ΚΙΝΗΤΗΡΑΣ ΑΕΡΟΣΚΑΦΩΝ, μονάδα παραγωγής ενέργειας (PS) ενός αεροσκάφους, που χρησιμεύει για τη δημιουργία δυναμικής ενέργειας και τη μετατροπή της σε κινητική ενέργεια κίνησης του αεροσκάφους (αεροπλάνο, ελικόπτερο, πύραυλος κρουζ, αερόπλοιο κ.λπ.). Ανάλογα με την αρχή λειτουργίας, οι κινητήρες αεροσκαφών χωρίζονται σε κινητήρες εσωτερικής καύσης με έμβολο, μηχανές αεροσκάφους , πυραυλοκινητήρες , ατμομηχανές, πυρηνικοί, ηλεκτροκινητήρες. Βασικές απαιτήσεις για κινητήρες αεροσκαφών: υψηλή αξιοπιστία, διάρκεια ζωής και απόδοση καυσίμου(απαιτήσεις για συγκεκριμένη κατανάλωσηκαύσιμο), αναλογία ώσης προς βάρος, χαμηλό βάρος, μέγεθος και σχήμα με την απαιτούμενη ώθηση ή ισχύ. Η σύνθεση του συστήματος ελέγχου εξαρτάται από τον τύπο του κινητήρα και τον τύπο του αεροσκάφους (έλικα ή τζετ, υποηχητικό ή υπερηχητικό) και περιλαμβάνει είσοδο ( εισαγωγή αέρακαι μέσα ρύθμισής του, προστασία από πάγο και σκόνη) και συσκευές εξόδου (στόμιο jet, σιγαστήρας, συσκευή αναστροφής), αεραγωγός, γεννήτρια αερίου (συμπιεστής, θάλαμος καύσης, στρόβιλος), μετακαυστήρακαύση, πρόωση (βίδα), σύστημα καυσίμων (δεξαμενές καυσίμων, αντλίες, υποσύστημα ανεφοδιασμού καυσίμων, ανεφοδιασμός κατά την πτήση, απόρριψη καυσίμων έκτακτης ανάγκης κατά την πτήση, κ.λπ.), σύστημα λαδιού, σύστημα πυρόσβεσης, μονάδες στερέωσης και ατράκτου τοποθέτησης (εξορθολογισμένο κέλυφος) κ.λπ.

Ο βαθμός ολοκλήρωσης ή αποσύνθεσης με μονάδες και συστήματα CS εξαρτάται από το σχεδιασμό. Σε κινητήρες αεροσκαφών που συναρμολογούνται σύμφωνα με αρθρωτό σχεδιασμό, η γεννήτρια αερίου είναι απομονωμένη (κινητήρας PD-14, που αναπτύχθηκε από την Aviadvigatel JSC, Perm· κινητήρας Pratt & Whitney PW1000G που αναπτύχθηκε από την Pratt & Whitney, Η.Π.Α. ) . Στους περισσότερους κινητήρες αεροσκαφών, η γεννήτρια αερίου συνδυάζεται με μια συσκευή ακροφυσίου, μια συσκευή αναστροφής, έναν μετακαυστήρα κ.λπ. Στα υπερηχητικά αεροσκάφη, η εισαγωγή αέρα του κινητήρα είναι ολόκληρο το κάτω σώμα της ατράκτου (Tu-2000).

Τύποι κινητήρων που χρησιμοποιούνται στην αεροπορία: μηχανή εσωτερικής καύσης(ΠΑΓΟΣ); μηχανή αεροπλάνου(WRD): κινητήρα turbojet(κινητήρας turbojet), (κινητήρας ramjet), κινητήρας στροβιλοκινητήρα (TVD), κινητήρας στροβιλοκινητήρα (TVVD)· κινητήρας πυραύλων.

Η ιδέα του κινητήρα αεροσκαφών του παρελθόντος περιλαμβάνει την ατμομηχανή αεροσκαφών.

Υποσχόμενες έννοιες: ατομικός (πυρηνικός) κινητήρας αεροσκάφους. ηλεκτρικός κινητήρας αεροπορίας? ηλιακό πανί? διαστημικός ανελκυστήρας.

Μηχανή εσωτερικής καύσης

Κινητήρας εσωτερικής καύσης (εμβολοφόρος κινητήρας - PD ) , στο οποίο η θερμική ενέργεια των διαστελλόμενων αερίων που παράγεται ως αποτέλεσμα της έκρηξης μίγμα αέρα-καυσίμουσε κλειστό τόμο, μετατρέπεται σε μηχανική εργασίαμεταφορική κίνηση του εμβόλου λόγω της διαστολής του ρευστού εργασίας (αέρια προϊόντα καύσης καυσίμου) στον κύλινδρο στον οποίο εισάγεται το έμβολο. Η μεταφορική κίνηση του εμβόλου μετατρέπεται σε περιστροφή στροφαλοφόρος άξων μηχανισμός στροφάλου. Τα ακόλουθα χρησιμοποιούνται ως καύσιμο σε κινητήρες εσωτερικής καύσης με έμβολο: υγρά (καύσιμο ντίζελ, βενζίνη, αλκοόλες). υγροποιημένα εύφλεκτα αέρια. Η αποτελεσματική απόδοση ενός εμβολοφόρου κινητήρα δεν υπερβαίνει το 60%. Η υπόλοιπη θερμική ενέργεια κατανέμεται μεταξύ της θερμότητας καυσαέριακαι θέρμανση της δομής του κινητήρα. Επειδή η τελευταίο χαρακτηριστικόείναι πολύ σημαντικό, οι κινητήρες με έμβολο απαιτούν ένα εντατικό σύστημα ψύξης. Διακρίνονται τα ακόλουθα συστήματα ψύξης: αέρας (κινητήρας ASh-62), ο οποίος απελευθερώνει περίσσεια θερμότητας στον περιβάλλοντα αέρα μέσω της ραβδωτής εξωτερικής επιφάνειας των κυλίνδρων. χρησιμοποιείται σε κινητήρες σχετικά χαμηλής ισχύος (δεκάδες kW) ή σε ισχυρότερους κινητήρες αεροσκαφών που λειτουργούν με γρήγορη ροή αέρα· υγρό (κινητήρας AM-35A), στο οποίο ψυκτικό (νερό, λάδι ή αντιψυκτικό) αντλείται μέσω του χιτωνίου ψύξης (κανάλια που δημιουργούνται στα τοιχώματα του μπλοκ κυλίνδρων) και στη συνέχεια εισέρχεται στο ψυγείο ψύξης, όπου το ψυκτικό υγρό ψύχεται με αέρα ροή που δημιουργείται από έναν ανεμιστήρα.

Από τη γέννηση της αεροπορίας μέχρι το τέλος του Β' Παγκοσμίου Πολέμου, οι εμβολοφόροι κινητήρες ήταν ο κύριος τύπος κινητήρων αεροσκαφών, σχηματίζοντας, σε συνδυασμό με την έλικα – την προπέλα – μονάδες παραγωγής ενέργειας αεροσκαφών (La-5 με κινητήρα υγρή ψύξη M-105P; Yak-3 με κινητήρα VK-105PF2. MiG-3 με κινητήρα AM-35A). Προκειμένου να αυξηθεί το ύψος και η ταχύτητα πτήσης, χρησιμοποιήθηκαν συστήματα υπερτροφοδότησης σε κινητήρες εμβόλων αεροσκαφών, κάτι που κατέστη δυνατό στη δεκαετία του 1940. αύξηση της ισχύος των σταθμών ηλεκτροπαραγωγής στα 3000–3500 kW. Ωστόσο, η πτώση της χαρακτηριστικής ώσης των εργοστασίων παραγωγής ενέργειας με έλικα με αυξανόμενη ταχύτητα πτήσης δεν επέτρεψε σε αεροσκάφη με εμβολοφόρους κινητήρες αεροσκαφών να φτάσουν σε ταχύτητες πάνω από 700–750 km/h, οι οποίες διατήρησαν τη χρήση κινητήρων εμβόλων αεροσκαφών μόνο σε αεροσκάφη ελαφριάς αεροπορίας [ Yak-18T (κινητήρας M-14P) , Il-103 (κινητήρας Teledyne Continental Motors IO-360ES), Be-103 (κινητήρας TSM IO-360)]; αεροσκάφη αθλητικής αεροπορίας [Su-26 (κινητήρας M-14X), Su-31 (M-14PF), Yak-52 (κινητήρας M-14X)]. αεροσκάφη της αεροπορίας γενικού σκοπού[An-2 (κινητήρας ASH-62), An-14 (κινητήρας AI-14RF)].

Μηχανή αεροπλάνου

Σημαντική αύξηση της ταχύτητας και του ύψους πτήσης εξασφάλισε η εμφάνιση στα τέλη της δεκαετίας του 1940. εργοστάσια παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας που βασίζονται σε κινητήρες που αναπνέουν αέρα, η ελκτική ισχύς των οποίων αυξάνεται με την αύξηση της ταχύτητας πτήσης. Η χρήση ενός κινητήρα αεριωθουμένων κατέστησε δυνατή την καταγραφή των ταχυτήτων υπερηχητικής πτήσης και, στη συνέχεια, την επίτευξη ταχυτήτων σε επανδρωμένα αεροσκάφη που ήταν 2-3 φορές υψηλότερες από την ταχύτητα του ήχου. Με βάση την αρχή της συμπίεσης αέρα, οι WRD χωρίζονται σε κινητήρες συμπιεστή και μη συμπιεστή, ανάλογα με τον τύπο της παραγόμενης ώσης - σε κινητήρες άμεσης και έμμεσης αντίδρασης. Σε τέτοιους κινητήρες αεροσκαφών, η θερμική ενέργεια που απελευθερώνεται κατά την καύση του καυσίμου στον πεπιεσμένο ατμοσφαιρικό αέρα μετατρέπεται στην κινητική ενέργεια του αερίου που ρέει από το ακροφύσιο του κινητήρα και προκύπτει μια δύναμη αντίδρασης (ώθηση κινητήρα). Βάση αεριωθούμενη αεροπορίαεξυπηρετεί κινητήρας αεριοστροβίλου(GTD). Σε αντίθεση με έναν εμβολοφόρο κινητήρα, σε έναν κινητήρα αεριοστρόβιλου οι διεργασίες συμβαίνουν σε μια ροή κινούμενου αερίου. Ο απλούστερος σχεδιασμός ενός κινητήρα αεριοστροβίλου μπορεί να φανταστεί ως σωλήνα, κατά μήκος του άξονα του οποίου υπάρχει ένας άξονας, στον οποίο υπάρχουν δύο δίσκοι με πτερύγια, ένας δίσκος συμπιεστή μπροστά και στρόβιλοι πίσω, με έναν θάλαμο καύσης εγκατεστημένο στο μεταξυ τους. Η αρχή λειτουργίας του κινητήρα αεριοστροβίλου είναι η παροχή αέρα στην είσοδο του κινητήρα μέσω της εισαγωγής αέρα. Η αναρρόφηση και η συμπίεση του ατμοσφαιρικού αέρα στον συμπιεστή και η παροχή του στον θάλαμο καύσης συμβαίνει λόγω της περιστροφής του συμπιεστή που είναι τοποθετημένος στον ίδιο άξονα με τον στρόβιλο. Ο πεπιεσμένος ατμοσφαιρικός αέρας αναμειγνύεται στον θάλαμο καύσης με καύσιμο για να σχηματιστεί ένα μείγμα καυσίμου-αέρα (FA) και αναφλέγεται χρησιμοποιώντας ένα μπουζί. Η διαστολή των αερίων κατά την καύση ενός συγκροτήματος καυσίμου σχηματίζει ένα διάνυσμα πίεσης αερίου που κατευθύνεται προς τη χαμηλότερη αντίσταση (προς τα πτερύγια του στροβίλου). Η ενέργεια των αέριων προϊόντων καύσης (σε έναν αεριοστρόβιλο) μετατρέπεται σε μηχανικό έργο, μέρος του οποίου δαπανάται για τη συμπίεση του αέρα στον συμπιεστή, το υπόλοιπο (το κύριο) μέρος της ενέργειας των θερμαινόμενων αερίων χρησιμοποιείται για την απόκτηση χρήσιμου μηχανικού έργου στον άξονα του κινητήρα χρησιμοποιώντας έναν πρόσθετο στρόβιλο (για παράδειγμα, για την περιστροφή του αέρα ή ενός κύριου ρότορα ή για την αύξηση της κινητικής ενέργειας των αερίων δημιουργώντας ώθηση πίδακα). Με την αύξηση της ποσότητας του παρεχόμενου συγκροτήματος καυσίμου (προσθέτοντας «αέριο»), η ταχύτητα τόσο του στροβίλου όσο και του συμπιεστή αυξάνεται, γεγονός που επιτρέπει ακόμη περισσότερο καύσιμο να τροφοδοτηθεί στον θάλαμο καύσης και να καεί. Ως αποτέλεσμα, δημιουργείται περισσότερη ενέργεια από τα εκπεμπόμενα αέρια, η οποία κατευθύνεται για την περιστροφή μιας πρόσθετης τουρμπίνας και την αύξηση της αντιδραστικής δύναμης. Το μείγμα αερίου-αέρα (DHW) διαστέλλεται και μέρος της ενέργειάς του μετατρέπεται στον στρόβιλο μέσω των πτερυγίων εργασίας στη μηχανική ενέργεια περιστροφής του κύριου άξονα.

