ

Ростех покажет на Международном во.

Это стало возможно благодаря грант.

Российский триколор – важнейший си.

Уважаемый Сергей Викторович! В Ден.

p>17 августа генеральный директор .

  • бюро
  • Деятельность бюро ЦС
  • Донорство крови
  • Инженеры будущего
  • Комитеты и комиссии
  • Конференции
  • Неделя без турникетов
  • Новости предприятий
  • Работа в регионах
  • социальное партнерство
  • СПК
  • Съезды

Двадцатого октября санкт-петербургскому АО «ОДК-Климов» (входит в Объединенную двигателестроительную корпорацию Госкорпорации Ростех) исполнилось 105 лет.

«ОДК-Климов» – российское предприятие-разработчик газотурбинных двигателей полного цикла: от осевой линии до сертификации. Климовские двигатели в составе силовых установок вертолетов и самолетов эксплуатируются более чем в 80 странах мира. Большинство вертолетов «Ми» и «Ка», реактивные самолеты-истребители МиГ-29 оснащаются двигателями ОДК-Климов. Сегодня ключевыми компетенциями предприятия являются не только разработка и серийное производство авиационных двигателей, но и их сервисное сопровождение на протяжении всего жизненного цикла.

Среди современных разработок конструкторов «ОДК-Климов» – высокоэффективный двигатель ТВ7-117В, который в своей размерности превосходит конкурентов. Эти моторы применяются в составе двухдвигательной силовой установки семейства многоцелевых вертолётов Ми-38.

Еще одна важная разработка предприятия – турбовинтовой двигатель ТВ7-117СТ. Эти двигатели весной 2019 года впервые подняли в небо новый российский военно-транспортный самолет Ил-112В. Двигатель ТВ7-117СТ-01 создается для силовой установки самолета Ил-114-300.

Самый массовый двигатель разработки «ОДК-Климов» – вертолетный турбовальный двигатель ВК-2500 и его модификации. Внедрение цифровой системы автоматического регулирования и контроля двигателя БАРК-78 позволяет повысить точность управления двигателем, усилить контроль работы на всех режимах, а также упрощает его эксплуатацию. ВК-2500 дает российским вертолетам «Ми» и «Ка» принципиально новые возможности при их эксплуатации в высокогорных районах и районах с жарким климатом. В рамках программы импортозамещения предприятием освоено серийное производство данных двигателей из отечественных комплектующих в широкой кооперации с предприятиями ОДК.

Реактивный двигатель РД-33 разработки «ОДК-Климов» – самый массовый в своем классе, он состоит на вооружении множества стран мира в составе истребителей МиГ-29. Для сверхманевренного самолета МиГ-29ОВТ была создана модификация двигателя с отклоняемым вектором тяги (ОВТ). Благодаря этой разработке самолет может совершать самые сложные фигуры высшего пилотажа. Для истребителя морского базирования был разработан реактивный двигатель РД-33МК.

Модернизация и развитие основной линейки двигателей не прекращается. На предприятии создаются новые двигатели мощностью 400-650 л.с. и 1400-1800 л.с. Новые отечественные двигатели разрабатываются с использованием только отечественных комплектующих. Закладываемые характеристики призваны обеспечить высокую конкурентоспособность на рынке существующих моторов.

Предприятие было основано в Санкт-Петербурге в 1914 году как Акционерное общество «Русский Рено». В условиях Первой Мировой войны оно стало выполнять заказы военных ведомств, в частности, выпускать двигатели для четырёхмоторных бомбардировщиков «Илья Муромец».

Во время Великой Отечественной войны предприятие освоило выпуск поршневых двигателей сотой серии. М-105-й называли «Мотором победы». Завод эвакуировали в Уфу, где под руководством главного конструктора Владимира Климова продолжался выпуск и модернизация двигателей серии М-100. В 1946 году в Ленинграде Опытно-конструкторское бюро возглавил Климов. Здесь был сконструирован первый крупносерийный турбореактивный двигатель ВК-1. Он устанавливался на истребителях МиГ-15-бис, МиГ-17 и на других самолетах, ставших главными представителями отечественной военной реактивной авиации первого поколения.

