Vai jūs zināt? Skatoties uz lidmašīnu fotogrāfijām, pirmais, kas iekrīt mūsu acīs, varētu būt krāsojums vai spārni. Tomēr patiesie gaisa kuģa ātruma, diapazona un pasažieru ietilpības noteicošie faktori slēpjas "sirdī", kas paslēpta zem spārniem vai fizelāžas iekšpusē: dzinējā.
Turboreaktīvais dzinējs, turboventilators, turbopropellera un turbovārpsta{0}}šie četri nosaukumi kopā var izklausīties kā mēles griezējs. Tomēr, tiklīdz jūs saprotat attiecības starp tām, lidmašīnas konstrukcijas pamatloģika kļūst uzreiz skaidra. Sadalīsim to šodien.
[Attēls]
Pirmkārt, paturiet prātā šo pamatkoncepciju: šie četri dzinēju veidi pieder vienai saimei. Tie visi darbojas, pamatojoties uz gāzes turbīnas principu. Vienkārši sakot: gaiss tiek ievilkts → saspiests → degviela tiek iesmidzināta un sadedzināta → augsta-temperatūra, augsta-spiediena gāze liek turbīnai griezties → izplūdes gāze tiek izvadīta, lai radītu vilci. Visiem četriem ir tieši tāds pats pamatprocess.
Atšķirība ir tajā, kā tie novirza pēc sadegšanas radīto jaudu.
1
Turboreaktīvo dzinēju: oriģinālā izcelsme
Pilns nosaukums ir "turboreaktīvo dzinēju", un tas bija pirmais reaktīvo dzinēju veids, kas sasniedza briedumu. Tās darbības princips ir visvienkāršākais: viss gaiss tiek saspiests, sadedzināts un izvadīts vienā ceļā. Jo ātrāk tiek izvadīta izplūde, jo lielāka ir vilce.
Cīņā brīdī, kad pilots ieslēdz pēcdegli, vilces spēks var pieaugt par 30% līdz 100%; tomēr šo iespēju var izmantot tikai īslaicīgi, jo degvielas patēriņš ir astronomiski augsts.
Turboreaktīvo dzinēju lielākā priekšrocība ir ātrums, tāpēc tas ir ideāli piemērots lidojumam lielā{0}}augstumā un ātrgaitas{1}}. Tā lielākais trūkums ir liels degvielas patēriņš; efektivitāte ir īpaši zema zema-ātruma lidojuma laikā.
[Attēls: turboreaktīvo dzinēja struktūras shematiska diagramma]
Vai kāds kādreiz ir domājis, vai ir iespējams pievienot papildu gaisa slāni ap dzinēju{0}}gaisu, kas apiet sadegšanas kameru un tiek vienkārši izspiests ar ventilatoru, lai radītu vilci? Vai tas netaupītu degvielu?
Un tā radās turboventilatora dzinējs.
2
Turboventilatora dzinējs: valdošais čempions
Jūs varat domāt par turboventilatora dzinēju kā turboreaktīvo dzinēju ar "gaisa mēteli". Oriģinālā galvenā dzinēja priekšā ir uzstādīts liels ventilators. Kad gaiss ieplūst, tas sadalās divos veidos:
Neliela daļa iet pa centrālo "veco ceļu" (iekšējais kanāls / serde): kompresija → sadegšana → izplūde → vilces radīšana.
Liela daļa iet pa ārējo "jauno ceļu" (ārējais kanāls/apvada kanāls): to paātrina tikai ventilators → tiešā izplūde → vilces ģenerēšana (un lielāka degvielas efektivitāte).
[Attēls]
Turboventilatora dzinēja iekšējo un ārējo kanālu darbības principi (galvenās un apvada plūsmas)
Galvenais ir vienā ciparā: **apvedceļa koeficients**. Tas ir aeronautikas-dzinēju pamatjēdziens. Vienkārši sakot, tā ir caur ārējo kanālu plūstošā gaisa masas attiecība pret gaisa masu, kas plūst caur iekšējo kanālu.
Apvedceļa attiecība ir nulle → Turboreaktīvo dzinēju
Zems apvedceļa koeficients (piem., 0,2–0,3) → Laba liela-ātruma veiktspēja → Izmanto kaujas lidmašīnās
Augsts apvedceļa koeficients (piem., 8–9 vai augstāks) → Ļoti -efektīva degviela, zems trokšņa līmenis → tiek izmantots civilās lidmašīnas
Pasaulē lielākie civilie turboventilatoru dzinēji šodien sasniedz apvada koeficientu, kas pārsniedz 10. Citiem vārdiem sakot, gaiss, kas rada vilces spēku, sadegot dzinēja kodolā, veido mazāk nekā vienu -desmito daļu no kopējā apjoma; atlikušie 90% vilces spēka nāk no gaisa, ko spiež masīvais ventilators. Tas ir to jaudas un degvielas efektivitātes kombinācijas noslēpums.