Ως καύσιμο χρησιμοποιούνται κυρίως η κηροζίνη των αερομεταφορών, το αλκοόλ και ο θρυμματισμένος άνθρακας. Στη Ρωσία και τις χώρες της ΚΑΚ που χρησιμοποιούν σοβιετικά αεροσκάφη, χρησιμοποιούνται οι ακόλουθοι τύποι αεροπορικών καυσίμων: TS-1 - στη Ρωσική Ομοσπονδία παράγεται σύμφωνα με το GOST 10227-86 (κλάσμα λαδιού ευθείας λειτουργίας 150–250 °C ή μείγμα κλασμάτων λαδιού ευθείας λειτουργίας και υδροεπεξεργασμένου). Αυτός είναι ο πιο διαδεδομένος τύπος καυσίμου αεροσκαφών στη Ρωσική Ομοσπονδία και οι χώρες της ΚΑΚ, που προορίζονται για όλους τους τύπους στροβιλοκινητήρων και υποηχητικούς κινητήρες στροβιλοκινητήρες ξένους κατασκευαστές; ως προς τα χαρακτηριστικά και το πεδίο εφαρμογής του αντιστοιχεί περίπου σε ξένη κηροζίνη Jet-A. Ένας άλλος τύπος καυσίμου που χρησιμοποιείται στη ρωσική αεροπορία είναι το υψηλής ποιότητας καύσιμο RT (κλάσμα λαδιού 135–280 °C με πλήρη υδροκατεργασία, έχει χαμηλές λιπαντικές ιδιότητες). Κατά τη διαδικασία παραγωγής εισάγονται σε αυτό αντιοξειδωτικά και κατά της φθοράς πρόσθετα. Σχεδιασμένο για υπερηχητικά αεροσκάφη turbojet και μερικά υπερηχητικά αεροσκάφη (Su-27, Tu-22M3, κ.λπ.). Χρησιμοποιείται επίσης ως εφεδρικό καύσιμο για το TS-1. Ξένα ανάλογαΔεν υπάρχει καύσιμο για αυτό. Τα καύσιμα αεριωθουμένων των κατηγοριών T-6 και T-8B χρησιμοποιούνται για τους κινητήρες ορισμένων υπερηχητικών αεροσκαφών (για παράδειγμα, ο κινητήρας R15BD-300 του αεροσκάφους MiG-25, ο κινητήρας D-30F6 του αεροσκάφους MiG-31). παράγονται χρησιμοποιώντας μια πολύ περίπλοκη τεχνολογία με υδρογονοκατεργασία και εισαγωγή προσθέτων. Αυτά τα καύσιμα παράγονται μόνο για τις ανάγκες του ρωσικού Υπουργείου Άμυνας.

Όπως συμβαίνει με όλους τους κυκλικούς θερμικούς κινητήρες, όσο μεγαλύτερη είναι η διαφορά μεταξύ του «θερμαντήρα» και του «ψύκτη», τόσο μεγαλύτερη είναι η απόδοση καυσίμου. Ο περιοριστικός παράγοντας είναι η αντοχή στη θερμότητα των δομικών υλικών (η ικανότητα του χάλυβα, των κραμάτων νικελίου, των κεραμικών ή άλλων υλικών να αντέχουν τη θερμοκρασία και την πίεση). Για να αποτρέψετε την καταστροφή των εξαρτημάτων του κινητήρα κατά την κατασκευή τους, χρησιμοποιήστε κράματα ανθεκτικά στη θερμότητακαι επιστρώσεις θερμικού φραγμού. Πολλή μηχανική πηγαίνει στην αφαίρεση της θερμότητας από τα μέρη του στροβίλου. Ένα σύστημα ψύξης χρησιμοποιείται επίσης με αέρα που λαμβάνεται από τα μεσαία στάδια του συμπιεστή. Για το σκοπό αυτό, ο άξονας και τα πτερύγια του στροβίλου γίνονται κοίλα. Πως μικρότερο κινητήρα, τόσο μεγαλύτερη πρέπει να είναι η ταχύτητα περιστροφής του άξονα(ων) που απαιτείται για τη διατήρηση της μέγιστης γραμμικής ταχύτητας των πτερυγίων. Δηλαδή, η ταχύτητα περιστροφής των πτερυγίων του στροβίλου καθορίζει την πίεση και, κατά συνέπεια, την παραγωγή μέγιστη ισχύς, το οποίο μπορεί να επιτευχθεί ανεξάρτητα από το μέγεθος του κινητήρα. Οι κινητήρες αεριωθούμενων που παράγουν ώση κυρίως από έναν άμεσο παλμό καυσαερίων ονομάζονται κινητήρες turbojet(TRD). Αυτοί οι κινητήρες που δημιουργούν ώθηση από έναν ανεμιστήρα σήραγγας ονομάζονται συχνά turbofan(TVD). Turbo μηχανή αεροπλάνουμε μετακαυστήρα (TRDF) - μια τροποποίηση του κινητήρα turbojet, που χρησιμοποιείται κυρίως σε υπερηχητικά αεροσκάφη. Ένας πρόσθετος μετακαυστήρας τοποθετείται μεταξύ του στροβίλου και του ακροφυσίου, στον οποίο καίγεται επιπλέον καύσιμο. Ως αποτέλεσμα, η ώθηση αυξάνεται (μετακαυστήρα) έως και 50%, αλλά η κατανάλωση καυσίμου αυξάνεται απότομα. Οι κινητήρες με μετακαυστήρα χρησιμοποιούνται συνήθως σε πολεμικά αεροσκάφη για απογείωση και ελιγμούς (δεν χρησιμοποιούνται στην εμπορική αεροπορία λόγω της χαμηλής τους απόδοσης). Οι κινητήρες εκτόξευσης άμεσης αντίδρασης δημιουργούν ώση απευθείας από την εκροή του ρευστού εργασίας από το ακροφύσιο πίδακα. Αυτά περιλαμβάνουν, για παράδειγμα, κινητήρες στροβιλοκινητήρα μονού και διπλού κυκλώματος (κινητήρες TRD και turbofan). Σε έναν κινητήρα εκτόξευσης έμμεσης αντίδρασης, η ισχύς στον άξονα του αεριοστροβίλου μεταφέρεται σε μια διάταξη πρόωσης - μια έλικα ή προπυρωτή - για τη δημιουργία ώθησης. Ένα παράδειγμα τέτοιων κινητήρων είναι κινητήρες turboprop(TVD) για αεροσκάφη, turboshaft - για ελικόπτερα. Σε αυτή την περίπτωση, η ροπή αφαιρείται από έναν ολόκληρο καταρράκτη στροβίλων και μεταδίδεται μέσω ενός κιβωτίου ταχυτήτων στη μονάδα πρόωσης (έλικα, ανεμιστήρας). Η υπολειπόμενη ώθηση στην εξάτμιση του ακροφυσίου είναι περίπου 10-15%. Οι κινητήρες Turboprop είναι πολύ πιο οικονομικοί σε χαμηλές ταχύτητες πτήσης και χρησιμοποιούνται ευρέως για αεροσκάφη με μεγάλο ωφέλιμο φορτίο και εύρος πτήσης. Η ταχύτητα πλεύσης των αεροσκαφών (Tu-95, Tu-114, An-22) εξοπλισμένα με κινητήρα θεάτρου είναι 600–800 km/h.

Τα στάδια ανάπτυξης των κινητήρων turbojet χωρίζονται συμβατικά σε 5 στάδια (βλ. πίνακα).

Κινητήρες Turbojet διαφόρων γενεών

Κινητήρας Turboshaft

Ένας κινητήρας turboshaft έχει τις περισσότερες φορές έναν ελεύθερο στρόβιλο. Ολόκληρος ο στρόβιλος χωρίζεται σε δύο μέρη, τα οποία δεν συνδέονται μηχανικά. Η σύνδεση μεταξύ τους είναι μόνο αεριοδυναμική. Η ροή αερίου, περιστρέφοντας τον πρώτο στρόβιλο, δίνει μέρος της ισχύος του για να περιστρέψει τον συμπιεστή και στη συνέχεια, μέσω του άξονα του δεύτερου στροβίλου, οδηγεί χρήσιμες μονάδες. Δεν υπάρχει ακροφύσιο σε κινητήρα turboshaft. Η συσκευή εξόδου για τα καυσαέρια δεν είναι ακροφύσιο και δεν δημιουργεί ώθηση. Ο άξονας εξόδου ενός κινητήρα στροβιλοσυμπιεστή, από τον οποίο αφαιρείται όλη η χρήσιμη ισχύς, μπορεί να κατευθυνθεί είτε προς τα πίσω (μέσω του καναλιού της συσκευής εξόδου) είτε προς τα εμπρός, είτε μέσω του κοίλου άξονα του στροβιλοσυμπιεστή είτε μέσω ενός κιβωτίου ταχυτήτων έξω από τον κινητήρα στέγαση. Το κιβώτιο ταχυτήτων είναι ένα απαραίτητο εξάρτημα ενός κινητήρα στροβιλοκινητήρα. Η ταχύτητα περιστροφής τόσο του ρότορα του στροβιλοσυμπιεστή όσο και του ρότορα του ελεύθερου στροβίλου είναι τόσο υψηλή που αυτή η περιστροφή δεν μπορεί να μεταδοθεί απευθείας στις κινούμενες μονάδες. Επομένως, πρέπει να εγκατασταθεί ένα κιβώτιο ταχυτήτων μεταξύ της ελεύθερης τουρμπίνας και της χρήσιμης μονάδας για να μειωθεί η ταχύτητα περιστροφής κινητήριο άξονα. Η κύρια εφαρμογή του κινητήρα turboshaft είναι στην αεροπορία, κυρίως σε ελικόπτερα (για παράδειγμα, σε ελικόπτερα MI-8 και MI-24 με κινητήρες TV2-117 και TV3-117).

Οι πιο ευρέως χρησιμοποιούμενοι στην αεροπορία είναι οι κινητήρες turbojet (turbojet engines), οι οποίοι έχουν βέλτιστα οικονομικά και περιβαλλοντικά χαρακτηριστικά. Σε έναν κινητήρα turbofan, η ροή αέρα εισέρχεται στον συμπιεστή χαμηλής πίεσης, μετά τον οποίο μέρος της ροής περνά με τον συνήθη τρόπο μέσω του υπερσυμπιεστή και το υπόλοιπο (κρύο) περνάει από το εξωτερικό κύκλωμα και αποβάλλεται χωρίς καύση, δημιουργώντας πρόσθετη ώθηση . Ως αποτέλεσμα, η θερμοκρασία του αερίου εξόδου μειώνεται, η κατανάλωση καυσίμου μειώνεται και ο θόρυβος του κινητήρα. Ο λόγος της ποσότητας αέρα που διέρχεται από το εξωτερικό κύκλωμα προς την ποσότητα του αέρα που διέρχεται από το εσωτερικό κύκλωμα ονομάζεται λόγος παράκαμψης ( Μ). Όταν ο βαθμός είναι μικρότερος από 4, οι ροές των κυκλωμάτων στην έξοδο, κατά κανόνα, αναμιγνύονται και εκτινάσσονται μέσω ενός κοινού ακροφυσίου, εάν ο λόγος παράκαμψης είναι μεγαλύτερος από 4, οι ροές εκτινάσσονται ξεχωριστά, καθώς η ανάμειξη είναι δύσκολη. στη σημαντική διαφορά πίεσης και ταχύτητας.

Κινητήρας Turbofan jet

Ένας κινητήρας turbofan jet (TVRE) είναι ένας κινητήρας turbofan με λόγο παράκαμψης m = 2–10. Εδώ ο συμπιεστής χαμηλής πίεσης μετατρέπεται σε ανεμιστήρα, ο οποίος διαφέρει από τον συμπιεστή στο ότι έχει λιγότερα στάδια και μεγαλύτερη διάμετρο και ο θερμός πίδακας πρακτικά δεν αναμειγνύεται με τον κρύο. Περαιτέρω ανάπτυξη κινητήρων turbojet με αυξανόμενο λόγο παράκαμψης m = 20–90 είναι κινητήρα turbofan(TVVD). Σε αντίθεση με έναν κινητήρα turboprop, τα πτερύγια ενός κινητήρα στροβιλοκινητήρα έχουν σχήμα σπαθί, γεγονός που καθιστά δυνατή την ανακατεύθυνση μέρους της ροής αέρα στον συμπιεστή και την αύξηση της πίεσης στην είσοδο του συμπιεστή. Ένας τέτοιος κινητήρας ονομάζεται propfan και μπορεί να είναι είτε ανοιχτός είτε καλυμμένος με ένα δακτυλιοειδές φέρινγκ που αποτελείται από ένα ενιαίο κάλυμμα (Tu-154 με κινητήρα NK-8-2U, Il-96 με κινητήρα PS-90A κ.λπ.) .

Κινητήρας Ramjet

Ο κινητήρας ramjet (κινητήρας ramjet, ο αγγλικός όρος Ramjet), ένας κινητήρας jet, είναι ο απλούστερος στην κατηγορία των κινητήρων ramjet από άποψη σχεδιασμού. Καθώς αυξάνεται η ταχύτητα πτήσης, ο συμπιεστής WRD εκφυλίζεται και ήδη στην ταχύτητα M=3 το υγρό εργασίας στην είσοδο του κινητήρα συμπιέζεται σε μεγαλύτερο βαθμό από τη ρυθμιζόμενη υπερηχητική εισαγωγή αέρα (MiG-25 με τον κινητήρα R15BD-300) και με περαιτέρω αύξηση της ταχύτητας ο συμπιεστής απλώς εκφυλίζεται. Δεν χρειάζεται συμπιεστής, δεν χρειάζεται τουρμπίνα. Σε απλοποιημένη μορφή, έτσι μπορούμε να περιγράψουμε την εμφάνιση ενός κινητήρα ramjet.

