Реактивный турбинный двигатель

Типы реактивных турбинных двигателей

Реактивные турбинные двигатели спроектированы с учетом конкретных потребностей самолетов и должны обеспечивать высокую тягу и эффективность. Наиболее распространены следующие типы:

• Турбореактивный двигатель:

  Турбореактивный двигатель был первым двигателем, разработанным после Второй мировой войны, и сегодня он в основном используется в приложениях для ракет большой дальности. Он отличается очень простой конструкцией, где забор воздуха, сжатие, сгорание и выхлоп осуществляются одним и тем же потоком воздуха. Нет дополнительной цепи или петли. Интересно то, что турбореактивный двигатель очень мал по сравнению с другими двигателями с более цилиндрической формой. В то время как многие ранние самолеты летали с турбореактивным двигателем, более новые модели не используют их, потому что они не очень экономичны.

• Турбовентиляторный двигатель:

  Наиболее распространенным типом турбинного двигателя, используемым в настоящее время, является турбовентиляторный двигатель. Он популярен, потому что сжигает меньше топлива, что лучше как для окружающей среды, так и для кошелька. По сравнению со старыми турбореактивными двигателями, которые тратят много топлива, турбовентиляторные двигатели используют часть его для получения дополнительной мощности. Эта дополнительная мощность поступает от большого вентилятора на передней части двигателя, который толкает больше воздуха и создает больше тяги внутри самолета. В турбовентиляторных двигателях обычно бывает от двух до шести вентиляторов, причем больше вентиляторов устанавливается на более крупных самолетах. Турбина турбовентиляторного двигателя работает как турбореактивный двигатель, превращая энергию от сгорающего топлива в движение воздуха, которое затем вращает вентиляторы.

• Редукторные турбовентиляторные двигатели:

  Новый вид турбовентиляторного двигателя, называемый редукторным турбовентиляторным двигателем, может экономить еще на 15% – 20% больше топлива по сравнению с обычными турбовентиляторными двигателями. Основное отличие заключается в том, что в редукторном турбовентиляторном двигателе вентилятор соединен с редуктором, который замедляет вращение вентилятора и делает его более эффективным, позволяя ему работать на оптимальных скоростях. Это также помогает снизить шум, и за счет меньшего расхода топлива это выгодно и для окружающей среды. Многие авиастроительные компании подумывают об использовании редукторных турбовентиляторных двигателей из-за этих преимуществ.

• Двигатели с открытым ротором:

  Двигатель с открытым ротором работает как турбовентиляторный двигатель, но вместо закрытого вентилятора у него есть открытые лопасти. Эти лопасти похожи на пропеллер и могут обеспечивать еще большую экономию топлива, сокращая расход на 20% – 30% по сравнению со стандартными турбовентиляторными двигателями. Двигатель с открытым ротором пока не получил широкого распространения, но может стать хорошим вариантом для будущих коммерческих самолетов.

• Прямоточный воздушно-реактивный двигатель:

  Прямоточный воздушно-реактивный двигатель несколько отличается. У него нет движущихся частей. Он работает за счет ускорения и сжатия воздуха, используя высокую температуру воздуха для сжигания топлива. В прямоточном двигателе происходит естественное сжатие без каких-либо дополнительных деталей. Это означает, что прямоточный двигатель может развивать большую мощность. Однако он может работать только на высоких скоростях, превышающих 150 км/ч, так как у него нет компрессора внутри. Из-за этого он не может работать в обычном полете, а должен начинать летать на скорости более 150 км/ч. Еще одна проблема с прямоточным двигателем заключается в том, что его необходимо встраивать в самолет, который летает быстрее, чем обычно, потому что он не может летать медленнее 150 км/ч. Таким образом, он в основном используется в быстроходных самолетах и ракетах большой дальности, которые летают очень быстро.

Спецификация и техническое обслуживание реактивных турбинных двигателей

Спецификация

• Свободная мощность:

  Количество энергии, выделяемой двигателем после установки и запуска, называется «свободной мощностью». Эта мощность является движущей силой для движения самолета вперед и преодоления сопротивления воздуха. Самолет может достигать определенной скорости полета с помощью этой мощности.