[Attēls]
3
Turbopropelleru dzinējs: gaisa transporta "Hercules".
Daudzi cilvēki turbopropelleru dzinējus sajauc ar vecmodīgiem{0}}virzuļdzinējiem. Patiesībā tie ir pilnīgi atšķirīgi. Turbopropelleru dzinējs būtībā ir reaktīvais dzinējs, taču lielāko daļu turbīnas ģenerētās jaudas tas nodod ārējam dzenskrūvei, izmantojot reduktora pārnesumkārbu.
Vilkšanas spēks (vilces spēks), ko rada dzenskrūve, kas kuļ gaisu, ir galvenais dzinējspēka avots, savukārt vājā izplūdes straume no izpūtēja spēlē tikai palīgfunkciju. Būtībā, ja jūs paņemtu turboventilatoru, pakļautu tā lielo ventilatoru ārpusei un samazinātu tā griešanās ātrumu, jums būtībā būtu turbopropelleru dzinējs.
[Attēls]
Turbopropelleru dzinējs
Turbopropellera priekšrocība ir tā ārkārtīgi augstā efektivitāte zema{0}}lidojuma laikā-tas ir pat efektīvāks-degvielas patēriņš nekā turboventilators. Lidojuma ātrumā zem 600 km/h turbopropelleru dzinējam ir nepārspējamas priekšrocības.
Tā trūkumi ir arī acīmredzami: tas nevar lidot ļoti ātri un rada ievērojamu troksni. Krievu bumbvedējs Tu-95, kas izmanto turbopropelleru dzinējus, ir pazīstams ar iesauku "Lācis". Kad dzenskrūve griežas lielā ātrumā, tā gali pārrauj skaņas barjeru, radot neticami skaļu troksni, kas ir dzirdams pat 20 kilometru attālumā. Liels ātrums apvienojumā ar apdullinošu troksni ir tikai viena turbopropelleru monētas puse.
Attēls
AEP500 turbopropelleru dzinējs
Turbopropelleru dzinēji ir īpaši labi-piemēroti zema-līdz-vidēja ātruma-transporta lidmašīnām, patruļlidmašīnām un reģionālajām lidmašīnām. Tiem nav nepieciešams liels ātrums, bet prioritāte ir degvielas efektivitāte, zemas izmaksas un minimālas prasības skrejceļam. Daudzas turbopropelleru lidmašīnas var pacelties un nolaisties no īsām, nebruģētām joslām-, kas nav iespējams standarta komerciālajām lidmašīnām.
4
Turbovārpstas dzinēji: būvēti īpaši helikopteriem
Ja turbopropelleri ir pārklāti, turbovārpstas ir viegli saprotamas. Kamēr turbopropellera jaudu virza, lai grieztu dzenskrūvi, turbovārpsta virza to, lai grieztu helikoptera rotoru.
Attēls
Turbovārpstas dzinējs
Turbovārpstas dzinējiem ir vairākas galvenās īpašības:
Īpaši liela jaudas-un-svara attiecība-, tie ir kompakti un viegli, taču tie nodrošina milzīgu jaudu. Tas ir ļoti svarīgi helikopteriem; katrs ietaupītais svara kilograms ļauj iegūt papildu kilogramu kravnesības.
Kompakta konstrukcija{0}}izstrādāta tā, lai ietilptu šaurajā helikoptera fizelāžā.
Regulējams izplūdes virziens{0}}atšķirībā no citiem dzinējiem, kuriem izplūdes gāzu izplūde jāveic uz aizmuguri, izplūdes ceļu var pielāgot helikoptera īpašajam lidmašīnas korpusa izkārtojumam.
Turbopropelleri un turbovārpstas būtībā ir viena un tā paša dzinēja divi varianti. Ražotājiem vienkārši ir jāmaina galīgais izvades mehānisms; vienu un to pašu dzinēju var izmantot kā turbopropelleru lidmašīnām ar fiksētu -spārnu vai kā turbovārpstu helikopteriem. Aviācijas nozare praktizēja šāda veida moduļu dizainu ilgi pirms šī koncepcija kļuva par tendenci.
Visbeidzot, noskaidrosim attiecības starp četriem veidiem:
Turboreaktīvais dzinējs: sencis; tīrākā forma. Tas piedāvā vislielāko ātrumu, bet patērē visvairāk degvielas.
Turbofan: uzlabotā versija. Tas pievieno lielu ventilatoru, lai līdzsvarotu vilci un degvielas efektivitāti, padarot to par pašreizējo nozares standartu.
Turbopropelleru: {0}degvielu taupoša versija. Tas novirza visu jaudu uz dzenskrūvi, piedāvājot izcilu ekonomiju pie mazākiem ātrumiem.
Turbovārpsta: specializētā versija. Tas pārvērš jaudu vārpstas izejā, kas īpaši paredzēta helikoptera rotoru vadīšanai. Neviens no četriem dzinēju veidiem pēc savas būtības nav pārāks par citiem; katram ir sava arēna un savs plaukšanas veids.