Οι κινητήρες Ramjet είναι τύπου άμεσης αντίδρασης, στον οποίο η ώθηση δημιουργείται αποκλειστικά από το ρεύμα πίδακα που ρέει από το ακροφύσιο. Η αύξηση της πίεσης που απαιτείται για τη λειτουργία του κινητήρα επιτυγχάνεται φρενάροντας την εισερχόμενη ροή αέρα. Ένας κινητήρας ramjet δεν λειτουργεί σε χαμηλές ταχύτητες πτήσης, ειδικά σε μηδενικές στροφές, απαιτείται ένας ή άλλος επιταχυντής για να επιτευχθεί η ισχύς λειτουργίας του. Οι υποηχητικές μηχανές ramjet έχουν σχεδιαστεί για πτήσεις με ταχύτητες με αριθμό Mach από 0,5 έως 1. Η πέδηση και η συμπίεση αέρα σε αυτούς τους κινητήρες συμβαίνει στο κανάλι διαστολής της συσκευής εισόδου - διαχύτη. Η ιδανική θερμική απόδοση είναι 16,7%, δηλαδή 1,5 φορές μικρότερη από την πραγματική εμβολοφόροι κινητήρες εσωτερικής καύσηςκαι το μισό από τους κινητήρες αεριοστροβίλου. Επιπλέον, τόσο οι κινητήρες εμβόλου όσο και οι κινητήρες αεριοστροβίλου είναι αποδοτικοί όταν λειτουργούν επί τόπου. Για αυτούς τους λόγους, οι υποηχητικοί κινητήρες ramjet αποδείχθηκαν μη ανταγωνιστικοί σε σύγκριση με κινητήρες αεροσκαφών άλλων τύπων και επί του παρόντος δεν παράγονται μαζικά.

Υπερηχητικό ramjet

Το Supersonic ramjet (SPVRJD) έχει σχεδιαστεί για πτήσεις στη ζώνη 1< M < 5 и на высоте от 10 до 100 км. Торможение сверхзвукового газового потока происходит всегда разрывно (скачкообразно) – с образованием ударной волны, называемой также κρουστικό κύμαΕΓΩ. Η διαδικασία συμπίεσης αερίου στο μέτωπο του κρουστικού κύματος δεν είναι ισεντροπική, ως αποτέλεσμα της οποίας υπάρχουν μη αναστρέψιμες απώλειες μηχανικής ενέργειας και ο βαθμός αύξησης της πίεσης σε αυτήν είναι μικρότερος από ό,τι σε μια ιδανική ισεντροπική διεργασία. Όσο πιο έντονο είναι το ωστικό κύμα, δηλαδή τόσο περισσότερο περισσότερη αλλαγήταχύτητα ροής στο μπροστινό μέρος του, τόσο μεγαλύτερη είναι η απώλεια πίεσης, η οποία μπορεί να ξεπεράσει το 50%. Οι απώλειες πίεσης μπορούν να ελαχιστοποιηθούν οργανώνοντας τη συμπίεση όχι σε ένα, αλλά σε πολλά (συνήθως όχι περισσότερα από 4) διαδοχικά κρουστικά κύματα χαμηλότερης έντασης, μετά από καθένα από τα οποία (εκτός από το τελευταίο) η ταχύτητα ροής μειώνεται, παραμένοντας υπερηχητική. Αυτό είναι δυνατό εάν όλα τα σοκ (εκτός από το τελευταίο) είναι λοξά, το μπροστινό μέρος του οποίου είναι κεκλιμένο στο διάνυσμα της ταχύτητας ροής (ένα λοξό σοκ σχηματίζεται όταν μια υπερηχητική ροή συναντά ένα εμπόδιο, η επιφάνεια του οποίου έχει κλίση στη ροή του αέρα διάνυσμα ταχύτητας). Στα διαστήματα μεταξύ των αλμάτων, οι παράμετροι ροής παραμένουν σταθερές. Στο τελευταίο άλμα (πάντα άμεσο - κανονικό στο διάνυσμα ταχύτητας ροής αέρα), η ταχύτητα γίνεται υποηχητική και περαιτέρω φρενάρισμα και συμπίεση του αέρα συμβαίνει συνεχώς στο κανάλι διαστολής του διαχύτη. Το σύστημα των λοξών κραδασμών οργανώνεται με ρυθμιζόμενη εισαγωγή αέρα, εξογκώματα φτερών, κώνο μύτης κ.λπ. Στα αεροσκάφη F-16, F-18, SR-71 κ.λπ., μπορούν να πραγματοποιηθούν τρία έως πέντε λοξά χτυπήματα λόγω της αεροδυναμικής διάταξη της μύτης του αεροσκάφους.

Υπερηχητικό ramjet

Ένας υπερηχητικός ramjet (scramjet, ο αγγλικός όρος είναι Scramjet) είναι ένα ramjet που λειτουργεί σε ταχύτητες πτήσης πάνω από 5M, για παράδειγμα, ο πύραυλος X-15 της Βόρειας Αμερικής (άρχισε να λειτουργεί το 1959), που έφτασε σε ύψος πτήσης 107 km και ταχύτητα 6,72 M. Σε μη επανδρωμένο πειραματικό υπερηχητικό αεροσκάφος (πρώτη πτήση τον Ιούνιο του 2001) με κινητήρα ramjet X-43 (για την επιτάχυνση, δηλαδή, την επίτευξη της απαιτούμενης ταχύτητας και ύψους, χρησιμοποιήθηκε το ανώτερο στάδιο του πυραύλου Pegasus) 16 Νοεμβρίου, Το 2004 (τρίτη πτήση) σημειώθηκε παγκόσμιο ρεκόρ ταχύτητας - 11.200 km/h (9,6 M = 3,2 km/s). Η πέδηση της ροής αέρα στη συσκευή εισόδου scramjet συμβαίνει μόνο εν μέρει, έτσι ώστε σε όλη την υπόλοιπη διαδρομή η κίνηση του ρευστού εργασίας να παραμένει υπερηχητική. Σε αυτή την περίπτωση, το μεγαλύτερο μέρος της αρχικής κινητικής ενέργειας της ροής διατηρείται και η θερμοκρασία μετά τη συμπίεση είναι σχετικά χαμηλή, γεγονός που καθιστά δυνατή τη μετάδοση σημαντικής ποσότητας θερμότητας στο ρευστό εργασίας. Το τμήμα ροής του scramjet επεκτείνεται σε όλο το μήκος του μετά τη συσκευή εισόδου. Το καύσιμο εισάγεται στην υπερηχητική ροή από τα τοιχώματα της διαδρομής ροής του κινητήρα. Λόγω της καύσης του καυσίμου σε μια υπερηχητική ροή, το υγρό εργασίας θερμαίνεται, διαστέλλεται και επιταχύνεται, έτσι ώστε η ταχύτητα εκροής του να υπερβαίνει την ταχύτητα πτήσης. Ο κινητήρας έχει σχεδιαστεί για πτήσεις στη στρατόσφαιρα. Ο πιθανός σκοπός ενός αεροσκάφους με κινητήρα scramjet είναι το χαμηλότερο στάδιο ενός επαναχρησιμοποιούμενου μεταφορέα για διηπειρωτικά λεωφορεία με επιβάτες. Η οργάνωση της καύσης καυσίμου σε υπερηχητική ροή είναι ένα από τα κύρια προβλήματα στη δημιουργία ενός κινητήρα scramjet.

Για περαιτέρω ανάπτυξηκινητήρες αεριοστροβίλων αεροσκαφών, είναι λογικό να χρησιμοποιούνται νέες εξελίξεις στον τομέα των υψηλής αντοχής και ανθεκτικών στη θερμότητα υλικών για την αύξηση της θερμοκρασίας και της πίεσης. Η χρήση νέων τύπων θαλάμων καύσης, συστημάτων ψύξης, μείωση του αριθμού και του βάρους των εξαρτημάτων και του κινητήρα στο σύνολό του είναι δυνατή με την πρόοδο της χρήσης εναλλακτικών καυσίμων και τις αλλαγές στην ίδια την έννοια του σχεδιασμού του κινητήρα. Περαιτέρω βελτίωση των κινητήρων αεροσκαφών λαμβάνει χώρα προς την κατεύθυνση του βέλτιστου συνδυασμού κινητήρων αεροσκαφών σε ένα ενιαίο εργοστάσιο παραγωγής ενέργειας διάφοροι τύποιμε στόχο τη δημιουργία συνδυασμένους κινητήρες, η χρήση του οποίου θα διευρύνει το εύρος λειτουργίας του αεροσκάφους ως προς την ταχύτητα και το ύψος πτήσης.

Μηχανή πυραύλων

Ο πυραυλοκινητήρας, ο κινητήρας τζετ, η πηγή ενέργειας και το υγρό λειτουργίας των οποίων βρίσκονται στο ίδιο το όχημα. Η δύναμη έλξης σε έναν πυραυλοκινητήρα προκύπτει ως αποτέλεσμα της μετατροπής της αρχικής ενέργειας σε κινητική ενέργεια του ρεύματος εκτόξευσης του ρευστού εργασίας. Ανάλογα με το είδος της ενέργειας που μετατρέπεται σε κινητική ενέργεια του πίδακα, υπάρχουν χημικός πυραυλικός κινητήραςΚαι, πυρηνικός πυραυλοκινητήρεςκαι ηλεκτροκινητήρες πυραύλωνΚαι. Ο πυραυλοκινητήρας είναι ο μόνος πρακτικά κατακτημένος για εκτόξευση φορτίο επί πληρωμήστην τροχιά της Γης και εφαρμογές σε τύπο κινητήρα χωρίς αέρα στο εξωτερικό διάστημα. Άλλοι τύποι κινητήρων κατάλληλων για χρήση στο διάστημα (για παράδειγμα, ηλιακό πανί, διαστημικός ανελκυστήρας) δεν έχουν ακόμη εγκαταλείψει το στάδιο της θεωρητικής ή/και πειραματικής ανάπτυξης. Οι πυραυλοκινητήρες χρησιμοποιούνται σε εκτινασσόμενα καθίσματα όλων των εμπορικών σημάτων (K-36DM, K-36RB), ενισχυτές εκτόξευσης για τη μείωση του μήκους του διαδρόμου. Ένα αεροπλάνο με κινητήρα πυραύλων ονομάζεται αεροπλάνο πυραύλων (τα πρώτα αεροπλάνα πυραύλων ήταν He-176, BI-1, X-1). Με την αρχή της διαστημικής εποχής (δεκαετία 1960), το όνομα άρχισε να εφαρμόζεται, μεταξύ άλλων, σε υποτροχιακά υπερηχητικά αεροσκάφη που εκτοξεύονται από αεροσκάφη μεταφοράς ή οχήματα εκτόξευσης και τροχιακά (αεροδιαστημικά) διαστημικά αεροπλάνα, για παράδειγμα: X-15; X-20; τροχιακό επίπεδο "Spiral"? ΔΙΑΣΤΗΜΟΠΛΟΙΟεπαναχρησιμοποιήσιμο διαστημικό λεωφορείο? επαναχρησιμοποιήσιμο διαστημόπλοιο "Μπουραν", SpaceShipOne και SpaceShipTwo - τα πρώτα ιδιωτικά αεροπλάνα υποτροχιακών πυραύλων, το αεροπλάνο πυραύλων Boeing X-37, κ.λπ.

Ένα χαρακτηριστικό της απόδοσης ενός πυραυλοκινητήρα είναι η ειδική ώθηση (στην κατασκευή του κινητήρα χρησιμοποιείται το συγκεκριμένο χαρακτηριστικό ώσης) - ο λόγος της ποσότητας της ορμής που λαμβάνει ο πυραυλοκινητήρας προς τη ροή μάζας του ρευστού εργασίας. Η συγκεκριμένη ώθηση έχει τη διάσταση m/s, δηλαδή τη διάσταση της ταχύτητας. Για έναν πυραυλοκινητήρα που λειτουργεί στον τρόπο σχεδίασης (με ίση πίεση περιβάλλοντος και πίεση αερίου στην έξοδο του ακροφυσίου), η συγκεκριμένη ώθηση είναι αριθμητικά ίση με την ταχύτητα ροής του ρευστού εργασίας από το ακροφύσιο. Οι πυραυλοκινητήρες είναι κινητήρες άμεσης αντίδρασης που χρησιμοποιούν μόνο ουσίες που είναι διαθέσιμες στο αεροσκάφος για λειτουργία. Δεν έχουν βρει καμία πρακτική εφαρμογή ως AD.