С 60-х годов «визитной карточкой» завода стало производство силовых установок для вертолётов. На заводе спроектировали турбовальные двигатели ГТД-350, ТВ2-117 и ТВ3-117, а также главные редукторы для вертолетов Миля и Камова.

В 60-х на заводе разрабатывались жидкостные ракетные двигатели для зенитно-ракетных комплексов С-200 и межконтинентальных ракет УР-100.

В 70-е годы климовцы спроектировали танковый газотурбинный двигатель для танка Т-80. В конце 70-х на предприятии создан легендарный реактивный двигатель РД-33 для истребителя МиГ-29.

Читать еще:  Газ 5204 какой двигатель

Для Олимпиады-80 в рекордно короткие сроки климовцы создали факел.

«Русский самолёт» L-410

Ещё в 2008 году начался приход русских на чешский завод, точнее, после приобретения 51% акций, а в 2015 году УЗГА построил новые цеха и начал производство L-410 в ходе процесса постепенно заменяя все узлы и детали на отечественные комплектующее. Сам чехи уже называют L-410 «русским самолётом» и в действительности он станет полностью отечественным, как только уральский завод наладит серийный выпуск российских турбовинтовых двигателей ВК-800С.

Уральские специалисты наладили выпуск L-410 в 2016 году и готовят эти машины к суровым русским условиям. Самолёт оснащают нескольким видам шасси – лыжное предназначено для посадки на снежную поверхность, а поплавковое – на воду также готовится вариант для посадки на мягкий грунт и неподготовленные площадки. Словом, машину адаптируют полностью к эксплуатации в любых климатических условиях России, в том числе и на Крайнем Севере.

Лыжное шасси для L-410 найдёт применение на аэродромах Крайнего Севера и неподготовленных площадках Арктики.

Выпускаемый на уральском заводе L-410 получил современную авионику, связь и оборудование, изготовленные исключительно из отечественных комплектующих. Очевидно, что и двигатели у этой машины скоро будут российского производства.

Многоцелевой 19-местный самолёт L-410 востребован в различных вариантах как для гражданской авиации, так и для военной. Для обоих ведомств эта машина превосходно подходит как учебно-тренировочная для подготовки и обучения курсантов. На данный момент — это единственный самолёт обучения будущих пилотов военно-транспортной авиации. Простая и лёгкая в управлении машина способна прощать ошибки в пилотировании, особенно на посадке и лучших самолётов этого класса для подготовки курсантов пока не предвидится.

Пассажирский салон L-410 весьма комфортный и удобный.

Для гражданской авиации машина найдёт применение в грузопассажирском варианте, а её санитарная версия будет востребована в труднодоступной местности и при проведении поисково-спасательных работ. В военном ведомстве найдут применение разведывательные, санитарные и десантные варианты L-410.

Оба двигателя используют турбину для мощности. Отсюда и название «турбо». В турбинном двигателе воздух сжимается, а затем в этом сжатом воздухе воспламеняется топливо. Энергия, произведенная зажиганием, вращает турбину. Затем турбина может приводить в движение как компрессор в передней части двигателя, так и некоторую полезную нагрузку. В самолетах это производит тягу.

Первый реактивный двигатель был турбореактивным . Это простой турбинный двигатель, который производит всю свою тягу от выхлопа из секции турбины. Однако, поскольку весь воздух проходит через всю турбину, он должен сжигать топливо. Это означает, что это неэффективно, и решение — турбовентилятор.

В турбовентиляторном двигателе турбина в основном приводит в движение вентилятор в передней части двигателя. Большинство двигателей приводят вентилятор в движение непосредственно от турбины. Обычно имеется по крайней мере два отдельных вала, чтобы вентилятор вращался медленнее, чем внутреннее ядро ​​двигателя. Вентилятор окружен кожухом, который направляет воздух к вентилятору и от него. Часть воздуха поступает в турбинную часть двигателя, а остальная часть обходит вокруг двигателя. В двигателях с большим байпасом большая часть воздуха проходит только через вентилятор и обходит остальную часть двигателя, обеспечивая большую часть тяги.