• Массовый расход:

  Массовый расход, также известный как расход массы, является важным показателем, который показывает, сколько топлива потребляет авиационный двигатель в единицу времени. Эта цифра имеет решающее значение для понимания топливной эффективности самолета и его эксплуатационных затрат.

• Расход топлива:

  Расход топлива – это количество или скорость подачи или потребления топлива во время работы авиационного двигателя. Он тесно связан с массовым расходом и является ключевым элементом при расчете дальности полета самолета и расхода топлива.

• Тяга:

  Тяга – это сила, создаваемая авиационным двигателем, которая толкает самолет вперед. Это ключевой параметр, который определяет ускорение и скорость самолета. В зависимости от типа турбины тяга также может отличаться у реактивных турбинных двигателей.

• Вес:

  Вес авиационного двигателя является важным фактором, влияющим на конструкцию и характеристики. Двигатели с чрезмерным весом могут негативно сказаться на грузоподъемности и маневренности самолета.

Техническое обслуживание

• Регулярный осмотр:

  Турбинные двигатели самолетов должны регулярно осматриваться. В расписание должны быть включены как визуальный осмотр, так и профессиональное тестирование. Любые отклонения, такие как необычный шум или перегрев, должны быть немедленно расследованы и устранены. Особое внимание следует уделять креплению двигателя и трубопроводов и клапанов топливной системы.

• Поддерживайте чистоту:

  Необходимо поддерживать чистоту реактивных турбинных двигателей. Внутренние и внешние части двигателей необходимо очищать, чтобы предотвратить повреждение двигателей посторонними предметами. Это также обеспечивает правильную циркуляцию воздуха и рабочую эффективность двигателей.

• Обращайте внимание на температуру:

  Реактивные турбинные двигатели работают в определенных температурных диапазонах. Следовательно, необходимо контролировать температуру ключевых деталей, чтобы она оставалась в пределах нормальных значений. Перегрев или переохлаждение могут привести к возможным повреждениям и сократить срок службы.

• Техническое обслуживание смазки:

  Движущиеся части турбинного двигателя должны регулярно смазываться, чтобы уменьшить истирание и обеспечить правильную работу и долговечность.

• Замена изношенных деталей:

  Некоторые детали реактивных турбинных двигателей, такие как подшипники, уплотнения и насосы, часто подвержены истиранию. В зависимости от рабочего времени реактивного турбинного двигателя и условий эксплуатации изношенные детали следует своевременно заменять, чтобы обеспечить нормальную работу двигателя.

• Обращайте внимание на окружающую среду:

  Рабочая среда реактивного турбинного двигателя имеет решающее значение. Экстремальные погодные условия, такие как высокие температуры, низкие температуры или влажность, требуют специальных защитных мер и технического обслуживания, чтобы обеспечить правильную работу двигателя.

Сценарии использования реактивных турбинных двигателей

Основное применение реактивного турбинного двигателя – это роль силовой установки для самолетов, чтобы обеспечить им ускорение, необходимое для успешного завершения полетов. Благодаря высокому соотношению мощности к весу двигатель внес значительный вклад в развитие гражданской и военной авиации.

В области гражданской авиации широкое распространение реактивных турбинных двигателей в коммерческих самолетах позволило перевозить больше пассажиров и грузов одним рейсом, что снизило стоимость авиаперевозок и способствовало международному обмену. Кроме того, скорость полета коммерческих самолетов сократила время, которое человек должен тратить на поездки, что позволяет людям легко преодолевать большие географические расстояния и иметь больше времени, чтобы посвятить его другим занятиям. В целом, широкое использование реактивных турбинных двигателей в коммерческих самолетах сделало воздушный транспорт более быстрым и дешевым, что, как ожидается, будет способствовать экономическому росту.

В сфере военной авиации турбореактивные двигатели были впервые приняты на вооружение истребителей из-за их высоких скоростных характеристик. Впоследствии они стали стандартной силовой установкой для всех типов самолетов, от бомбардировщиков до разведывательных самолетов и БПЛА и т. д. Благодаря высокой скорости, обеспечиваемой реактивным турбинным двигателем, самолет, на котором он установлен, может достичь превосходства над воздушным пространством противника во время войны и обеспечить территориальную целостность страны в мирное время.