Ατμομηχανές

Η ταχεία ενεργειακή ανάπτυξη των κινητήρων αεριωθουμένων και η επιτυχία της χρήσης τους έχουν υποβιβάσει ορισμένους τομείς της κατασκευής των κινητήρων στο παρασκήνιο ή ακόμη και εντελώς σε λήθη. Τα αεροπλάνα με ατμομηχανές δεν έγιναν ευρέως διαδεδομένα. Στην αυγή της αεροπορίας, ακόμη και στην εποχή πριν από τις μηχανές εσωτερικής καύσης, οι προσπάθειες απογείωσης με ατμομηχανή ήταν ανεπιτυχείς (το αεροπλάνο του Mozhaisky το 1883, το ατμόπλοιο Eol του Clément Ader το 1890). Αυτή ήταν η εποχή των «jumpers» - αεροπλάνων που «πετούν» με αντίθετο άνεμο. Η χαμηλή ώθηση δεν τους επέτρεψε να απογειωθούν. Το 1933, οι αδελφοί Bessler πέταξαν ένα αεροσκάφος Airspeed 2000 με ατμό. Το αεροπλάνο πετούσε ως ταχυδρομικό αεροπλάνο μέχρι το 1936. Πρώτον, η ισχύς του κινητήρα δεν εξαρτιόταν από το ύψος πτήσης και τον βαθμό αραίωσης του αέρα - αυτό ήταν ένα αιώνιο πρόβλημα με τη βενζίνη και κινητήρες ντίζελ. Δεύτερον, το αεροπλάνο ήταν εντελώς αθόρυβο - μόνο το σφύριγμα της προπέλας. Ιδιαίτερα σημειώθηκε η ικανότητα του αεροσκάφους να αντιστρέφεται και να επιβραδύνει γρήγορα. Οι σύγχρονες ατμομηχανές, αν και δεν έχουν βρει εφαρμογή στη σύγχρονη αεροπορία, αξίζουν προσοχής από την άποψη των προοπτικών ανάπτυξης σε έναν νέο γύρο της διαλεκτικής σπείρας της αεροπορικής ανάπτυξης. Τα χαρακτηριστικά τους μπορούν να εντοπιστούν σε πυρηνικούς σταθμούς.

Προηγμένες ιδέες κινητήρων αεροσκαφών

Μερικά χαρακτηριστικά του παρελθόντος ή του διαστημικού φουτουρισμού μπορούν να φανούν σε πολλά υποσχόμενα σχέδια κινητήρων αεροσκαφών. Πυρηνική αεροπορία power point (YASU), στο οποίο παράγεται θερμότητα σε έναν πυρηνικό αντιδραστήρα και παρέχεται σε ένα αεροσκάφος κινητήρας αεριοστροβίλου(turbine engine, turbojet engine, turbojet engine) και μετατρέπεται σε ώθηση. Ανάλογα με τη μέθοδο παροχής θερμότητας, γίνεται διάκριση μεταξύ «ανοικτών» και «κλειστών» κυκλωμάτων. Σε ένα «ανοιχτό» κύκλωμα, ο αέρας που συμπιέζεται στον συμπιεστή του κινητήρα θερμαίνεται απευθείας στα αντίστοιχα κανάλια του πυρηνικού αντιδραστήρα. υψηλή θερμοκρασίακαι είτε μετατρέπεται σε μηχανική ροπή στον στρόβιλο, είτε εισέρχεται στη συσκευή του ακροφυσίου, όπου μετατρέπει τη δυναμική ενέργεια του αερίου σε κινητική ενέργεια του ρεύματος εκτόξευσης. Σε ένα «κλειστό» κύκλωμα AACS, η θερμική ενέργεια του αντιδραστήρα παρέχεται στον εναλλάκτη θερμότητας του κινητήρα αεριοστροβίλου στον αέρα από ένα ψυκτικό υγρό που κυκλοφορεί σε ένα κλειστό κύκλωμα ή κυκλώματα. Τα κύρια ψυκτικά μέσα είναι υγρά αλκαλικά μέταλλα (νάτριο, λίθιο) ή αδρανή αέρια (ήλιο). Η μάζα ενός μπλοκ αντιδραστήρα "κλειστού" τύπου είναι 25-30% του βάρους απογείωσης ενός βαρέως υποηχητικού αεροσκάφους και ενός "ανοιχτού" τύπου είναι 15-20%. Για λόγους ασφαλείας, η απογείωση και η προσγείωση πραγματοποιούνται με συμβατικό καύσιμο (κηροζίνη), ενώ οι πτήσεις κρουαζιέρας με πυρηνικά καύσιμα. Τα αεροπλάνα με μια τέτοια μονάδα παραγωγής ενέργειας ονομάζονταν atomoles Tu-95 LAL, An 22PLO και Convair ND-36 είναι αεροπλάνα που, όντας σε διαφορετικά στάδια υλοποίησης, παρουσίασαν πολλά προβλήματα στη δημιουργία τέτοιων κινητήρων. Τα αεροπλάνα πέταξαν, αλλά η διασφάλιση της ασφάλειας των πτήσεων έγινε κρίσιμος παράγοντας για την τύχη των πυρηνικών αεροσκαφών στις δεκαετίες του 1960 και του 1970.

Το 2003, το Ερευνητικό Εργαστήριο της Πολεμικής Αεροπορίας χρηματοδότησε την ανάπτυξη ενός πυρηνικού κινητήρα για το μη επανδρωμένο αναγνωριστικό αεροσκάφος Global Hawk με στόχο την αύξηση της αντοχής πτήσης σε αρκετούς μήνες.

Ηλεκτρικός κινητήρας αεροπορίαςαπό τις αρχές της δεκαετίας του 2000. κυριαρχεί στη μοντελοποίηση αεροσκαφών και είναι η βάση της έννοιας ενός ηλεκτρικού αεροσκάφους, δηλαδή ενός αεροσκάφους που κινείται από έναν ηλεκτρικό κινητήρα που τροφοδοτείται από ηλιακούς συλλέκτες, κυψέλες καυσίμου, φωτοκύτταρα, υπερπυκνωτές. Επί του παρόντος, τα ηλεκτρικά αεροσκάφη αντιπροσωπεύονται κυρίως από πειραματικά μοντέλα, τα οποία περιλαμβάνουν τόσο επανδρωμένα όσο και μη επανδρωμένα εναέρια οχήματα(UAV). Οι ηλεκτρικοί κινητήρες στα αεροσκάφη χρησιμοποιήθηκαν τον 19ο αιώνα. Για παράδειγμα, στις 8 Οκτωβρίου 1883, ο Γάλλος αεροναύτης Gaston Tissandier έκανε την πρώτη πτήση με το αερόπλοιο La France χρησιμοποιώντας έναν ηλεκτρικό κινητήρα του Werner von Siemens, που τροφοδοτείται από μια μπαταρία βάρους 435 κιλών.

Οι εκτοξεύσεις ηλεκτρικών μοντέλων αεροσκαφών έχουν γίνει ευρέως διαδεδομένες από τη δεκαετία του 1970. Η πρώτη επίσημη κυκλοφορία χρονολογήθηκε το 1957 και ήδη το 1973 οι Fred Militsky και Heino Brdiska, βασισμένοι στο αυστριακό ανεμόπτερο Brditschka HB-3, δημιούργησαν την έκδοση Militky MB-E1 με ηλεκτρικό κινητήρα και η Brdiska πραγματοποίησε την πρώτη πτήση ενός ηλεκτρικού αεροσκάφος με άτομο επί του σκάφους, ο χρόνος πτήσης ήταν 14 λεπτά. Από τα μέσα της δεκαετίας του 2000. Οι ηλεκτρικοί κινητήρες χρησιμοποιούνται ευρέως σε UAV.

Το επόμενο ορόσημο ξεπεράστηκε στις 7 Ιουλίου 1981, όταν το Solar Challenger πέταξε κατά μήκος της Μάγχης. Ο χρόνος πτήσης ήταν 5 ώρες 23 λεπτά. Μεταξύ άλλων, τα ηλεκτρικά αεροσκάφη διακρίνονται από χαμηλό επίπεδοθόρυβος, που μπορεί να είναι σημαντικό πλεονέκτημα κατά την εκτέλεση αναγνωριστικών επιχειρήσεων. Το βρετανικό UAV QinetiQ Zephyr που τροφοδοτείται από ηλιακούς συλλέκτες το 2010 έθεσε το τότε παγκόσμιο ρεκόρ διάρκειας πτήσης για ένα UAV, μένοντας στον αέρα για δύο εβδομάδες. 20.7.2012 Το Long-ESA σημείωσε ρεκόρ ταχύτητας για αεροσκάφη με ηλεκτροκινητήρα, επιταχύνοντας στα 326 km/h κατά τη διάρκεια των δοκιμών. Το ελβετικό αεροσκάφος Solar Impulse έγινε το πρώτο επανδρωμένο αεροσκάφος στον κόσμο ικανό να πετάει χρησιμοποιώντας ηλιακή ενέργεια για μεγάλο χρονικό διάστημα. Το 2015–16, αυτό το αεροσκάφος πραγματοποίησε μια πτήση γύρω από τον κόσμο, η οποία ξεκίνησε στις 9 Μαρτίου 2015 στο Άμπου Ντάμπι στις 07:12 π.μ. τοπική ώρα. Η διαδρομή χωρίζεται σε 12 τμήματα με στάσεις σε Muscat, Ahmedabad, Varanasi, Mandalay, Chongqing, Nanjing, Hawaii, Phoenix και Νέα Υόρκη. Τα δύο μεγαλύτερα τμήματα (από την Κίνα στη Χαβάη και από τη Νέα Υόρκη στην Ευρώπη ή τη Βόρεια Αφρική) απαιτούσαν περίπου 120 ώρες συνεχούς πτήσης. Τον Ιούλιο του 2015, έγινε γνωστό ότι λόγω ζημιάς στις μπαταρίες από υπερθέρμανση στο δρόμο από την Ιαπωνία στη Χαβάη, η πτήση του αεροπλάνου σε όλο τον κόσμο διεκόπη. Η αποστολή ξεκίνησε ξανά στις 21 Απριλίου 2016. Στις 24 Απριλίου 2016, μετά από τριήμερη πτήση από τα νησιά της Χαβάης, το αεροσκάφος Solar Impulse 2, με πιλότο τον πιλότο Bertrand Piccard, έφτασε στη δυτική ακτή των Ηνωμένων Πολιτειών. 12.5.2016 Το Solar Impulse 2 ξεκίνησε το τελευταίο σκέλος του ταξιδιού του σε όλο τον κόσμο, απογειώνοντας από την Αριζόνα προς την πόλη Tulsa της Οκλαχόμα. Στις 26 Ιουλίου 2016 προσγειώθηκε στο Άμπου Ντάμπι. Το άνοιγμα των φτερών του αεροσκάφους είναι 72 μέτρα, το συνολικό βάρος είναι 2300 κιλά. Στην πραγματικότητα, το αεροπλάνο μπορεί να ανέβει στα 8500 μέτρα και η συνολική ισχύς των ηλεκτροκινητήρων του είναι 70 ίπποι. Με. (περίπου 51,5 kW).

Οι κινητήρες αεριωθουμένων χρησιμοποιούνται σήμερα ευρέως σε σχέση με την εξερεύνηση του διαστήματος. Χρησιμοποιούνται επίσης για μετεωρολογικούς και στρατιωτικούς πυραύλους διαφόρων βεληνεκών. Επιπλέον, όλα τα σύγχρονα αεροσκάφη υψηλής ταχύτητας είναι εξοπλισμένα με κινητήρες που αναπνέουν αέρα.

Είναι αδύνατο να χρησιμοποιήσετε άλλους κινητήρες εκτός από κινητήρες αεριωθουμένων στο διάστημα: δεν υπάρχει υποστήριξη (στερεό υγρό ή αέριο), ώθηση από την οποία το διαστημόπλοιο θα μπορούσε να λάβει επιτάχυνση. Η χρήση κινητήρων αεριωθουμένων για αεροσκάφη και πυραύλους που δεν υπερβαίνουν την ατμόσφαιρα οφείλεται στο ότιότι είναι οι κινητήρες τζετ που μπορούν να παρέχουν μέγιστη ταχύτητα πτήσης.

Δομή τζετ κινητήρα.

Απλά βασίζεται στην αρχή της λειτουργίας: ο εξωτερικός αέρας (σε κινητήρες πυραύλων - υγρό οξυγόνο) αναρροφάταιτουρμπίνα, εκεί αναμειγνύεται με καύσιμο και καίγεται στο τέλος της τουρμπίνας για να σχηματιστεί το λεγόμενο. «εργαζόμενο υγρό» (jet stream), το οποίο κινεί το αυτοκίνητο.

Στην αρχή της τουρμπίνας υπάρχει ανεμιστήρας, που αναρροφά αέρα από το εξωτερικό περιβάλλον στους στρόβιλους. Υπάρχουν δύο βασικά καθήκοντα- εισαγωγή πρωτογενούς αέρα και ψύξη ολόκληρου του κινητήραο κινητήρας στο σύνολό του αντλώντας αέρα μεταξύ του εξωτερικού κελύφους του κινητήρα και των εσωτερικών μερών. Αυτό ψύχει τους θαλάμους ανάμειξης και καύσης και αποτρέπει την κατάρρευσή τους.

Πίσω από τον ανεμιστήρα είναι ένας ισχυρός συμπιεστής, που ωθεί τον αέρα υπό υψηλή πίεση στον θάλαμο καύσης.

Ο θάλαμος καύσηςαναμιγνύει το καύσιμο με τον αέρα. Μετά το σχηματισμό του μίγματος καυσίμου-αέρα, αναφλέγεται. Κατά τη διαδικασία της καύσης, συμβαίνει σημαντική θέρμανση του μείγματος και των γύρω τμημάτων, καθώς και ογκομετρική διαστολή. Πράγματι, ένας κινητήρας τζετ χρησιμοποιεί μια ελεγχόμενη έκρηξη για να προωθηθεί. Ο θάλαμος καύσης ενός κινητήρα τζετ είναι ένα από τα πιο καυτά μέρη του. Χρειάζεται συνεχή εντατική ψύξη. Αυτό όμως δεν είναι αρκετό. Η θερμοκρασία σε αυτό φτάνει τους 2700 βαθμούς, επομένως είναι συχνά κατασκευασμένο από κεραμικά.