В турбовинтовом двигателе турбина в основном приводит в движение пропеллер в передней части двигателя. Вокруг опоры нет капюшона. Некоторый воздух поступает в турбину, остальное — нет. Пропеллер приспособлен, чтобы позволить ему вращаться медленнее, чем турбина. Хотя на этой диаграмме показан только один вал, многие турбовинтовые двигатели имеют два: вал высокого давления, приводящий в движение компрессор, и вал низкого давления, приводящий в движение гребной винт. Некоторые двигатели, такие как популярный PT6, также несколько раз меняют направление потока.

Турбовинты более эффективны на более низких скоростях, поскольку пропеллер может перемещать намного больше воздуха с меньшей турбиной, чем вентилятор на турбовентиляторном двигателе. Капот вокруг большого вентилятора турбовентилятора позволяет ему работать лучше, чем открытый винт на высоких скоростях, но ограничивает практический размер вентилятора.

На сверхзвуковых скоростях турбореактивные двигатели имеют большее преимущество в производительности. Они развивают всю свою тягу от выхлопа высокоскоростной турбины, в то время как турбовентиляторы дополняют это с помощью воздуха с более низкой скоростью от вентилятора. Поскольку воздух из вентилятора также не сжимается почти так же сильно, как поток турбины активной зоны, также труднее предотвратить сверхзвуковой поток и вызвать потери.

Конкорд использовал турбореактивные двигатели, потому что он был разработан для длительных путешествий на сверхзвуковых скоростях. Современные реактивные истребители представляют собой турбовентиляторы, которые обеспечивают компромисс между эффективностью и скоростью.

У турбореактивных двигателей, турбовентиляторов и турбовинтовых двигателей есть и другие преимущества и недостатки, но я думаю, что они выходят за рамки этого вопроса.

Была проделана работа по созданию «пропфанового» двигателя в попытке получить эффективность турбовинтового двигателя и скорость турбовентилятора. Им еще предстоит придумать жизнеспособный дизайн.

Читать еще:  Виано с каким двигателем брать

В других местах авиации турбинные двигатели используются в

вертолеты, как турбовальный двигатель, приводящий в движение роторы вместо пропеллера, и с муфтой свободного хода для обеспечения возможности поворота

ВСУ в реактивных самолетах и ​​больших турбовинтовых самолетах

Турбины также находят применение за пределами авиации на электростанциях (для выработки электроэнергии) и даже в транспортных средствах (например, в танке Абрамс).

В поршневых двигателях с турбонаддувом турбина сильно отличается от приведенных выше примеров. Вместо того, чтобы быть основным источником энергии, турбина только помогает поршневому двигателю. Турбокомпрессор использует турбину для сжатия воздуха, поступающего на впуск двигателя. Повышенное сжатие помогает двигателю генерировать больше мощности. Турбина турбокомпрессора приводится в движение выхлопными газами двигателя, а нагнетатель аналогичен, но приводится в действие непосредственно от двигателя. Смотрите страницу Википедии для более подробной информации.

Применение

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. Исключение составляет стратегический бомбардировщик Ту-95 и самолеты, созданные на его базе (Ту-114, Ту-126, Ту-142), летающие со скоростью порядка 800 км/ч.

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.

Экономическая целесообразность

Поскольку турбовинтовые двигатели на малых скоростях полёта гораздо экономичнее, чем турбореактивные двигатели, то турбовинтовые самолёты имеют преимущество перед реактивными, прежде всего, из-за низкого расхода топлива. Поэтому в период высоких цен на нефть объём продаж турбовинтовых лайнеров растёт. Так, в 2011 году, когда стоимость нефти была в районе 100 долларов за баррель, в консалтинговом агентстве Ascend Flightglobal Consultancy просчитали, что перевозчикам необходимо задуматься о переходе на турбовинтовые самолёты, поскольку высокая стоимость авиабилетов, связанная с эксплуатацией реактивных лайнеров, отпугивает потенциальных пассажиров.

При этом преимущество турбовинтовых самолётов по сравнению с реактивными на региональных перевозках очевидно. По словам руководства компании Bombardier, лайнеры Q400 (как и соответствующий ему российский Ил-114-300), в сравнении с 70-местным реактивным самолётом эффективнее на 30 % в плане экономии топлива и затрат на эксплуатацию. Соответственно, турбовинтовые самолёты являются идеальной заменой 50-местных реактивных лайнеров. В этом случае авиакомпании смогут увеличить вместимость своих воздушных судов, сохранив затраты на прежнем уровне.