Помимо авиации, реактивный турбинный двигатель также находит применение в обеспечении тяги для различных типов ракет, использующих двигатель в качестве основной силовой точки, включая крылатые ракеты и тактические ракеты, в качестве нескольких примеров.

Как выбрать реактивные турбинные двигатели

Помимо характеристик и спецификаций каждого отдельного реактивного турбинного двигателя, при выборе двигателей для любого конкретного требования следует учитывать ряд других ключевых факторов. К ним относятся уровень технического обслуживания и поддержки, которые потребуются в течение срока службы реактивного двигателя.

• Совместимость с самолетом

  Важно, чтобы выбранный двигатель был совместим с самолетом, который он должен приводить в движение, как по размеру и весу, так и по тяге, которую он может развивать. Когда самолеты спроектированы с учетом конкретной модели двигателя, проблем, скорее всего, не возникнет. Однако, если рассматривается альтернативный реактивный двигатель, необходимо провести тщательное исследование, чтобы убедиться, что все параметры подобраны соответствующим образом.

• Экологические требования

  Современные самолеты должны соответствовать строгим требованиям к уровню шума и выбросов, которые варьируются от одного аэропорта к другому и от одной страны к другой. Самолет, использующий определенный тип реактивного двигателя, может быть запрещен к посадке или взлету в местах региона, потому что он не соответствует местным требованиям. Если рассматриваемый самолет летает в различные пункты назначения по всему миру, логично принять решение в пользу более экологичного варианта.

• Стоимость владения

  Финансовые затраты на покупку самолета – это только первоначальная стоимость. Окончательная сумма, потраченная на самолет, и прибыль авиакомпании будут зависеть от стоимости обслуживания и технического обслуживания двигателя. Необходимо провести исследование, чтобы выяснить, будет ли окончательная стоимость самолета, включая покупную цену и сборы за обслуживание, больше или меньше, чем любая другая модель, которая указывает на более низкую начальную покупную цену, но более высокую стоимость технического обслуживания.

• Гибкость парка

  Авиакомпании хотят, чтобы их парки самолетов были как можно более гибкими. Если самолеты можно легко использовать на разных маршрутах в зависимости от спроса, нет необходимости покупать дополнительные самолеты, когда парк уже достаточно велик, чтобы удовлетворить потребности. Если тяговооруженность реактивных турбин высока, возможно, что самолеты, оснащенные такими двигателями, могут использоваться на более дальних маршрутах, когда возникает необходимость увеличить количество рейсов в этот пункт назначения.

Часто задаваемые вопросы о реактивных турбинных двигателях

В1: Какие три основных раздела реактивного турбинного двигателя?

О1: Тремя основными разделами реактивного турбинного двигателя являются забор воздуха, компрессор, камера сгорания, турбина и выхлоп.

В2: Как работает реактивный турбинный двигатель?

О2: Реактивные турбинные двигатели работают за счет всасывания воздуха в переднюю часть двигателя. Затем воздух сжимается лопастями компрессора. После этого сжатый воздух смешивается с топливом в камере сгорания, где он воспламеняется. Расширяющиеся газы вращают турбину, которая приводит в движение компрессор, и, наконец, горячие газы выходят из двигателя через выхлоп.

В3: Какие два основных типа реактивных турбинных двигателей?

О3: Два основных типа реактивных турбинных двигателей – это турбовентиляторные двигатели и турбореактивные двигатели. Турбовентиляторные двигатели чаще встречаются на коммерческих самолетах, а турбореактивные двигатели в основном используются на старых истребителях.

В4: Какова функция компрессора в реактивном турбинном двигателе?

О4: Роль компрессора в реактивном турбинном двигателе заключается в сжатии поступающего воздуха. Компрессор состоит из вращающихся лопастей, называемых роторами, и неподвижных лопастей, называемых статорами, расположенных в чередующихся секциях. По мере вращения компрессора воздух сжимается, увеличивая его давление и температуру.