Μετά τον θάλαμο καύσης, το μείγμα καυσίμου-αέρα που καίγεται κατευθύνεται απευθείας μέσα τουρμπίνα. Ο στρόβιλος αποτελείται από εκατοντάδες πτερύγια πάνω στα οποία πιέζει το ρεύμα πίδακα, προκαλώντας την περιστροφή του στροβίλου. Η τουρμπίνα με τη σειρά της περιστρέφεται άξονας, στο οποίο βρίσκονται ανεμιστήραςΚαι συμπιεστής. Έτσι, το σύστημα είναι κλειστό και απαιτεί μόνο τροφοδοσία καύσιμο και αέραγια τη λειτουργία του.

Υπάρχουν δύο κύριες κατηγορίες κινητήρων τζετ σώματα:

Μηχανές αεροσκάφους- κινητήρα τζετ στον οποίο Ο ατμοσφαιρικός αέρας χρησιμοποιείται ως το κύριο υγρό εργασίαςστον θερμοδυναμικό κύκλο, καθώς και κατά τη δημιουργία ώσης εκτόξευσης κινητήρα. Τέτοιοι κινητήρες χρησιμοποιούν την ενέργεια της οξείδωσης του εύφλεκτου αέρα που λαμβάνεται από την ατμόσφαιρα με οξυγόνο. Το υγρό εργασίας αυτών των κινητήρων είναι ένα μείγμα προϊόντωνκαύση με άλλα συστατικά του αέρα εισαγωγής.

Πυραυλοκινητήρες- περιέχει όλα τα συστατικά του ρευστού εργασίας επί του σκάφους και ικανός να εργαστεί σε οποιοδήποτε περιβάλλον, συμπεριλαμβανομένου του χώρου χωρίς αέρα.

Τύποι κινητήρων τζετ.

- Κλασικός κινητήρας τζετ- χρησιμοποιείται κυρίως σε μαχητικά αεροσκάφη σε διάφορες τροποποιήσεις.

ΠΡΟΣ ΤΗΝ κλασικός κινητήρας τζετ

- Ελικοστρόβιλος.

Τέτοιοι κινητήρες επιτρέπουν στα μεγάλα αεροσκάφη να πετούν με αποδεκτές ταχύτητες και να καταναλώνουν λιγότερα καύσιμα.

Κινητήρας turboprop με δύο λεπίδες

- Κινητήρας Turbofan jet.

Αυτός ο τύπος κινητήρα είναι πιο οικονομικός συγγενής του κλασικού τύπου. η κύρια διαφορά είναι ότι στην είσοδο τοποθετείται ανεμιστήρα μεγαλύτερης διαμέτρου, Προς την που παρέχει αέρα όχι μόνο στον στρόβιλο, αλλά καιδημιουργεί μια αρκετά ισχυρή ροή έξω από αυτό. Με αυτόν τον τρόπο, επιτυγχάνεται αυξημένη απόδοση με τη βελτίωση της απόδοσης.

Νομίζω ότι ήρθε η ώρα να ξεκαθαρίσουμε την αρχή λειτουργίας της γνωστής «καρδιάς», της ίδιας που έγραψα στο προηγούμενο.

Ατμοστρόβιλος ενός σταθμού ηλεκτροπαραγωγής. Τυπική συσκευή επέκτασης.

Ο κύριος κινητήρας της αεροπορίας αεριωθούμενων αεροσκαφών στον κόσμο είναι ο κινητήρας turbojet και είναι ακριβώς η αρχή λειτουργίας του που θα διευκρινίσουμε τώρα χωρίς δυσκολία και περιττά περιττά προβλήματα.

Όλοι μελετήσαμε επιμελώς στο σχολείο :-), και ξέρουμε ότι στη φυσική υπάρχει μια έννοια " θερμική μηχανή"(ή "θερμική μηχανή"). Ο άνθρωπος πήρε πολύ χρόνο για να το δημιουργήσει.

Τα πρώτα δείγματα μάλιστα αποδίδονται στον Αρχιμήδη και μετά στον Λεονάρντο ντα Βίντσι. Αλλά πραγματικά μπήκε στην ανθρώπινη ζωή μόλις στα τέλη της δεκαετίας του '60 του 18ου αιώνα, όταν ο D. Watt κατασκεύασε την ατμομηχανή του. Η πρόοδος δεν μπορεί να σταματήσει και η σύγχρονη ζωή δεν μπορεί πλέον να φανταστεί κανείς χωρίς θερμικές μηχανές. Δεν πρόκειται μόνο για θερμοηλεκτρικούς σταθμούς και σταθμούς παραγωγής ενέργειας (συμπεριλαμβανομένων, παρεμπιπτόντως, πυρηνικών σταθμών), αλλά και για εκατομμύρια οχήματα για διάφορους σκοπούς και, φυσικά, τους πολύ αγαπημένους μου κινητήρες αεροσκαφών 🙂.

Η θεωρία λειτουργίας μιας θερμικής μηχανής περιγράφεται από τον κλάδο της φυσικής θερμοδυναμικής. Χωρίς να εμβαθύνω στους νόμους του (η αρχή αυτού του ιστότοπου είναι γνωστή σε εσάς αν έχετε διαβάσει τη σελίδα "" 🙂), θα πω ότι μια θερμική μηχανή είναι μια μηχανή μετατροπής ενέργειας σε μηχανική εργασία. Η δουλειά είναι το χρήσιμο «προϊόν» της, θα λέγαμε. Αυτή η ενέργεια κατέχεται από το λεγόμενο υγρό εργασίας που χρησιμοποιείται μέσα στη μηχανή, το οποίο είναι συνήθως αέριο (ή ατμός σε μια ατμομηχανή). Το λειτουργικό ρευστό λαμβάνει ενέργεια όταν συμπιέζεται σε μια μηχανή και στη συνέχεια θα έχουμε χρήσιμο μηχανικό έργο κατά την επακόλουθη διαστολή του.

Αλλά! Πρέπει να το καταλάβουμε σε αποτελεσματικόςΣε μια θερμική μηχανή, η εργασία που δαπανάται για τη συμπίεση αερίου πρέπει πάντα να είναι μικρότερη από την εργασία που μπορεί να κάνει το αέριο κατά τη διαστολή. Διαφορετικά, δεν θα υπάρχουν χρήσιμα «προϊόντα». Δηλαδή, η επιλογή «όσο συμπίεσαν, τόσο επεκτάθηκαν» (όπως και στο αμορτισέρ αυτοκινήτου) δεν μας ταιριάζει. Επομένως, για να διατηρήσουμε την απόδοση που χρειαζόμαστε, το αέριο πρέπει επίσης να θερμανθεί πριν ή κατά τη διαστολή και καλό θα ήταν να το κρυώσει πριν τη συμπίεση. Ως αποτέλεσμα, λόγω της προθέρμανσης, η ενέργεια διαστολής θα αυξηθεί σημαντικά και θα εμφανιστεί αμέσως μια περίσσευσή της, η οποία μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να αποκτήσουμε το μηχανικό έργο που χρειαζόμαστε. Αυτή είναι η όλη αρχή. Λειτουργεί με βάση αυτό.

Έτσι, κάθε θερμικός κινητήρας πρέπει να έχει μια συσκευή συμπίεσης, μια θερμάστρα, μια συσκευή διαστολής και ένα ψυγείο θα ήταν ωραίο. Ένας κινητήρας turbojet τα έχει όλα αυτά, αντίστοιχα: έναν συμπιεστή, έναν θάλαμο καύσης, έναν στρόβιλο και η ατμόσφαιρα λειτουργεί ως ψυγείο. Το ρευστό εργασίας είναι αέρας που εισέρχεται στον συμπιεστή, συμπιέζεται εκεί, μετά πηγαίνει στον θάλαμο καύσης, θερμαίνεται εκεί, αναμιγνύεται με προϊόντα καύσης (κηροζίνη) και στη συνέχεια πηγαίνει στον στρόβιλο, περιστρέφοντάς τον (και αυτός με τη σειρά του τον συμπιεστή ) και επεκτείνεται, χάνοντας έτσι κάποια ενέργεια. Και τότε καταναλώνεται «χρήσιμη» ενέργεια. Γίνεται κινητικός όταν το αέριο επιταχύνεται έντονα σε μια συσκευή που ονομάζεται ακροφύσιο πίδακα (το οποίο συνήθως είναι κωνικό) και ο κινητήρας δέχεται ώθηση από την αντίδραση του πίδακα. Αυτό είναι :-)… Ο κινητήρας turbojet λειτουργεί. Αυτή η διαδικασία φαίνεται αρκετά καλά σε ένα σύντομο βίντεο. Δεν υπάρχουν σχόλια, αλλά δεν χρειάζονται εδώ :-). Θα πω μόνο ότι ο εμπρός τροχός που φαίνεται είναι ο συμπιεστής, μετά σε ένα δακτύλιο γύρω από τον άξονα είναι ο θάλαμος καύσης και πίσω του ο τροχός της τουρμπίνας. Όλα είναι σχηματικά, αλλά αρκετά απλά για να καταλάβεις πώς λειτουργεί...

Θα μιλήσουμε λεπτομερέστερα για το σχεδιασμό του κινητήρα turbojet και τις ποικιλίες του στα ακόλουθα άρθρα.
Τα λέμε…

Η φωτογραφία μπορεί να κάνει κλικ.

Οι κινητήρες αεριωθούμενων αεροσκαφών στο δεύτερο μισό του 20ου αιώνα άνοιξαν νέες δυνατότητες στην αεροπορία: πτήσεις με ταχύτητες που υπερβαίνουν την ταχύτητα του ήχου, δημιουργία αεροσκαφών με υψηλά ωφέλιμα φορτία και κατέστησαν δυνατά τα μαζικά ταξίδια σε μεγάλες αποστάσεις. Ο κινητήρας turbojet θεωρείται δικαίως ένας από τους περισσότερους σημαντικούς μηχανισμούςτου περασμένου αιώνα, παρά την απλή αρχή λειτουργίας.

Ιστορία

Το πρώτο αεροπλάνο των αδερφών Ράιτ, που απογειώθηκε μόνο του το 1903, κινούνταν από έναν εμβολοφόρο κινητήρα εσωτερικής καύσης. Και για σαράντα χρόνια αυτός ο τύπος κινητήρα παρέμεινε ο κύριος στην κατασκευή αεροσκαφών. Αλλά κατά τη διάρκεια του Β' Παγκοσμίου Πολέμου, έγινε σαφές ότι η παραδοσιακή αεροπορία με έλικα με έμβολο είχε φτάσει στο τεχνολογικό της όριο - τόσο σε ισχύ όσο και σε ταχύτητα. Μια εναλλακτική ήταν ο κινητήρας που αναπνέει αέρα.

Η ιδέα της χρήσης αεριωθούμενης πρόωσης για να ξεπεραστεί η βαρύτητα έγινε για πρώτη φορά πρακτική σκοπιμότητα από τον Konstantin Tsiolkovsky. Πίσω στο 1903, όταν οι αδελφοί Ράιτ εκτόξευσαν το πρώτο τους αεροπλάνο, το Flyer 1, ο Ρώσος επιστήμονας δημοσίευσε το έργο του «Εξερεύνηση των παγκόσμιων διαστημάτων με αεριωθούμενα όργανα», στο οποίο ανέπτυξε τα βασικά της θεωρίας. αεριοπροώθηση. Ένα άρθρο που δημοσιεύτηκε στο Scientific Review καθιέρωσε τη φήμη του ως ονειροπόλου και δεν ελήφθη σοβαρά υπόψη. Χρειάστηκε ο Τσιολκόφσκι χρόνια δουλειάς και μια αλλαγή στο πολιτικό σύστημα για να αποδείξει ότι είχε δίκιο.

Αεροσκάφος Su-11 με κινητήρες TR-1, που αναπτύχθηκε από την Lyulka Design Bureau

Ωστόσο, μια εντελώς διαφορετική χώρα προοριζόταν να γίνει η γενέτειρα του σειριακού κινητήρα turbojet - η Γερμανία. Η δημιουργία ενός κινητήρα turbojet στα τέλη της δεκαετίας του 1930 ήταν ένα ιδιόμορφο χόμπι των γερμανικών εταιρειών. Σχεδόν όλες οι γνωστές μάρκες έχουν αφήσει το στίγμα τους σε αυτόν τον τομέα: η Heinkel, η BMW, η Daimler-Benz ακόμη και η Porsche. Οι κύριες δάφνες πήγαν στην εταιρεία Junkers και τον πρώτο σειριακό κινητήρα στροβιλοτζετ 109-004 στον κόσμο, που είναι εγκατεστημένος στο πρώτο αεροσκάφος στροβιλοτζετ Me 262 στον κόσμο.

Παρά το απίστευτα επιτυχημένο ξεκίνημα στην αεροπορία πρώτης γενιάς, οι γερμανικές λύσεις δεν αναπτύχθηκαν περαιτέρω πουθενά στον κόσμο, συμπεριλαμβανομένης της Σοβιετικής Ένωσης.

Στην ΕΣΣΔ, η ανάπτυξη κινητήρων turbojet πραγματοποιήθηκε με μεγαλύτερη επιτυχία από τον θρυλικό σχεδιαστή αεροσκαφών Arkhip Lyulka. Τον Απρίλιο του 1940, κατοχύρωσε με δίπλωμα ευρεσιτεχνίας τη δική του σχεδίαση για έναν κινητήρα turbojet παράκαμψης, ο οποίος αργότερα κέρδισε παγκόσμια αναγνώριση. Ο Arkhip Lyulka δεν βρήκε υποστήριξη από την ηγεσία της χώρας. Με την έναρξη του πολέμου, του προσφέρθηκε γενικά να μεταβεί σε μηχανές αρμάτων μάχης. Και μόνο όταν οι Γερμανοί είχαν αεροσκάφη με κινητήρες στροβιλοτζετ, η Lyulka διατάχθηκε να συνεχίσει επειγόντως τις εργασίες στον εγχώριο κινητήρα TR-1 turbojet.

