Турбовинтті қозғалтқыш: құрылғы, схема, жұмыс принципі. Ресейде турбовинтті қозғалтқыштарды өндіру

2024 Автор: Howard Calhoun | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2023-12-17 10:33

Турбовинтті қозғалтқыш поршенді қозғалтқышқа ұқсайды: екеуінің де әуе винті бар. Бірақ барлық жағынан олар әртүрлі. Бұл құрылғының не екенін, оның қалай жұмыс істейтінін, оның артықшылығы мен кемшіліктерін қарастырыңыз.

Жалпы сипаттамалар

Турбовинтті қозғалтқыш энергияның әмбебап түрлендіргіштері ретінде жасалған және авиацияда кеңінен қолданылған газ турбиналы қозғалтқыштар класына жатады. Олар жылу қозғалтқышынан тұрады, онда кеңейтілген газдар турбинаны айналдырады және айналдыру моментін тудырады, ал басқа қондырғылар оның білігіне бекітіледі. Турбовинтті қозғалтқыш әуе винтімен жабдықталған.

Бұл поршеньді және турбореактивті қондырғылар арасындағы қиылыс. Әуелгіде поршенді қозғалтқыштар ұшақтарда орнатылды, олардың ішінде білігі бар жұлдыз тәрізді цилиндрлерден тұрады. Бірақ олардың тым үлкен өлшемдері мен салмағы, сондай-ақ төмен жылдамдық мүмкіндігі болғандықтан, олар пайда болған турбореактивті қондырғыларға артықшылық беріп, енді пайдаланылмады. Бірақ бұл қозғалтқыштардың кемшіліктері жоқ емес еді. Олар мүмкіндыбыстан жоғары жылдамдықты дамытады, бірақ көп отын жұмсады. Сондықтан олардың жұмысы жолаушыларды тасымалдау үшін тым қымбат болды.

Турбовинтті қозғалтқыш мұндай кемшілікті жеңуге мәжбүр болды. Және бұл мәселе шешілді. Дизайн мен жұмыс принципі турбореактивті қозғалтқыштың механизмінен, ал винт поршенді қозғалтқыштан алынды. Осылайша, шағын өлшемдерді, үнемділік пен жоғары тиімділікті біріктіру мүмкін болды.

Қозғалтқыштар өткен ғасырдың отызыншы жылдары Кеңес Одағы тұсында ойлап табылып, құрастырылған, ал жиырма жылдан кейін олардың жаппай шығарылуы басталды. Қуаты 1880-ден 11000 кВт-қа дейін өзгерді. Ұзақ уақыт бойы олар әскери және азаматтық авиацияда қолданылды. Алайда олар дыбыстан жоғары жылдамдыққа сай келмеді. Сондықтан әскери авиацияда мұндай қуаттардың пайда болуымен олардан бас тартылды. Бірақ олармен негізінен азаматтық ұшақтар жеткізіледі.

Турбовинтті қозғалтқыштың құрылғысы және оның жұмыс істеу принципі

Мотордың дизайны өте қарапайым. Құрамында:

• редуктор;
• винт;
• жану камерасы;
• компрессор;
• саптама.

Турбовинтті қозғалтқыштың сұлбасы келесідей: компрессормен айдау және сығудан кейін ауа жану камерасына түседі. Міне, жанармай айдалады. Алынған қоспа жанып, газдарды жасайды, олар кеңейтілген кезде турбинаға еніп, оны айналдырады, ал ол өз кезегінде компрессор мен бұранданы айналдырады. Игерілмегенэнергия саптама арқылы шығып, ағынның күшін тудырады. Оның мәні маңызды емес болғандықтан (бар болғаны он пайыз), турбовинтті қозғалтқыш турбореактивті қозғалтқыш болып саналмайды.

Бірақ жұмыс істеу принципі мен конструкциясы соған ұқсас, бірақ мұндағы энергия ағынды тарту күшін тудырып, саптама арқылы толығымен кетпейді, бірақ жартылай ғана, өйткені пайдалы энергия да винтті айналдырады.

Жұмыс білігі

Бір немесе екі білігі бар қозғалтқыштар бар. Бір білікті нұсқада компрессор, турбина және винт бір білікте орналасқан. Екі білікте олардың біреуінде турбина мен компрессор, ал екіншісінде редуктор арқылы бұранда орнатылған. Сондай-ақ бір-бірімен газ-динамикалық жолмен қосылған екі турбина бар. Біреуі пропеллерге, екіншісі компрессорға арналған. Бұл опция ең кең таралған, өйткені энергияны бұрандаларды іске қоспай-ақ қолдануға болады. Бұл әсіресе ұшақ жерде болғанда ыңғайлы.

