Turboprop motor: uređaj, krug, načelo rada. Proizvodnja turboprop motora u Rusiji

Turbopropni motor izgleda kao klipni motor: oboje imaju vijak za zrak. Ali u svim ostalim aspektima oni su različiti. Razmotrite što ova jedinica predstavlja, kako funkcionira, koji su njegovi pro i kontra.

Opće značajke

Turbopropni motor pripada klasi plinskih turbina, koji su razvijeni kao univerzalni pretvarači energije i postali su naširoko koristi u zrakoplovstvu. Oni se sastoje od termalni stroj, gdje ekspandirani plinovi rotiraju turbinu i tvore zakretni moment, a drugi agregati su pričvršćeni na njegovu osovinu. Turbopropni motor se isporučuje s vijkom za zrak.

To je križ između klipova i agregata turbojeta. Prvo, klipni motori koji se sastoje od cilindara u obliku zvijezde s osovinom koja je smještena unutra, ugrađena su u zrakoplov. Ali zbog činjenice da su imali prevelike dimenzije i težinu, kao i mogućnost niske brzine, više se nisu koristili, dajući prednost novim turbojetima. Ali čak ni ti motori nisu bili bez nedostataka. Mogli bi razviti nadzvučnu brzinu, ali su potrošili puno goriva. Stoga je njihov rad prekomjeran za prijevoz putnika.

Turbopropni motor morao se nositi s takvim nedostatkom. I ovaj je zadatak riješen. Dizajn i načelo rada preuzeti su iz mehanizma turbojet motora i od klipnog motora - propelera. Tako je postalo moguće kombinirati male dimenzije, ekonomiju i visinu koeficijent učinkovitosti.

Motori su izumljeni i izgrađeni u tridesetim godinama prošlog stoljeća pod Sovjetskim savezom, a dva desetljeća kasnije započeli su masovnu proizvodnju. Snaga se kretala od 1880 do 11000 kW. Dugi vremenski period korišteni su u vojnom i civilnom zrakoplovstvu. Međutim, nisu bile prikladne za nadzvučnu brzinu. Stoga su, s dolaskom takvih kapaciteta u vojno zrakoplovstvo, odbijeni. Ali civilni zrakoplovi uglavnom dobivaju od njih.

Princip turboprop motora i rada

Dizajn motora je vrlo jednostavan. To uključuje:

• reduktor;
• vijak za zrak;
• komora za sagorijevanje;
• kompresor;
• mlaznica.

Shema turboprop motora je kako slijedi: nakon ubrizgavanja i kompresije zraka kompresora ulazi u komoru za izgaranje. Gorivo se također ubrizgava. Rezultirajuća smjesa se pali i stvara plinove koji ulaze u ekspanzijski turbinu i okretati, i, s druge strane, zakreće kompresora i vijak. Neraspoređena energija napušta mlaznicu, stvarajući reaktivni potisak. Budući da njegova veličina nije značajna (samo deset posto), ne smatra se turbojet turboprop motorom.

Princip rada i dizajna, međutim, slični su onome, ali energija ovdje ne izlazi potpuno kroz mlaznicu, stvarajući reaktivni potisak, ali samo djelomično, budući da korisna energija također okreće vijak.

Radna osovina

Postoje motori s jednom ili dvije osovine. Na jednoj osovini nalazi se kompresor, turbina i vijak. U dvije osovine - na jednoj od njih je instaliran turbina i kompresor, a s druge strane - vijak kroz reduktor. Također postoje dvije turbine međusobno spojene gas-dinamičkom metodom. Jedan od njih je dizajniran za vijak, a drugi je za kompresor. Ova je opcija najčešća jer se energija može koristiti bez pokretanja vijaka. A ovo je posebno pogodno kada je zrakoplov na tlu.

kompresor

Ovaj dio sastoji se od dva do šest koraka, omogućujući vam da osjetite značajne promjene temperature i tlaka, kao i smanjite brzinu. Zahvaljujući ovom dizajnu, moguće je smanjiti težinu i dimenzije, što je vrlo važno za motore zrakoplova. Kompresor uključuje impelere i uređaj za usmjeravanje. Potonji mogu ili ne moraju predvidjeti regulaciju.

Vijak zraka

Zbog ovog dijela formira se skica, ali brzina je ograničena. Najbolji pokazatelj je razina od 750 do 1500 o / min, kao što će povećanje učinkovitosti početi padati, a vijak umjesto ubrzanja pretvara u kočnicu. Fenomen se naziva "efektom zaključavanja". To je uzrokovano lopaticama vijka, koji pri velikim brzinama pri zakretanju prelaze brzina zvuka, početi funkcionirati na pogrešan način. Isti učinak će se promatrati s povećanjem njihovog promjera.

Turbina

Turbina može dosegnuti brzine do dvadeset tisuća okretaja u minuti, ali vijak ne može odgovarati, tako da postoji smanjenje brzina, smanjujući brzinu i povećavajući zakretni moment. Reduktori mogu biti različiti, ali njihov glavni zadatak, bez obzira na vrstu, je smanjenje brzine i povećanje zakretnog momenta.

To je ta karakteristika koja ograničava korištenje turboprop motora u vojnim zrakoplovima. Međutim, razvoj nadzvučnog motora ne prestaje, iako još uvijek nisu uspješni. Za povećanje vučne snage, turboprop motor ponekad se isporučuje s dva vijka. Načelo rada u ovom slučaju ostvaruju se zbog rotacije u suprotnim smjerovima, ali uz pomoć jednog reduktora.

Kao primjer, smatra da je motor (D-27) koji ima dva Turbopropfan spiralnog ventilator priključen na slobodni turbine mjenjača. Ovo je jedini model ovog dizajna koji se koristi u civilnom zrakoplovstvu. No, njegova uspješna primjena smatra se velikim skokom naprijed u poboljšanju performansi dotičnog motora.

Prednosti i nedostaci

Istaknit ćemo one minuse i pluses koji karakteriziraju rad turboprop motora. Prednosti su:

• mala težina u usporedbi s klipnim jedinicama;
• učinkovitost u usporedbi s turbojet motorima (zahvaljujući vijkom za zrak, učinkovitost doseže osamdeset šest posto).

Međutim, unatoč takvim neporecivim prednostima, mlazni motori u nekim su slučajevima bolji izbor. Ograničenje brzine turboprop motora je sedamsto pedeset kilometara na sat. Međutim, za suvremeno zrakoplovstvo ovo je vrlo mala. Osim toga, buka je vrlo visoka, iznad dopuštenih vrijednosti Međunarodne organizacije civilnog zrakoplovstva.

Stoga je proizvodnja turboprop motora u Rusiji ograničena. Uglavnom se ugrađuju u zrakoplove koji plove preko velikih i malih brzina. Tada je zahtjev opravdan.

Međutim, u vojnom zrakoplovstvu, gdje su glavne karakteristike potrebne zrakoplova su visoku upravljivost i tihi rad, a ne učinkovitosti, ovi motori ne zadovoljavaju potrebne uvjete i turbojet jedinice koja se ovdje koristi.

Istovremeno, razvoj nadzvučnih propelera se neprestano provodi kako bi se prevladao "efekt zaključavanja" i dosegao novu razinu. Možda, kada izum postane stvarnost, mlazni motori će biti odbijeni u korist turbopropnih i vojnih zrakoplova. No, u ovom trenutku mogu se zvati samo "radnički konji", a ne najmoćniji, ali stabilno funkcionirajući.