Ήδη τον Φεβρουάριο του 1947, ο κινητήρας πέρασε τις πρώτες του δοκιμές και στις 28 Μαΐου, το αεροσκάφος Su-11 έκανε την πρώτη του πτήση με τους πρώτους εγχώριους κινητήρες TR-1, που αναπτύχθηκαν από το Design Bureau A.M. Η Lyulka, τώρα υποκατάστημα της Ufa Engine-Building Production Association, μέρος της United Engine-Building Corporation (UEC).

Αρχή λειτουργίας

Ένας κινητήρας turbojet (TRE) λειτουργεί με βάση την αρχή ενός συμβατικού κινητήρα θερμότητας. Χωρίς να εμβαθύνουμε στους νόμους της θερμοδυναμικής, μια θερμική μηχανή μπορεί να οριστεί ως μια μηχανή μετατροπής της ενέργειας σε μηχανικό έργο. Αυτή την ενέργεια κατέχει το λεγόμενο ρευστό εργασίας - αέριο ή ατμός που χρησιμοποιείται μέσα στο μηχάνημα. Όταν συμπιέζεται σε ένα μηχάνημα, το εργαζόμενο ρευστό λαμβάνει ενέργεια και με την επακόλουθη διαστολή του έχουμε χρήσιμο μηχανικό έργο.

Είναι σαφές ότι η εργασία που δαπανάται για τη συμπίεση αερίου πρέπει πάντα να είναι μικρότερη από την εργασία που μπορεί να κάνει το αέριο κατά τη διαστολή. Διαφορετικά, δεν θα υπάρχουν χρήσιμα «προϊόντα». Επομένως, το αέριο πρέπει επίσης να θερμανθεί πριν ή κατά τη διάρκεια της διαστολής και να ψυχθεί πριν από τη συμπίεση. Ως αποτέλεσμα, λόγω της προθέρμανσης, η ενέργεια διαστολής θα αυξηθεί σημαντικά και θα εμφανιστεί ένα πλεόνασμα, το οποίο μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να αποκτήσουμε το μηχανικό έργο που χρειαζόμαστε. Αυτή είναι στην πραγματικότητα η όλη αρχή λειτουργίας ενός κινητήρα στροβιλοκινητήρα.

Έτσι, κάθε θερμικός κινητήρας πρέπει να έχει συσκευή συμπίεσης, θερμάστρα, διάταξη διαστολής και ψύξης. Ένας κινητήρας turbojet τα έχει όλα αυτά, αντίστοιχα: έναν συμπιεστή, έναν θάλαμο καύσης, έναν στρόβιλο και η ατμόσφαιρα λειτουργεί ως ψυγείο.

Το υγρό εργασίας, ο αέρας, εισέρχεται στον συμπιεστή και συμπιέζεται εκεί. Στον συμπιεστή, οι μεταλλικοί δίσκοι είναι τοποθετημένοι σε έναν περιστρεφόμενο άξονα, κατά μήκος των στεφάνων του οποίου τοποθετούνται οι λεγόμενες "λεπίδες εργασίας". «αναλαμβάνουν» εξωτερικός αέρας, ρίχνοντάς το μέσα στον κινητήρα.

Στη συνέχεια, ο αέρας εισέρχεται στον θάλαμο καύσης, όπου θερμαίνεται και αναμιγνύεται με προϊόντα καύσης (κηροζίνη). Ο θάλαμος καύσης περιβάλλει τον ρότορα του κινητήρα μετά τον συμπιεστή με έναν συνεχή δακτύλιο ή με τη μορφή χωριστών σωλήνων, οι οποίοι ονομάζονται σωλήνες φλόγας. Η αεροπορική κηροζίνη παρέχεται στους σωλήνες φλόγας μέσω ειδικών ακροφυσίων.

Από τον θάλαμο καύσης, το θερμαινόμενο ρευστό εργασίας εισέρχεται στον στρόβιλο. Είναι παρόμοιο με έναν συμπιεστή, αλλά λειτουργεί προς την αντίθετη κατεύθυνση, ας πούμε έτσι. Περιστρέφεται με ζεστό αέριο σύμφωνα με την ίδια αρχή όπως ο αέρας περιστρέφει μια προπέλα παιδικού παιχνιδιού. Ο στρόβιλος έχει λίγα στάδια, συνήθως από ένα έως τρία ή τέσσερα. Αυτή είναι η πιο φορτωμένη μονάδα στον κινητήρα. Ένας κινητήρας turbojet έχει πολύ υψηλή ταχύτητα περιστροφής - έως και 30 χιλιάδες στροφές ανά λεπτό. Ο πυρσός από τον θάλαμο καύσης φτάνει σε θερμοκρασία από 1100 έως 1500 βαθμούς Κελσίου. Ο αέρας εδώ διαστέλλεται, οδηγώντας τον στρόβιλο και δίνοντάς του μέρος από την ενέργειά του.

Μετά τον στρόβιλο υπάρχει ένα ακροφύσιο πίδακα, όπου το ρευστό εργασίας επιταχύνεται και ρέει προς τα έξω με ταχύτητα μεγαλύτερη από την ταχύτητα της επερχόμενης ροής, η οποία δημιουργεί ώθηση πίδακα.

Γενιές κινητήρων turbojet

Παρά το γεγονός ότι κατ 'αρχήν δεν υπάρχει ακριβής ταξινόμηση γενεών κινητήρων στροβιλοκινητήρων, είναι δυνατή γενικό περίγραμμαπεριγράψτε τους κύριους τύπους σε διάφορα στάδια ανάπτυξης κινητήρα.

Οι κινητήρες πρώτης γενιάς περιλαμβάνουν γερμανικούς και αγγλικούς κινητήρες από τον Δεύτερο Παγκόσμιο Πόλεμο, καθώς και το σοβιετικό VK-1, το οποίο εγκαταστάθηκε στο διάσημο μαχητικό MIG-15, καθώς και σε αεροσκάφη IL-28 και TU-14.

Μαχητικό MIG-15

Οι κινητήρες turbojet δεύτερης γενιάς διακρίνονται από την πιθανή παρουσία ενός αξονικού συμπιεστή, ενός μετακαυστήρα και μιας ρυθμιζόμενης εισαγωγής αέρα. Μεταξύ των σοβιετικών παραδειγμάτων είναι ο κινητήρας R-11F2S-300 για το αεροσκάφος MiG-21.

Οι κινητήρες τρίτης γενιάς χαρακτηρίζονται από αυξημένο λόγο συμπίεσης, ο οποίος επιτεύχθηκε με την αύξηση των σταδίων του συμπιεστή και των στροβίλων και την εμφάνιση κυκλωμάτων παράκαμψης. Τεχνικά αυτοί είναι οι πιο περίπλοκοι κινητήρες.

Η εμφάνιση νέων υλικών που μπορούν να αυξήσουν σημαντικά τις θερμοκρασίες λειτουργίας οδήγησε στη δημιουργία κινητήρων τέταρτης γενιάς. Μεταξύ αυτών των κινητήρων είναι ο εγχώριος AL-31 που αναπτύχθηκε από την UEC για το μαχητικό Su-27.

Σήμερα, το εργοστάσιο Ufa UEC ξεκινά την παραγωγή κινητήρων αεροσκαφών πέμπτης γενιάς. Οι νέες μονάδες θα εγκατασταθούν στο μαχητικό T-50 (PAK FA), το οποίο αντικαθιστά το Su-27. Το νέο εργοστάσιο παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας στο T-50 με αυξημένη ισχύ θα κάνει το αεροσκάφος ακόμα πιο ευέλικτο, και το πιο σημαντικό, θα ανοίξει μια νέα εποχή στην εγχώρια βιομηχανία αεροσκαφών.

ΠΡΟΣ ΤΗΝ κινητήρες αεροσκαφών περιλαμβάνει όλους τους τύπους θερμικών μηχανών που χρησιμοποιούνται ως συσκευές πρόωσης για αεροσκάφη αεροπορικού τύπου, δηλαδή συσκευές που χρησιμοποιούν αεροδυναμική ποιότητα για κίνηση, ελιγμούς κ.λπ. εντός της ατμόσφαιρας (αεροπλάνα, ελικόπτερα, πύραυλοι κρουζ των κλάσεων «Β-Β», «Β- 3», «3-B», «3-3», αεροδιαστημικά συστήματα κ.λπ.). Από αυτό προκύπτει μεγάλη ποικιλίακινητήρες που χρησιμοποιούνται - από έμβολο μέχρι πύραυλο.

Μηχανές αεροσκαφών(Εικ. 1) χωρίζονται σε τρεις μεγάλες κατηγορίες:

• έμβολο (Π.Δ);
• πίδακας αέρα (WFDσυμπεριλαμβανομένου κινητήρας αεριοστροβίλου);
• ρουκέτα (RDή RKD).

Δύο υπόκεινται σε λεπτομερέστερη ταξινόμηση τελευταία τάξη, ειδικά της τάξης WFD.

Με αρχή συμπίεσης αέρα Τα WFD χωρίζονται σε:

• συμπιεστής δηλ. συμπεριλαμβανομένου ενός συμπιεστή για μηχανική συμπίεση αέρα.
• μη συμπιεστή :
  • κατευθείαν VRD ( SPVRD) με συμπίεση αέρα μόνο από πίεση υψηλής ταχύτητας.
  • παλλόμενος VRD ( PuVRD) με πρόσθετη συμπίεση αέρα σε ειδικές αεριοδυναμικές συσκευές περιοδικής δράσης.

Κατηγορία πυραυλοκινητήρων LREαναφέρεται επίσης στον τύπο συμπιεστή των θερμικών μηχανών, αφού σε αυτούς τους κινητήρες η συμπίεση του ρευστού εργασίας (καυσίμου) πραγματοποιείται σε υγρή κατάσταση σε μονάδες στροβιλοαντλίας.

Πυραυλοκινητήρας στερεού προωθητικού (Πυραυλοκινητήρας στερεού προωθητικού) δεν έχει ειδική συσκευήγια συμπίεση του ρευστού εργασίας. Πραγματοποιείται όταν το καύσιμο αρχίζει να καίγεται στον ημίκλειστο χώρο του θαλάμου καύσης, όπου βρίσκεται το φορτίο καυσίμου.

Με λειτουργική αρχή υπάρχει μια τέτοια διαίρεση: Π.ΔΚαι PuVRDεργασία σε κύκλους περιοδικόςδράσεις, ενώ σε WFD, κινητήρας αεριοστροβίλουΚαι RKDπραγματοποιείται κύκλος συνεχήςΕνέργειες. Αυτό τους δίνει πλεονεκτήματα όσον αφορά τη σχετική ισχύ, την ώθηση, το βάρος κ.λπ., τα οποία καθόρισαν, ειδικότερα, τη σκοπιμότητα χρήσης τους στην αεροπορία.

Με την αρχή της δημιουργίας αεριωθούμενης ώθησης Τα WFD χωρίζονται σε:

• μηχανές άμεσης αντίδρασης;
• μηχανές έμμεσης αντίδρασης.

Οι κινητήρες του πρώτου τύπου δημιουργούν δύναμη έλξης (ώθηση P) άμεσα - αυτό είναι όλο πυραυλοκινητήρες (RKD), αεριωθούμενη μηχανή χωρίς μετακαυστήρα και με μετακαυστήρα ( κινητήρα turbojetΚαι TRDF), turbojet διπλού κυκλώματος (κινητήρα turbofanΚαι TRDDF), κατευθείαν υπερηχητικό και υπερηχητικό ( SPVRDΚαι scramjet), παλλόμενος (PuVRD) και πολυάριθμα συνδυασμένους κινητήρες.

Μηχανές αεριοστροβίλου έμμεσης αντίδρασης (κινητήρας αεριοστροβίλου) μεταφέρουν την ισχύ που παράγουν σε μια ειδική διάταξη πρόωσης (έλικα, προπέλα, ρότορα ελικοπτέρου κ.λπ.), η οποία δημιουργεί δύναμη έλξης χρησιμοποιώντας την ίδια αρχή αναπνοής αέρα ( Ελικοστρόβιλος , turbofan , turboshaft κινητήρες - θέατρο επιχειρήσεων, TVVD, TVGTD). Υπό αυτή την έννοια, τάξη WFDενώνει όλους τους κινητήρες που δημιουργούν ώθηση χρησιμοποιώντας την αρχή της αναπνοής αέρα.

Με βάση τους τύπους κινητήρων που λαμβάνονται υπόψη απλά κυκλώματαένας αριθμός από συνδυασμένους κινητήρες , συνδέοντας τα χαρακτηριστικά και τα πλεονεκτήματα των κινητήρων διαφόρων τύπων, για παράδειγμα, κατηγορίες:

• κινητήρες turbo-ramjet - TRDP (κινητήρα turbojetή κινητήρα turbofan + SPVRD);
• πύραυλος ramjet - RPD (LREή Πυραυλοκινητήρας στερεού προωθητικού + SPVRDή scramjet);
• πυραύλων-τουρμπίνας - RTD (TRD + υγρός πυραυλικός κινητήρας);

και πολλούς άλλους συνδυασμούς κινητήρων πιο πολύπλοκων κυκλωμάτων.

Εμβολοφόροι κινητήρες (PE)

Διπλής σειράς ακτινωτός 14κύλινδρος εμβολοφόρος κινητήρας με αερόψυκτο. Γενική μορφή.

Εμβολοφόρος κινητήρας (Αγγλικά) Εμβολοφόρος κινητήρας ) -

Ταξινόμηση εμβολοφόρων κινητήρων.Οι εμβολοφόροι κινητήρες αεροπορίας μπορούν να ταξινομηθούν σύμφωνα με διάφορα κριτήρια:

• Ανάλογα με τον τύπο του καυσίμου που χρησιμοποιείται- επί ελαφρούς κινητήρεςή βαρύ καύσιμο.
• Σύμφωνα με τη μέθοδο σχηματισμού μείγματος- για κινητήρες με εξωτερικό σχηματισμό μείγματος (καρμπυρατέρ) και κινητήρες με εσωτερικό σχηματισμό μείγματος ( άμεση ένεσηκαύσιμο στους κυλίνδρους).
• Ανάλογα με τη μέθοδο ανάφλεξης του μείγματος- για κινητήρες με εξαναγκασμένη ανάφλεξη και κινητήρες με ανάφλεξη με συμπίεση.
• Ανάλογα με τον αριθμό των κύκλων- για δίχρονους και τετράχρονους κινητήρες.
• Ανάλογα με τη μέθοδο ψύξης- για κινητήρες υγρόψυκτους και αερόψυκτους.
• Με αριθμό κυλίνδρων- για τετρακύλινδρους, πεντακύλινδρους, δωδεκακύλινδρους κινητήρες κ.λπ.
• Ανάλογα με τη θέση των κυλίνδρων- σε σειρά (με κυλίνδρους διατεταγμένους σε σειρά) και σε σχήμα αστεριού (με κυλίνδρους διατεταγμένους σε κύκλο).

Οι εν σειρά κινητήρες με τη σειρά τους χωρίζονται σε κινητήρες μονής σειράς, διπλής σειράς σχήματος V, τριών σειρών σχήματος W, τεσσάρων σειρών σχήματος Η ή σχήματος Χ. Οι κινητήρες αστεριών χωρίζονται επίσης σε μονής σειράς, διπλής σειράς και πολλαπλών σειρών.

• Από τη φύση της αλλαγής ισχύος ανάλογα με την αλλαγή στο υψόμετρο- σε μεγάλα υψόμετρα, δηλ. κινητήρες που διατηρούν την ισχύ καθώς το αεροσκάφος ανεβαίνει σε ύψος και κινητήρες χαμηλού ύψους των οποίων η ισχύς μειώνεται με την αύξηση του ύψους πτήσης.
• Σύμφωνα με τη μέθοδο της έλικας- για κινητήρες με άμεση μετάδοση σε κινητήρες προπέλας και μετάδοσης κίνησης.

Οι σύγχρονοι εμβολοφόροι κινητήρες αεροσκαφών είναι ακτινικοί, τετράχρονοι κινητήρες που κινούνται με βενζίνη. Οι κύλινδροι των εμβολοφόρων κινητήρων συνήθως ψύχονται με αέρα. Προηγουμένως, οι κινητήρες με έμβολο και οι υδρόψυκτοι κύλινδροι χρησιμοποιούνταν στην αεροπορία.

Η καύση καυσίμου σε έναν εμβολοφόρο κινητήρα πραγματοποιείται στους κυλίνδρους, ενώ η θερμική ενέργεια μετατρέπεται σε μηχανική ενέργεια, αφού υπό την επίδραση της πίεσης των αερίων που προκύπτουν το έμβολο κινείται προς τα εμπρός. Η μεταφορική κίνηση του εμβόλου, με τη σειρά της, μετατρέπεται σε περιστροφική κίνηση του στροφαλοφόρου άξονα του κινητήρα μέσω της μπιέλας, η οποία είναι ο συνδετικός κρίκος μεταξύ του κυλίνδρου με το έμβολο και του στροφαλοφόρου άξονα.

Κινητήρες αεριοστροβίλου (GTE)

Κινητήρας αεριοστροβίλου - μια θερμική μηχανή σχεδιασμένη να μετατρέπει την ενέργεια της καύσης του καυσίμου στην κινητική ενέργεια του ρεύματος εκτόξευσης και (ή) σε μηχανική εργασία στον άξονα του κινητήρα, τα κύρια στοιχεία της οποίας είναι ένας συμπιεστής, ένας θάλαμος καύσης και ένας αεριοστρόβιλος.

Κινητήρες μονού άξονα και πολλαπλών αξόνων

Ο απλούστερος κινητήρας αεριοστροβίλου έχει μόνο έναν στρόβιλο, ο οποίος κινεί τον συμπιεστή και ταυτόχρονα αποτελεί πηγή χρήσιμης ισχύος. Αυτό επιβάλλει περιορισμούς στους τρόπους λειτουργίας του κινητήρα.

Μερικές φορές ο κινητήρας είναι πολλαπλών αξόνων. Σε αυτή την περίπτωση, υπάρχουν αρκετοί στρόβιλοι σε σειρά, καθένας από τους οποίους κινεί τον δικό του άξονα. Ο στρόβιλος υψηλής πίεσης (ο πρώτος μετά τον θάλαμο καύσης) οδηγεί πάντα τον συμπιεστή του κινητήρα και οι επόμενοι μπορούν να οδηγήσουν τόσο εξωτερικό φορτίο (έλικες ελικοπτέρου ή πλοίου, ισχυρές ηλεκτρικές γεννήτριες κ.λπ.) όσο και πρόσθετους συμπιεστές του ίδιου του κινητήρα, που βρίσκονται μπροστά στην κύρια.

Το πλεονέκτημα ενός κινητήρα πολλαπλών αξόνων είναι ότι κάθε τουρμπίνα λειτουργεί με τη βέλτιστη ταχύτητα και φορτίο. Με ένα φορτίο που κινείται από τον άξονα ενός κινητήρα μονού άξονα, η επιτάχυνση του κινητήρα, δηλαδή η ικανότητα να περιστρέφεται γρήγορα, θα ήταν πολύ κακή, καθώς ο στρόβιλος χρειάζεται να παρέχει ισχύ και για να παρέχει στον κινητήρα μεγάλη ποσότητα αέρα (η ισχύς περιορίζεται από την ποσότητα του αέρα) και να επιταχύνει το φορτίο. Με σχεδιασμό δύο αξόνων, ένας ελαφρύς ρότορας υψηλής πίεσης τίθεται γρήγορα σε λειτουργία, παρέχοντας στον κινητήρα αέρα και στον στρόβιλο χαμηλής πίεσης μεγάλη ποσότητα αερίων για επιτάχυνση. Είναι επίσης δυνατό να χρησιμοποιήσετε έναν λιγότερο ισχυρό εκκινητή για επιτάχυνση όταν εκκινείτε μόνο τον ρότορα υψηλής πίεσης.

Κινητήρας Turbojet (TRJ)

Κινητήρας Turbojet (Αγγλικά) Κινητήρας Turbojet ) είναι μια θερμική μηχανή που χρησιμοποιεί αεριοστρόβιλο και ώθηση τζετσχηματίζεται όταν τα προϊόντα καύσης ρέουν έξω από ένα ακροφύσιο πίδακα. Μέρος της δουλειάς της τουρμπίνας δαπανάται για τη συμπίεση και τη θέρμανση του αέρα (στον συμπιεστή).

Διάγραμμα κινητήρα Turbojet:
1. συσκευή εισόδου.
2. αξονικός συμπιεστής.
3. θάλαμος καύσης.
4. πτερύγια τουρμπίνας.
5. ακροφύσιο.

Σε έναν κινητήρα turbojet, η συμπίεση του ρευστού εργασίας στην είσοδο του θαλάμου καύσης και ο υψηλός ρυθμός ροής αέρα μέσω του κινητήρα επιτυγχάνονται λόγω της συνδυασμένης δράσης της εισερχόμενης ροής αέρα και του συμπιεστή που βρίσκεται στη διαδρομή του κινητήρα turbojet αμέσως μετά την συσκευή εισαγωγής, μπροστά από το θάλαμο καύσης. Ο συμπιεστής κινείται από έναν στρόβιλο που είναι τοποθετημένος στον ίδιο άξονα και λειτουργεί με το ίδιο ρευστό εργασίας, που θερμαίνεται στον θάλαμο καύσης, από τον οποίο σχηματίζεται το ρεύμα εκτόξευσης. Στη συσκευή εισαγωγής, η στατική πίεση αέρα αυξάνεται λόγω της πέδησης της ροής αέρα. Στον συμπιεστή, η συνολική πίεση αέρα αυξάνεται λόγω της μηχανικής εργασίας που εκτελεί ο συμπιεστής.

Ρυθμός αύξησης πίεσηςστον συμπιεστή είναι ένα από τις πιο σημαντικές παραμέτρους TRD, αφού από αυτό εξαρτάται η αποτελεσματική απόδοση του κινητήρα. Εάν για τους πρώτους κινητήρες στροβιλοτζετ αυτός ο αριθμός ήταν 3, τότε για τους σύγχρονους φτάνει τα 40. Για να αυξηθεί η αέριο-δυναμική σταθερότητα των συμπιεστών, κατασκευάζονται σε δύο στάδια. Κάθε ένας από τους καταρράκτες λειτουργεί με τη δική του ταχύτητα περιστροφής και κινείται από τη δική του τουρμπίνα. Στην περίπτωση αυτή, ο άξονας της 1ης βαθμίδας του συμπιεστή (χαμηλή πίεση), που περιστρέφεται από την τελευταία (χαμηλότερη ταχύτητα) τουρμπίνα, περνά μέσα στον κοίλο άξονα του συμπιεστή της δεύτερης βαθμίδας (υψηλή πίεση). Οι καταρράκτες κινητήρα ονομάζονται επίσης ρότορες χαμηλής και υψηλής πίεσης.

Ο θάλαμος καύσης των περισσότερων στροβιλοκινητήρων έχει σχήμα δακτυλίου και ο άξονας του στροβίλου-συμπιεστή περνά μέσα στον δακτύλιο του θαλάμου. Όταν ο αέρας εισέρχεται στον θάλαμο καύσης, χωρίζεται σε 3 ρεύματα:

• Πρωτεύων αέρας- εισέρχεται από τα μπροστινά ανοίγματα στο θάλαμο καύσης, φρενάρει μπροστά από τα ακροφύσια και συμμετέχει άμεσα στο σχηματισμό μίγμα καυσίμου-αέρα. Εμπλέκεται άμεσα στην καύση καυσίμου. Το μείγμα καυσίμου-αέρα στη ζώνη καύσης καυσίμου σε έναν κινητήρα τζετ είναι κοντά στη στοιχειομετρική σύνθεση.
• Δευτερεύων αέρας- εισέρχεται από τα πλαϊνά ανοίγματα στο μεσαίο τμήμα των τοιχωμάτων του θαλάμου καύσης και χρησιμεύει για την ψύξη τους δημιουργώντας ροή αέρα με πολύ χαμηλότερη θερμοκρασία από ό,τι στη ζώνη καύσης.
• Τριτογενής αέρας- εισέρχεται μέσω ειδικών καναλιών αέρα στο τμήμα εξόδου των τοιχωμάτων του θαλάμου καύσης και χρησιμεύει για την εξίσωση του πεδίου θερμοκρασίας του ρευστού εργασίας μπροστά από τον στρόβιλο.

Το μείγμα αερίου-αέρα διαστέλλεται και μέρος της ενέργειάς του μετατρέπεται στον στρόβιλο μέσω των πτερυγίων του ρότορα στη μηχανική ενέργεια περιστροφής του κύριου άξονα. Αυτή η ενέργεια δαπανάται κυρίως για τη λειτουργία του συμπιεστή και χρησιμοποιείται επίσης για την κίνηση εξαρτημάτων του κινητήρα (αντλίες ενίσχυσης καυσίμου, αντλίες λαδιούκ.λπ.) και να κινούν ηλεκτρικές γεννήτριες που παρέχουν ενέργεια σε διάφορα εποχούμενα συστήματα.

Το κύριο μέρος της ενέργειας του διαστελλόμενου μίγματος αερίου-αέρα χρησιμοποιείται για την επιτάχυνση της ροής αερίου στο ακροφύσιο, το οποίο ρέει έξω από αυτό, δημιουργώντας ώθηση πίδακα.

Όσο υψηλότερη είναι η θερμοκρασία καύσης, τόσο μεγαλύτερη είναι η απόδοση του κινητήρα. Για να αποφευχθεί η καταστροφή των εξαρτημάτων του κινητήρα, χρησιμοποιούνται ανθεκτικά στη θερμότητα κράματα εξοπλισμένα με συστήματα ψύξης και επιστρώσεις θερμικού φραγμού.

Κινητήρας Turbojet με μετακαυστήρα (TRDF)

Κινητήρας Turbojet με μετακαυστήρα - μια τροποποίηση του κινητήρα turbojet, που χρησιμοποιείται κυρίως σε υπερηχητικά αεροσκάφη. Διαφέρει από έναν κινητήρα στροβιλοκινητήρα από την παρουσία ενός θαλάμου μετακαυστήρα μεταξύ του στροβίλου και του ακροφυσίου εκτόξευσης. Μια επιπλέον ποσότητα καυσίμου τροφοδοτείται σε αυτόν τον θάλαμο μέσω ειδικών ακροφυσίων, η οποία καίγεται. Η διαδικασία καύσης οργανώνεται και σταθεροποιείται χρησιμοποιώντας μια μπροστινή συσκευή που εξασφαλίζει την ανάμειξη του εξατμιζόμενου καυσίμου και της κύριας ροής. Η αύξηση της θερμοκρασίας που σχετίζεται με την εισαγωγή θερμότητας στον μετακαυστήρα αυξάνει τη διαθέσιμη ενέργεια των προϊόντων καύσης και, κατά συνέπεια, την ταχύτητα των καυσαερίων από το ακροφύσιο πίδακα. Αντίστοιχα, η ώθηση jet (μετακαυστήρα) αυξάνεται επίσης έως και 50%, αλλά η κατανάλωση καυσίμου αυξάνεται απότομα. Οι κινητήρες μετάκαυσης γενικά δεν χρησιμοποιούνται στην εμπορική αεροπορία λόγω της χαμηλής τους απόδοσης.

Κινητήρας στροβιλοκινητήρα διπλού κυκλώματος (turbojet κινητήρα)

Ο πρώτος που πρότεινε την ιδέα ενός κινητήρα στροβιλοανεμιστήρα στην εγχώρια βιομηχανία κινητήρων αεροσκαφών ήταν ο A. M. Lyulka (Βάσει έρευνας που διεξήχθη από το 1937, ο A. M. Lyulka υπέβαλε αίτηση για την εφεύρεση ενός κινητήρα στροβιλοκινητήρα παράκαμψης. Το πιστοποιητικό του συγγραφέα απονεμήθηκε στις 22 Απριλίου, 1941.)

Μπορούμε να πούμε ότι από τη δεκαετία του 1960 μέχρι σήμερα, στη βιομηχανία κινητήρων αεροσκαφών, υπήρξε μια εποχή κινητήρων turbofan. Οι κινητήρες Turbofan διαφόρων τύπων είναι η πιο κοινή κατηγορία κινητήρων αεριωθουμένων που χρησιμοποιούνται σε αεροσκάφη, από μαχητικά αναχαίτισης υψηλής ταχύτητας με στροβιλοανεμιστήρες χαμηλής αναλογίας παράκαμψης έως γιγάντια εμπορικά και στρατιωτικά αεροσκάφη μεταφοράς με στροβιλοανεμιστήρες υψηλής αναλογίας παράκαμψης.

Διάγραμμα κινητήρα παράκαμψης turbojet:
1. συμπιεστής χαμηλής πίεσης.
2. εσωτερικό περίγραμμα.
3. Ροή εξόδου του εσωτερικού κυκλώματος.
4. Ροή εξόδου εξωτερικού βρόχου.

Η βάση κινητήρες διπλού κυκλώματος turbojet Βασίζεται η αρχή της σύνδεσης μιας πρόσθετης μάζας αέρα σε έναν κινητήρα στροβιλοκινητήρα, που διέρχεται από το εξωτερικό κύκλωμα του κινητήρα, η οποία καθιστά δυνατή την απόκτηση κινητήρων με υψηλότερη απόδοση πτήσης σε σύγκριση με τους συμβατικούς κινητήρες στροβιλοτζετ.

Αφού περάσει από τη συσκευή εισόδου, ο αέρας εισέρχεται σε έναν συμπιεστή χαμηλής πίεσης που ονομάζεται ανεμιστήρας. Μετά τον ανεμιστήρα, ο αέρας χωρίζεται σε 2 ρεύματα. Μέρος του αέρα εισέρχεται στο εξωτερικό κύκλωμα και, παρακάμπτοντας τον θάλαμο καύσης, σχηματίζεται jet streamστο ακροφύσιο. Το άλλο μέρος του αέρα διέρχεται από το εσωτερικό κύκλωμα, εντελώς πανομοιότυπο με τον κινητήρα turbojet που αναφέραμε παραπάνω, με τη διαφορά ότι τελευταία βήματαΟι στρόβιλοι σε έναν κινητήρα turbofan κινούν τον ανεμιστήρα.

Μία από τις πιο σημαντικές παραμέτρους ενός κινητήρα turbofan είναι ο λόγος παράκαμψης (m), δηλαδή ο λόγος της ροής αέρα μέσω του εξωτερικού βρόχου προς τη ροή του αέρα μέσω του εσωτερικού βρόχου. (m = G 2 / G 1, όπου G 1 και G 2 είναι η ροή αέρα μέσω των εσωτερικών και εξωτερικών κυκλωμάτων, αντίστοιχα.)

Όταν ο λόγος παράκαμψης είναι μικρότερος από 4 (m<4) потоки контуров на выходе, как правило, смешиваются и выбрасываются через общее сопло, если m>4 - τα ρεύματα εκπέμπονται χωριστά, καθώς η ανάμειξη είναι δύσκολη λόγω της σημαντικής διαφοράς πίεσης και ταχύτητας.

Ο κινητήρας turbofan περιέχει την αρχή της αύξησης της απόδοσης πτήσης του κινητήρα μειώνοντας τη διαφορά μεταξύ της ταχύτητας του ρευστού εργασίας που ρέει έξω από το ακροφύσιο και της ταχύτητας πτήσης. Η μείωση της ώσης, η οποία θα προκαλέσει μείωση αυτής της διαφοράς μεταξύ των στροφών, αντισταθμίζεται από την αύξηση της ροής αέρα μέσω του κινητήρα. Η συνέπεια της αύξησης της ροής αέρα μέσω του κινητήρα είναι η αύξηση της μετωπικής διατομής της συσκευής εισόδου του κινητήρα, η οποία οδηγεί σε αύξηση της διαμέτρου της εισόδου του κινητήρα, η οποία οδηγεί σε αύξηση της αντίστασής της και μάζα. Με άλλα λόγια, όσο μεγαλύτερη είναι η αναλογία παράκαμψης, τόσο μεγαλύτερη είναι η διάμετρος του κινητήρα, όλα τα άλλα είναι ίσα.

Όλοι οι κινητήρες turbofan μπορούν να χωριστούν σε 2 ομάδες:

• με ανάμειξη ροών πίσω από τον στρόβιλο.
• χωρίς ανάμειξη.

Σε κινητήρα turbofan με ανάμειξη ροής ( κινητήρα turbofan) οι ροές αέρα από τα εξωτερικά και εσωτερικά κυκλώματα εισέρχονται σε ένα μόνο θάλαμο ανάμειξης. Στον θάλαμο ανάμιξης, αυτές οι ροές αναμειγνύονται και αφήνουν τον κινητήρα μέσω ενός μόνο ακροφυσίου με μία μόνο θερμοκρασία. Οι κινητήρες Turbofan είναι πιο αποδοτικοί, αλλά η παρουσία ενός θαλάμου ανάμειξης οδηγεί σε αύξηση του μεγέθους και του βάρους του κινητήρα

Οι κινητήρες turbofan, όπως οι κινητήρες στροβιλοτζετ, μπορούν να εξοπλιστούν με ρυθμιζόμενα ακροφύσια και μετακαυστήρες. Κατά κανόνα, αυτός είναι ένας κινητήρας turbofan με χαμηλές αναλογίες παράκαμψης για υπερηχητικά στρατιωτικά αεροσκάφη.

Στρατιωτικός κινητήρας turbofan EJ200 (m=0,4)

Κινητήρας διπλού κυκλώματος turbojet με μετακαυστήρα (TRDDF)

Διπλό κύκλωμα κινητήρα turbojetμε μετακαυστήρα - τροποποίηση κινητήρα turbofan. Διακρίνεται από την παρουσία θαλάμου μετακαυστήρα. Βρέθηκε ευρεία χρήση.

Τα προϊόντα καύσης που εξέρχονται από τον στρόβιλο αναμιγνύονται με αέρα που προέρχεται από το εξωτερικό κύκλωμα και στη συνέχεια προστίθεται θερμότητα στη γενική ροή στον μετακαυστήρα, ο οποίος λειτουργεί με την ίδια αρχή όπως στο TRDF. Τα προϊόντα καύσης σε αυτόν τον κινητήρα ρέουν από ένα κοινό ακροφύσιο πίδακα. Ένας τέτοιος κινητήρας ονομάζεται κινητήρας διπλού κυκλώματοςμε κοινό μετακαυστήρα.

TRDDF με εκτρεπόμενο διάνυσμα ώσης (OVT).

Έλεγχος διανύσματος ώσης (TCV) / Απόκλιση διανύσματος ώσης (VTD)

Ειδικά περιστροφικά ακροφύσια, σε ορισμένους κινητήρες turbofan (F), επιτρέπουν στη ροή του ρευστού εργασίας που ρέει έξω από το ακροφύσιο να εκτρέπεται σε σχέση με τον άξονα του κινητήρα. Το OVT οδηγεί σε πρόσθετες απώλειες ώσης κινητήρα λόγω επιπλέον δουλειάπεριστρέφοντας τη ροή και περιπλέκουν τον έλεγχο του αεροσκάφους. Αλλά αυτές οι ελλείψεις αντισταθμίζονται πλήρως από μια σημαντική αύξηση της ικανότητας ελιγμών και τη μείωση της διαδρομής απογείωσης και προσγείωσης του αεροσκάφους, μέχρι και την κατακόρυφη απογείωση και προσγείωση. Το OVT χρησιμοποιείται αποκλειστικά στη στρατιωτική αεροπορία.

Υψηλός λόγος παράκαμψης Turbofan/Turbofan Engine

Διάγραμμα κινητήρα Turbofan:
1. ανεμιστήρας?
2. προστατευτικό φέρινγκ.
3. στροβιλοσυμπιεστής?
4. Ροή εξόδου του εσωτερικού κυκλώματος.
5. Ροή εξόδου εξωτερικού βρόχου.

Κινητήρας Turbofan (Αγγλικά) Κινητήρας Turbofan ) είναι κινητήρας turbofan με υψηλή αναλογία bypass (m>2). Εδώ ο συμπιεστής χαμηλής πίεσης μετατρέπεται σε ανεμιστήρα, ο οποίος διαφέρει από τον συμπιεστή στο ότι έχει λιγότερα στάδια και μεγαλύτερη διάμετρο και ο θερμός πίδακας πρακτικά δεν αναμειγνύεται με τον κρύο.

Αυτός ο τύπος κινητήρα χρησιμοποιεί έναν ανεμιστήρα μίας βαθμίδας μεγάλης διαμέτρου, παρέχοντας υψηλή κατανάλωσηαέρα μέσω του κινητήρα σε όλες τις ταχύτητες πτήσης, συμπεριλαμβανομένων των χαμηλών ταχυτήτων κατά την απογείωση και την προσγείωση. Λόγω της μεγάλης διαμέτρου του ανεμιστήρα, το ακροφύσιο του εξωτερικού κυκλώματος τέτοιων κινητήρων στροβιλοανεμιστήρα γίνεται αρκετά βαρύ και συχνά βραχύνεται, με συσκευές ευθυγράμμισης (σταθερά πτερύγια που στρέφουν τη ροή του αέρα στην αξονική κατεύθυνση). Αντίστοιχα, οι περισσότεροι κινητήρες turbofan με υψηλή αναλογία παράκαμψης είναι χωρίς ανάμειξη ροών.

Συσκευή εσωτερικό περίγραμμαΤέτοιοι κινητήρες είναι παρόμοιοι με έναν κινητήρα turbojet, τα τελευταία στάδια του στροβίλου του οποίου κινούν τον ανεμιστήρα.

Εξωτερικό περίγραμμαΈνας τέτοιος κινητήρας turbofan, κατά κανόνα, είναι ένας ανεμιστήρας ενός σταδίου μεγάλης διαμέτρου, πίσω από τον οποίο υπάρχει μια συσκευή ευθυγράμμισης από σταθερά πτερύγια, τα οποία επιταχύνουν τη ροή του αέρα πίσω από τον ανεμιστήρα και τον περιστρέφουν, οδηγώντας στην αξονική κατεύθυνση, το εξωτερικό περίγραμμα τελειώνει με ένα ακροφύσιο.

Λόγω του γεγονότος ότι ο ανεμιστήρας τέτοιων κινητήρων, κατά κανόνα, έχει μεγάλη διάμετρος, και ο βαθμός αύξησης της πίεσης αέρα στον ανεμιστήρα δεν είναι υψηλός - το ακροφύσιο του εξωτερικού κυκλώματος τέτοιων κινητήρων είναι αρκετά μικρό. Η απόσταση από την είσοδο του κινητήρα έως την έξοδο του ακροφυσίου εξωτερικού περιγράμματος μπορεί να είναι σημαντικά μικρότερη από την απόσταση από την είσοδο του κινητήρα έως την έξοδο του ακροφυσίου εσωτερικού περιγράμματος. Για το λόγο αυτό, πολύ συχνά το ακροφύσιο του εξωτερικού κυκλώματος θεωρείται λανθασμένα ως φέρινγκ ανεμιστήρα.

Οι κινητήρες Turbofan με υψηλή αναλογία παράκαμψης έχουν σχεδιασμό δύο ή τριών αξόνων.

Πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα.

Το κύριο πλεονέκτημα τέτοιων κινητήρων είναι η υψηλή απόδοση τους.

Μειονεκτήματα - μεγάλο βάρος και διαστάσεις. Ειδικά η μεγάλη διάμετρος του ανεμιστήρα, που οδηγεί σε σημαντική αντίσταση αέρα κατά την πτήση.

Το πεδίο εφαρμογής τέτοιων κινητήρων είναι εμπορικά αεροσκάφη μεγάλων και μεσαίων αποστάσεων, στρατιωτικά μεταφορικά αεροσκάφη.

Κινητήρας Turbofan (TVVD)

Κινητήρας Turbofan (Αγγλικά) Κινητήρας Turbopropfan ) -