Turbopropni motor: naprava, vezje, načelo delovanja. Proizvodnja turbopropskih motorjev v Rusiji

Turbopropelni motor izgleda kot batni motor: oba imata zračni vijak. Toda v vseh drugih pogledih so drugačni. Razmislite, kaj ta enota predstavlja, kako deluje, kakšne so prednosti in slabosti.

Splošne značilnosti

Turbopropni motor spada v razred plinskih turbin, ki so razvili kot univerzalni pretvorniki energije in se je v letalstvu pogosto uporabljal. Sestavljajo jih termalni stroj, kjer ekspandirani plini vrtijo turbino in tvorijo navor, drugi agregati pa so pritrjeni na njegovo gred. Turbopropijski motor je opremljen z zračnim vijakom.

To je križ med batnimi in turbodizelskimi agregati. Prvič, v zrakoplovu so bili nameščeni batni motorji, sestavljeni iz jeklenk v obliki zvezde z gredjo, nameščeno znotraj. Toda zaradi dejstva, da so imeli prevelike dimenzije in težo, pa tudi zmogljivost z nizko hitrostjo, niso več uporabljali, temveč so imeli prednost pred nastajajočimi turbojetnimi rastlinami. Toda tudi ti motorji niso bili brez pomanjkljivosti. Lahko bi razvili supersonično hitrost, vendar so porabili veliko goriva. Zato je bilo njihovo prevozovanje predrago za prevoz potnikov.

Turbopropski motor se je moral spoprijeti s takim pomanjkljivostjo. In ta naloga je bila rešena. Načrtovanje in načelo delovanja sta bila vzeta iz mehanizma turboreaktivnega motorja in iz batnega motorja - propelerjev. Tako je bilo mogoče združiti majhne dimenzije, gospodarstvo in visoko koeficient učinkovitosti.

Motorji so izumili in zgradili tridesetih let prejšnjega stoletja pod Sovjetsko zvezo, dve desetletji pozneje pa so začeli svojo množično proizvodnjo. Moč v času od 1880 do 11000 kW. Dolgo časa so jih uporabljali v vojaškem in civilnem letalstvu. Vendar pa niso primerni za nadzorovano hitrost. Zato so bili s takimi zmogljivostmi v vojaškem letalstvu zavrnjeni. Toda civilni zrakoplovi so v glavnem dobavljeni z njimi.

Načelo načrtovanja in delovanja turbopropelerskega motorja

Dizajn motorja je zelo preprost. Vključuje:

• reduktor;
• zračni vijak;
• zgorevalna komora;
• kompresor;
• šoba.

Shematski turbopropelerski motor je naslednji: po vbrizganju in stiskanju zraka kompresorja vstopi v zgorevalno komoro. Tudi gorivo se vbrizga. Nastala mešanica vžge in ustvarja pline, ki po razširitvi vstopijo v turbino in jo zavrtijo, nato pa zavrtijo kompresor in vijak. Nerazporejena energija zapusti šobo in ustvarja reaktivni potisk. Ker njena velikost ni pomembna (le deset odstotkov), se ne šteje za turbopropelerski turbopropelerski motor.

Princip delovanja in oblikovanja pa so podobni njih, ampak energija ni povsem ven skozi šobo, ki ustvarja navor reakcijsko roko, vendar le delno, saj je tudi koristno energijo vrti vijak.

Delovna gred

Obstajajo motorji z eno ali dvema gredema. V enosmerni izvedbi se na eni gredi nahajajo kompresor, turbina in vijak. V dvo-gredi - na enem od njih so namestili turbino in kompresor, na drugi pa vijak skozi reduktor. Obstajajo tudi dve turbini, ki so med seboj povezani s plinsko dinamično metodo. Eden od njih je zasnovan za vijak, drugi pa za kompresor. Ta možnost je najpogostejša, saj se energija lahko uporablja brez zagona vijakov. In to je še posebej priročno, ko je letalo na tleh.

Kompresor

Ta del je sestavljen iz dveh do šestih korakov, ki omogočajo zaznavanje znatnih sprememb temperature in tlaka ter zmanjšanje hitrosti. Zahvaljujoč tej zasnovi je mogoče zmanjšati težo in dimenzije, kar je zelo pomembno za motorje zrakoplova. Kompresor vključuje rotorje in napravo. Slednji lahko ali ne predvideva ureditve.

Zračni vijak

Zaradi tega dela se oblikuje osnutek, vendar je hitrost omejena. Najboljši kazalnik je stopnja od 750 do 1500 obr / min, saj se bo z večjo učinkovitostjo začel zmanjševati in vijak namesto pospeševanja postane zavora. Pojav se imenuje "učinek zaklepanja". To povzročajo rezila vijaka, ki pri velikih hitrostih, ko se vrtijo, presegajo hitrost zvoka, začne delovati nepravilno. Enak učinek se bo opazil s povečanjem njihovega premera.

Turbina

Turbina lahko doseže hitrost do dvajset tisoč vrtljajev na minuto, vendar se vijak ne more ujemati, zato obstaja reduktor, zmanjša hitrost in povečuje navor. Reduktorji so lahko različni, vendar je njihova glavna naloga ne glede na vrsto zmanjšati hitrost in povečati navor.

Ta značilnost omejuje uporabo turbopropelerskega motorja v vojaških letalih. Vendar se razvoj nadzorovanega motorja ne ustavi, čeprav še niso uspešni. Turbopropelerski motor včasih dobite z dvema vijakoma, da povečate pogon. Načelo delovanja v tem primeru se izvaja zaradi vrtenja v nasprotnih smereh, vendar s pomočjo enega samega reduktorja.

Kot primer lahko upoštevamo motor D-27 (turbo-rotor), ki ima dva vijačna ventilatorja, ki jih reduktor priklopi na prosto turbino. To je edini model tega modela, ki se uporablja v civilnem letalstvu. Toda njegova uspešna aplikacija je velik napredek pri izboljšanju učinkovitosti zadevnega motorja.

Prednosti in slabosti

Izpostavili bomo minuse in pluse, ki so značilni za delo turbopropelerskega motorja. Prednosti so:

• nizka teža v primerjavi z batnimi enotami;
• učinkovitosti v primerjavi s turbotražnimi motorji (zahvaljujoč zračnemu vijaku, učinkovitost dosega oseminštirideset odstotkov).

Kljub takšnim nespornim prednostim je reaktivni motor v nekaterih primerih bolj priporočljiva možnost. Meja hitrosti turbopropelerskega motorja je sedemsto petdeset kilometrov na uro. Vendar, za moderno letalstvo to je zelo majhno. Poleg tega je hrup zelo visok in presega dovoljene vrednosti Mednarodne organizacije civilnega letalstva.

Zato je proizvodnja turbopropskih motorjev v Rusiji omejena. V glavnem so vgrajeni v letala, ki letijo na dolge razdalje in pri nizki hitrosti. Nato je aplikacija upravičena.

Vendar pa je v vojaškem letalstvu, kjer so glavne značilnosti, ki se zahtevajo za letala visoko okretnost in tiho delovanje, ne pa učinkovitost, ti motorji ne izpolnjujejo potrebnih zahtev in turboreaktivni enote so tukaj uporabljajo.

Hkrati se razvijajo supersonični propelerji, da se premaga "blokirni učinek" in doseže novo raven. Morda bo, če izum postane realnost, reaktivne motorje zavrnili v korist turbopropov in vojaških letal. Toda v sedanjem času jih lahko imenujemo le "delavnice", ne najmočnejše, a stabilno delovanje.