История

Алан Арнольд Гриффит опубликовал статью о конструкции турбины в 1926 году. Последующие работы в Royal Aircraft Establishment исследовала конструкции осевых турбин, которые можно было использовать для подачи энергии на вал и, следовательно, на пропеллер. С 1929 года Фрэнк Уиттл начал работу над конструкциями центробежных турбин, которые обеспечивали бы чистую реактивную тягу.

Первый в мире турбовинтовой двигатель был разработан венгерскиминженером-механиком. Дьёрдь Ендрассик . Jendrassik опубликовал идею турбовинтового двигателя в 1928 году, а 12 марта 1929 года он запатентовал свое изобретение. В 1938 году он построил небольшую (100 л.с., 74,6 кВт) экспериментальную газовую турбину. Более крупный Jendrassik Cs-1 с прогнозируемой мощностью 1000 л.с. был произведен и испытан на заводе Ганца в Будапеште в период с 1937 по 1941 год. осевой конструкции с 15 ступенями компрессора и 7 ступенями турбины, кольцевой камерой сгорания и многими другими современными характеристиками. Первый запуск в 1940 году, проблемы сгорания ограничили его мощность до 400 л.с. В 1941 году двигатель был заброшен из-за войны, и завод был переведен на производство обычных двигателей. Первый в мире турбовинтовой двигатель, который был запущен в серийное производство, был разработан немецким инженером в 1942 году.

Первое упоминание о турбовинтовых двигателях в широкой публичной прессе было в выпуске британского авиационного издания Flight за февраль 1944 года, которое включало в себя подробный чертеж возможного будущего турбовинтового двигателя в разрезе. Рисунок был очень близок к тому, как будет выглядеть будущий Rolls-Royce Trent. Первым британским турбовинтовым двигателем был Rolls-RoyceRB.50 Trent , переделанный Derwent II с понижающим редуктором и Rotol . Пятилопастный винт длиной 2,41 м (7 футов 11 дюймов). Два Trents были установлены на Gloster Meteor EE227 — единственный самолет «Trent-Meteor» — который, таким образом, стал первым в мире самолетом с турбовинтовым двигателем, хотя и не предназначенным для производства испытательным стендом. Первый полет он совершил 20 сентября 1945 года. На основе своего опыта с Trent компания Rolls-Royce разработала Rolls-Royce Clyde , первый турбовинтовой двигатель, полностью сертифицированный типа для военных и гражданских. использование, и Dart , который стал одним из самых надежных турбовинтовых двигателей, когда-либо созданных. Производство дротиков продолжалось более пятидесяти лет. Vickers Viscount с приводом от дротиков был первым турбовинтовым самолетом любого типа, запущенным в производство и проданным в больших количествах. Это был также первый четырехмоторный турбовинтовой двигатель. Его первый полет состоялся 16 июля 1948 года. Первым в мире одномоторным турбовинтовым самолетом был Armstrong Siddeley Mamba с двигателем Boulton Paul Balliol , первый полет которого состоялся 24 марта 1948 года.

Читать еще:  Электро схема системы охлаждения двигателя

Советский Союз построен на немецких разработках времен Второй мировой войны компанией Junkers Motorenwerke, а BMW, Heinkel-Hirth и Daimler-Benz также разработал и частично протестировал конструкции. В то время как в Советском Союзе была технология для создания планера для реактивного стратегического бомбардировщика, сопоставимого с B-52 Stratofortress компании Boeing, вместо этого они выпустили Ту-95 Bear с двигателем четыре турбовинтовых Кузнецова НК-12 , соединенных с восемью винтами встречного вращения (по два на гондолу) со сверхзвуковой головной скоростью для достижения максимальной крейсерской скорости более 575 миль в час, что выше, чем у многих из первый реактивный самолет, сравнимый с крейсерской скоростью реактивных самолетов для большинства миссий. «Медведь» будет их самым успешным самолетом дальнего боя и наблюдения и символом проекции советской власти в конце 20 века. США будут включать турбовинтовые двигатели встречного вращения, такие как злополучный двухтурбинный Allison T40 — по сути, сдвоенная пара турбовинтовых двигателей Allison T38 , приводящих в движение винты встречного вращения. в серию экспериментальных самолетов в 1950-х годах с самолетами с двигателем T40, такими как летающая лодка Convair R3Y Tradewind , никогда не поступавшая на вооружение ВМС США.