Компрессор

Бұл бөлік температура мен қысымның елеулі өзгерістерін қабылдауға, сондай-ақ жылдамдықты азайтуға мүмкіндік беретін екі-алты кезеңнен тұрады. Бұл дизайнның арқасында салмақ пен өлшемдерді азайтуға болады, бұл ұшақ қозғалтқыштары үшін өте маңызды. Компрессорға жұмыс дөңгелегі және бағыттаушы қалақ кіреді. Соңғысы реттелуі немесе реттелмеуі мүмкін.

Пропеллер

Бұл бөлік күш береді, бірақ жылдамдық шектеулі. Ең жақсы көрсеткіш 750-ден 1500 айн / мин-ге дейінгі деңгей болып саналады, өйткеніұлғайса, ПӘК төмендей бастайды, ал үдеудің орнына пропеллер тежегішке айналады. Бұл құбылыс «құлыптау эффектісі» деп аталады. Ол жоғары жылдамдықта дыбыс жылдамдығынан асатын айналу кезінде дұрыс жұмыс істей бастайтын пропеллер қалақтарынан туындайды. Дәл осындай әсер олардың диаметрін ұлғайту арқылы байқалады.

Турбина

Турбинаның жылдамдығы минутына жиырма мың айналымға дейін жетеді, бірақ бұранда оған сәйкес келмейді, сондықтан жылдамдықты төмендететін және айналу моментін арттыратын редуктор бар. Редукторлар әртүрлі болуы мүмкін, бірақ олардың негізгі міндеті, түріне қарамастан, жылдамдықты азайту және айналдыру моментін арттыру.

Әскери ұшақтарда турбовинтті пайдалануды шектейтін осы сипаттама. Дегенмен, дыбыстан жоғары қозғалтқышты жасау бойынша әзірлемелер әлі сәтті болмаса да, тоқтамайды. Тарту күшін арттыру үшін кейде турбовинтті қозғалтқыш екі винтпен қамтамасыз етіледі. Бұл ретте олар қарама-қарсы бағытта айналу есебінен жұмыс істеу принципін жүзеге асырады, бірақ бір беріліс қорабы көмегімен.

Мысал ретінде еркін турбинаға беріліс қорабы арқылы бекітілген екі бұрандалы желдеткіші бар D-27 қозғалтқышын (турбовинтті желдеткіш) қарастыруға болады. Бұл азаматтық авиацияда қолданылатын осы дизайнның жалғыз үлгісі. Бірақ оның сәтті қолданылуы қарастырылған өнімділікті жақсартудағы үлкен секіріс болып саналадымотор.

Артықшылықтары мен кемшіліктері

Турбовинтті қозғалтқыштың жұмысын сипаттайтын плюс пен минустарды бөліп көрсетейік. Артықшылықтары:

• поршеньдік қондырғылармен салыстырғанда жеңіл салмақ;
• турбореактивті қозғалтқыштармен салыстырғанда үнемділік (винттің арқасында тиімділік сексен алты пайызға жетеді).

Алайда, мұндай даусыз артықшылықтарға қарамастан, реактивті қозғалтқыштар кейбір жағдайларда қолайлы нұсқа болып табылады. Турбовинтті қозғалтқыштың жылдамдығы сағатына жеті жүз елу шақырымды құрайды. Алайда, бұл заманауи авиация үшін жеткіліксіз. Сонымен қатар, туындаған шу өте жоғары, бұл Халықаралық азаматтық авиация ұйымының рұқсат етілген мәндерінен асып түседі.

Сондықтан Ресейде турбовинтті қозғалтқыштардың өндірісі шектеулі. Олар негізінен ұзақ қашықтыққа және төмен жылдамдықпен ұшатын ұшақтарға орнатылады. Содан кейін өтініш негізделген.

Алайда ұшақтардың негізгі сипаттамалары тиімділік емес, жоғары маневрлік және тыныш жұмыс істеуге тиіс әскери авиацияда бұл қозғалтқыштар қажетті талаптарға сай емес және мұнда турбореактивті қондырғылар қолданылады.

Сонымен бірге «құлыптау әсерін» жеңу және жаңа деңгейге жету үшін дыбыстан жылдам винттерді жасау бойынша әзірлемелер жүргізілуде. Мүмкін, өнертабыс шындыққа айналғанда, реактивті қозғалтқыштар турбовинттік қозғалтқыштардың пайдасына және әскери мақсатта бас тартылуы мүмкін.ұшақтар. Бірақ қазіргі уақытта оларды ең күшті емес, тұрақты жұмыс істейтін «жұмыс аттары» деп атауға болады.