Первым американским турбовинтовым двигателем был General Electric XT31 , впервые использованный в экспериментальном Consolidated Vultee XP-81 . XP-81 впервые поднялся в воздух в декабре 1945 года, став первым самолетом, в котором использовалась комбинация турбовинтового двигателя и турбореактивного двигателя . Технология более ранней конструкции T38 от Allison эволюционировала в Allison T56 , где квартеты T56 использовались для питания авиалайнера Lockheed Electra , его военного морского патруля, производного от модели P. -3 Орион и широко выпускаемый военно-транспортный самолет С-130 Геркулес . Одним из наиболее производимых турбовинтовых двигателей, используемых в гражданской авиации, является двигатель Pratt & Whitney Canada PT6 .

Первым вертолетом с турбинным приводом и приводом от вала был Kaman K- 225 , развитие синхроптера Чарльза Камана К-125 , в котором 11 декабря 1951 года использовался турбовальный двигатель Боинг Т50 .

За неимением альтернатив

Новый российский самолет будет востребован, и стартовые заказчики на него будут найдены, но прогнозировать объемы заказов сегодня невозможно, сказал главный эксперт Института экономики транспорта и транспортной политики НИУ ВШЭ Федор Борисов. Самолет будут использовать в основном на субсидируемых государством региональных маршрутах, и власти могут устанавливать условия, по которым приоритет при распределении субсидий будут получать эксплуатанты российской техники, отметил эксперт. Это простимулирует интерес авиакомпаний к Ил-114-300.

Изготовление панелей фюзеляжа для нового российского регионального турбовинтового пассажирского самолета Ил-114-300 на ульяновском самолетостроительном предприятии АО «Авиастар-СП»

На рынке самолет будет конкурировать с зарубежными ATR-72, Bombardier Q-400 и воздушными судами китайского производства, считает Федор Борисов. Но Ил-114-300 в полной мере не заменит Ан-24 и Ан-26, так как сможет работать не на всех аэродромах с грунтовым покрытием. При этом сегодня в мире не производят самолет, который смог бы полностью заменить эти советские воздушные суда. Для решения проблемы властям придется модернизировать региональную сеть аэродромов на отдаленных территориях, полагает эксперт.

Несмотря на продление срока эксплуатации самолетов Ан-24 до 60 лет, им требуется замена, отметил исполнительный директор «АвиаПорта» Олег Пантелеев.

— Самолеты Ан-24 можно продолжать безопасно эксплуатировать до 2030-х годов. Но расходы на их обслуживание и ремонт постоянно растут, всё сложнее ситуация с летным составом, — говорит эксперт.

Ил-114-300 рассчитан на эксплуатацию с аэродромов с грунтовым покрытием, но существуют ограничения как по плотности грунта, так и по состоянию взлетных полос, сказал специалист. Конструктивная особенность лайнера — низкорасположенное крыло. При посадке на галечные полосы есть риск повредить пропеллер. При включении реверса неизбежно попадание в двигатель большого количества пыли и песка, что чревато преждевременным выходом двигателя из эксплуатации, пояснил Олег Пантелеев.

Аналога самолетов Ан-24 и Ан-26 с точки зрения взлетно-посадочных характеристик, кресельной емкости и дальности полета в России не производится. Меж тем в регионах с развитой аэродромной сетью Ил-114-300 будет востребован, отмечает он. Помимо лизинговой схемы, реализуемой при поддержке из федерального бюджета, стимулировать сбыт Ил-114-300 могли бы и региональные власти, которые могут приобретать самолеты на кэптивные компании и передавать их региональным авиаперевозчикам на льготных условиях, считает Олег Пантелеев.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector