Silniki odrzutowe to urządzenia wytwarzające siłę trakcyjną niezbędną do procesu ruchu poprzez zamianę energii wewnętrznej paliwa na energię kinetyczną strumienie strumieniowe w organizmie pracującym. Płyn roboczy szybko wypływa z silnika i zgodnie z zasadą zachowania pędu powstaje siła reakcji, która popycha silnik w przeciwnym kierunku. Aby przyspieszyć działanie płynu roboczego, można go zastosować do rozprężania gazów podgrzewanych na różne sposoby wysokie temperatury, a także inne procesy fizyczne, w szczególności przyspieszanie naładowanych cząstek w polu elektrostatycznym.

Silniki odrzutowe łączą same silniki z urządzeniami napędowymi. Oznacza to, że wytwarzają siły trakcyjne wyłącznie poprzez interakcję z ciałami pracującymi, bez podpór lub poprzez kontakt z innymi ciałami. Oznacza to, że zapewniają sobie własną promocję, podczas gdy mechanizmy pośrednie nie bierz żadnego udziału. W rezultacie wykorzystuje się je głównie do napędzania samolotów, rakiet i oczywiście statków kosmicznych.

Co to jest ciąg silnika?

Ciąg silnika nazywany jest siłą reakcji, która objawia się siłami gazodynamicznymi, ciśnieniem i tarciem działającym na wewnętrzną i zewnętrzną stronę silnika.

Pchnięcia różnią się:

• Wewnętrzny (ciąg odrzutowy), gdy nie bierze się pod uwagę oporu zewnętrznego;
• Sprawny, biorąc pod uwagę opór zewnętrzny elektrownie.

Energia rozruchowa magazynowana jest na pokładach samolotów lub innych pojazdów wyposażonych w silniki odrzutowe (paliwo chemiczne, paliwo jądrowe) lub może przepływać z zewnątrz (np. energia słoneczna).

Jak powstaje ciąg odrzutowy?

Kształtować ciąg odrzutowy(ciąg silnika), który jest stosowany w silnikach odrzutowych, będzie wymagał:

• Źródła energii początkowej przetwarzane na energię kinetyczną strumieni strumieniowych;
• Płyny robocze, które będą wyrzucane z silników odrzutowych w postaci strumieni strumieniowych;
• Sam silnik odrzutowy działa jak konwerter energii.

Jak uzyskać płyn roboczy?

Aby pozyskać płyn roboczy w silnikach odrzutowych, można zastosować:

• Substancje pobrane z środowisko(na przykład woda lub powietrze);
• Substancje znajdujące się w zbiornikach aparatury lub w komorach silników odrzutowych;
• Substancje mieszane pochodzące z otoczenia i magazynowane na pokładzie urządzeń.

Nowoczesne silniki odrzutowe wykorzystują przede wszystkim energię chemiczną. Płyny robocze są mieszaniną gorących gazów, będących produktami spalania paliw chemicznych. Kiedy silnik odrzutowy pracuje, energia chemiczna z materiałów spalania jest przekształcana w energię cieplną z produktów spalania. Jednocześnie energia cieplna z gorących gazów zamieniana jest na energię mechaniczną z ruchów translacyjnych strumieni strumieniowych i urządzeń, na których instalowane są silniki.

W silnikach odrzutowych strumienie powietrza wpadające do silników spotykają się z obracającymi się z ogromną prędkością turbinami sprężarek, które zasysają powietrze z otoczenia (za pomocą wbudowanych wentylatorów). W rezultacie rozwiązano dwa problemy:

• Wlot powietrza pierwotnego;
• Chłodzenie całego silnika jako całości.

Łopatki turbin sprężarek sprężają powietrze około 30-krotnie lub więcej, „wpychając” je (wpompowując) do komory spalania (wytwarzając płyn roboczy). Ogólnie rzecz biorąc, komory spalania służą również jako gaźniki, mieszając paliwo z powietrzem.

Mogą to być w szczególności mieszaniny powietrza i nafty, jak w silnikach turboodrzutowych nowoczesnych samolotów odrzutowych, lub mieszaniny ciekłego tlenu i alkoholu, jak w niektórych silnikach rakietowych na ciecz lub inne paliwo stałe w rakietach prochowych. Gdy tylko powstał mieszanka paliwowo-powietrzna, zapala się wraz z wyzwoleniem energii w postaci ciepła. Zatem paliwem w silnikach odrzutowych mogą być wyłącznie substancje, które w efekcie reakcje chemiczne w silnikach (po zapaleniu) wydzielają ciepło, tworząc jednocześnie wiele gazów.

Kiedy pojawia się pożar, następuje znaczne nagrzanie mieszaniny i otaczających ją części wraz z rozszerzaniem objętościowym. W rzeczywistości silniki odrzutowe do napędzania wykorzystują kontrolowane eksplozje. Komory spalania w silnikach odrzutowych należą do najgorętszych elementów ( reżim temperaturowy mogą osiągnąć nawet 2700°C) i wymagają ciągłego, intensywnego chłodzenia.

Silniki odrzutowe wyposażone są w dysze, przez które z dużą prędkością wypływają z nich gorące gazy będące produktami spalania paliwa. W niektórych silnikach gazy trafiają do dysz bezpośrednio za komorami spalania. Dotyczy to na przykład silników rakietowych lub odrzutowych.

Silniki turboodrzutowe działają nieco inaczej. Tym samym gazy, po komorach spalania, w pierwszej kolejności przechodzą przez turbiny, do których oddają swoją energię cieplną. Odbywa się to w celu uruchomienia sprężarek, które będą służyć do sprężania powietrza przed komorą spalania. W każdym razie dysze są ostatnimi częściami silników, przez które przepływają gazy. W rzeczywistości tworzą one bezpośrednio strumień odrzutowy.

Dysze są skierowane zimne powietrze, który jest pompowany przez sprężarki w celu chłodzenia wewnętrznych części silników. Dysze strumieniowe mogą mieć różne konfiguracje i konstrukcje w zależności od typu silników. Zatem, gdy prędkość przepływu musi być większa od prędkości dźwięku, wówczas dysze mają kształt rozszerzających się rur lub najpierw zwężających się, a następnie rozszerzających (tzw. dysze Lavala). Tylko za pomocą rur tej konfiguracji gazy są przyspieszane do prędkości naddźwiękowych, za pomocą których samoloty odrzutowe pokonują „bariery dźwiękowe”.

Ze względu na to, czy w pracę silników odrzutowych ma wpływ środowisko, dzieli się je na główne klasy silników oddychających powietrzem (WRE) i silników rakietowych (RE). Wszystkie silniki odrzutowe są silnikami cieplnymi, których płyny robocze powstają w wyniku reakcji utleniania substancji palnych z tlenem w masach powietrza. Podstawą płynów roboczych WRD są strumienie powietrza pochodzące z atmosfery. Zatem urządzenia z silnikami na paliwo przewożą na pokładzie źródła energii (paliwo), ale większość płynów roboczych pobierana jest z otoczenia.

Urządzenia VRD obejmują:

• silniki turboodrzutowe (TRD);
• Przepływ bezpośredni silniki oddychające powietrzem(odrzutowiec);
• Pulsacyjne silniki odrzutowe na powietrze (PvRE);
• Hypersoniczne silniki strumieniowe (silniki scramjet).

W przeciwieństwie do silników oddychających powietrzem, wszystkie składniki płynów roboczych silników rakietowych znajdują się na pokładach pojazdów wyposażonych w silniki rakietowe. Brak pędników wchodzących w interakcję z otoczeniem, a także obecność wszystkich składników płynów roboczych na pokładzie pojazdów sprawia, że ​​silniki rakietowe nadają się do pracy w przestrzeni kosmicznej. Istnieje również kombinacja silników rakietowych, które są rodzajem połączenia dwóch głównych typów.

Krótka historia silnika odrzutowego

Uważa się, że wynalazcą silnika odrzutowego był Hans von Ohain i wybitny niemiecki inżynier-konstruktor Frank Wittle. Pierwszy patent na działający silnik z turbiną gazową otrzymał Frank Whittle w 1930 roku. Jednak pierwszy model pracy zebrał sam Ohain. Pod koniec lata 1939 roku na niebie pojawił się pierwszy samolot odrzutowy – He-178 (Heinkel-178), który był wyposażony w silnik HeS 3 opracowany przez Ohaina.

Jak działa silnik odrzutowy?

Konstrukcja silników odrzutowych jest dość prosta i jednocześnie niezwykle złożona. Z zasady jest to proste. W ten sposób do turbiny zasysane jest powietrze zewnętrzne (w silnikach rakietowych - ciekły tlen). Po czym zaczyna mieszać się z paliwem i palić. Na krawędzi turbiny tworzy się tzw. „płyn roboczy” (wspomniany wcześniej strumień odrzutowy), który napędza samolot lub statek kosmiczny.

Mimo całej swojej prostoty jest to właściwie cała nauka, ponieważ w środku takich silników temperatura pracy może osiągnąć ponad tysiąc stopni Celsjusza. Jednym z najważniejszych problemów w konstrukcji silników turboodrzutowych jest wytwarzanie części niezużywalnych z metali, które same można stopić.

Na początku przed każdą turbiną zawsze znajduje się wentylator, który zasysa masy powietrza z otoczenia do turbin. Wentylatory mają dużą powierzchnię, a także kolosalną liczbę łopatek o specjalnych konfiguracjach, których materiałem jest tytan. Tuż za wentylatorami znajdują się potężne sprężarki, które są niezbędne do wpompowania powietrza pod ogromnym ciśnieniem do komór spalania. Spalanie za komorami spalania mieszanki paliwowo-powietrzne są przesyłane do samej turbiny.

Turbiny składają się z wielu łopatek, na które działa ciśnienie strumieni strumieniowych, które wprawiają turbinę w ruch obrotowy. Następnie turbiny obracają wały, na których zamontowane są wentylatory i sprężarki. W rzeczywistości układ zostaje zamknięty i wymaga jedynie dostarczenia mas paliwa i powietrza.

Za turbinami strumienie kierowane są do dysz. Dysze silników odrzutowych są ostatnią, ale nie najmniej ważną częścią silników odrzutowych. Tworzą bezpośrednie strumienie strumieniowe. Do dysz kierowane są zimne masy powietrza, pompowane przez wentylatory w celu schłodzenia „wnętrza” silników. Przepływy te ograniczają mankiety dysz przed bardzo gorącymi strumieniami i zapobiegają ich topnieniu.

Odchylany wektor ciągu

Silniki odrzutowe mają dysze w szerokiej gamie konfiguracji. Za najbardziej zaawansowane uważa się dysze ruchome umieszczane na silnikach posiadających odchylany wektor ciągu. Można je ściskać i rozszerzać, a także odchylać pod znacznymi kątami – w ten sposób strumienie strumieniowe są bezpośrednio regulowane i kierowane. Dzięki temu samoloty z silnikami posiadającymi zmienny wektor ciągu stają się niezwykle zwrotne, ponieważ procesy manewrowe zachodzą nie tylko w wyniku działania mechanizmów skrzydeł, ale także bezpośrednio przez same silniki.

Rodzaje silników odrzutowych

Istnieje kilka głównych typów silników odrzutowych. Tym samym klasyczny silnik odrzutowy można nazwać silnikiem lotniczym w samolocie F-15. Większość tych silników jest używana głównie w samolotach myśliwskich o szerokiej gamie modyfikacji.

Dwułopatowe silniki turbośmigłowe

W tej odmianie silniki turbośmigłowe Moc turbin przekazywana jest poprzez przekładnie redukcyjne, które obracają klasyczne śmigła. Obecność takich silników pozwala dużym samolotom latać z maksymalnymi dopuszczalnymi prędkościami, a jednocześnie zużywać mniej paliwa lotniczego. Normalna prędkość przelotowa dla samolotów turbośmigłowych może to być 600-800 km/h.

Silniki odrzutowe turbowentylatorowe

Ten typ silnika jest bardziej ekonomiczny w rodzinie klasycznych typów silników. Dom charakterystyczna cecha Różnica między nimi polega na tym, że na wlocie umieszczono wentylatory o dużej średnicy, które dostarczają strumienie powietrza nie tylko do turbin, ale także wytwarzają dość mocne strumienie na zewnątrz nich. W rezultacie zwiększoną wydajność można osiągnąć poprzez poprawę wydajności. Stosowane są w samolotach pasażerskich i dużych samolotach.

Silniki Ramjet

Silnik tego typu działa w taki sposób, że nie wymaga ruchomych części. Masy powietrza wtłaczane są do komory spalania w sposób swobodny, dzięki hamowaniu strumieni powietrza o owiewki otworów wlotowych. Następnie dzieje się to samo, co w zwykłych silnikach odrzutowych, a mianowicie strumienie powietrza mieszają się z paliwem i wypływają z dysz w postaci strumieni. Silniki Ramjet znajdują zastosowanie w pociągach, samolotach, dronach, rakietach, a także można je montować na rowerach czy hulajnogach.

Ruch strumieniowy to proces, w którym jedna z jego części zostaje oddzielona od określonego ciała z określoną prędkością. Siła powstająca w tym przypadku działa sama, bez najmniejszego kontaktu z ciałami zewnętrznymi. Napęd odrzutowy stał się impulsem do stworzenia silnika odrzutowego. Zasada jego działania opiera się właśnie na tej sile. Jak działa taki silnik? Spróbujmy to rozgryźć.

Fakt historyczny

Pomysł wykorzystania napędu odrzutowego, który pozwoliłby pokonać siłę grawitacji Ziemi, wysunął w 1903 roku fenomen nauki rosyjskiej – Ciołkowski. Opublikował całe opracowanie na ten temat, lecz nie potraktowano go poważnie. Konstantin Eduardowicz, doświadczywszy zmiany ustroju politycznego, spędził lata pracy, aby udowodnić wszystkim, że miał rację.

Dziś krąży wiele plotek, że rewolucyjny Kibalchich był pierwszy w tej sprawie. Jednak do czasu publikacji dzieł Ciołkowskiego testament tego człowieka został pogrzebany wraz z Kibalcziczem. Poza tym nie było to dzieło pełnoprawne, a jedynie szkice i szkice - rewolucjonista nie był w stanie zapewnić w swoich pracach wiarygodnych podstaw do obliczeń teoretycznych.

Jak działa siła reakcji?

Aby zrozumieć, jak działa silnik odrzutowy, musisz zrozumieć, jak działa ta siła.

Wyobraźcie sobie więc strzał z dowolnej broni palnej. Ten jasny przykład działanie siły reakcji. Strumień gorącego gazu powstający podczas spalania ładunku w naboju wypycha broń do tyłu. Im silniejszy ładunek, tym silniejszy będzie odrzut.

Wyobraźmy sobie teraz proces zapalenia mieszaniny palnej: zachodzi on stopniowo i w sposób ciągły. Dokładnie tak wygląda zasada działania silnika strumieniowego. Podobnie działa rakieta z silnikiem odrzutowym na paliwo stałe – to najprostsza jej odmiana. Znają go nawet początkujący modelarze rakiet.

Proch czarny był początkowo używany jako paliwo do silników odrzutowych. Silniki odrzutowe, których zasada działania była już bardziej zaawansowana, wymagały paliwa na bazie nitrocelulozy rozpuszczonej w nitroglicerynie. W dużych jednostkach wystrzeliwujących rakiety wynoszące wahadłowce na orbitę stosuje się dziś specjalną mieszankę paliwa polimerowego z nadchloranem amonu jako utleniaczem.

Zasada działania RD

Teraz warto zrozumieć zasadę działania silnika odrzutowego. Aby to zrobić, możesz rozważyć klasykę - silniki na ciecz, które pozostały praktycznie niezmienione od czasów Ciołkowskiego. Jednostki te wykorzystują paliwo i utleniacz.

Ten ostatni wykorzystuje ciekły tlen lub kwas azotowy. Jako paliwo wykorzystuje się naftę. Nowoczesne silniki kriogeniczne na ciecz zużywają ciekły wodór. Utleniony tlenem zwiększa impuls właściwy (nawet o 30 proc.). Pomysł wykorzystania wodoru zrodził się także w głowie Ciołkowskiego. Jednak w tamtym czasie, ze względu na ogromne zagrożenie wybuchem, konieczne było poszukiwanie innego paliwa.

Zasada działania jest następująca. Składniki wchodzą do komory spalania z dwóch oddzielnych zbiorników. Po zmieszaniu zamieniają się w masę, która po spaleniu wydziela ogromną ilość ciepła i ciśnienia dziesiątek tysięcy atmosfer. Utleniacz dostarczany jest do komory spalania. Mieszanka paliwowa Przechodząc pomiędzy podwójnymi ściankami komory i dyszy, chłodzi te elementy. Następnie podgrzane przez ścianki paliwo przepłynie przez ogromną liczbę dysz do strefy zapłonu. Strumień utworzony za pomocą dyszy wybucha. Dzięki temu zapewniony jest moment pchający.

W skrócie zasadę działania silnika odrzutowego można porównać do lampy lutowniczej. Jednak to drugie jest znacznie prostsze. Nie ma innych systemy pomocnicze silnik. A są to sprężarki potrzebne do wytworzenia ciśnienia wtrysku, turbiny, zawory i inne elementy, bez których silnik odrzutowy jest po prostu niemożliwy.

Pomimo tego, że silniki na ciecz zużywają dużo paliwa (zużycie paliwa wynosi około 1000 gramów na 200 kilogramów ładunku), nadal są wykorzystywane jako jednostki napędowe rakiet nośnych i jednostki manewrowe stacji orbitalnych, a także innych statków kosmicznych.

Urządzenie

Typowy silnik odrzutowy jest zbudowany w następujący sposób. Jego głównymi elementami są:

Kompresor;

Komora spalania;

Turbiny;

System wydechowy.

Przyjrzyjmy się tym elementom bardziej szczegółowo. Sprężarka składa się z kilku turbin. Ich zadaniem jest zasysanie i sprężanie powietrza przechodzącego przez łopatki. Podczas procesu sprężania wzrasta temperatura i ciśnienie powietrza. Część tego skompresowane powietrze dostarczany do komory spalania. W nim powietrze miesza się z paliwem i następuje zapłon. Proces ten dodatkowo zwiększa energię cieplną.

Mieszanka opuszcza komorę spalania o godz wysoka prędkość, a następnie rozszerza się. Następnie podąża za kolejną turbiną, której łopatki obracają się pod wpływem gazów. Turbina ta, połączona ze sprężarką umieszczoną z przodu jednostki, wprawia ją w ruch. Przez nie wydostaje się powietrze ogrzane do wysokich temperatur system wydechowy. Temperatura, już dość wysoka, nadal rośnie z powodu efektu dławienia. Następnie powietrze wydostaje się całkowicie.

Silnik samolotu

Samoloty również korzystają z tych silników. Na przykład jednostki turboodrzutowe są instalowane w ogromnych samolotach pasażerskich. Różnią się od konwencjonalnych obecnością dwóch zbiorników. Jeden zawiera paliwo, a drugi utleniacz. Podczas gdy silnik turboodrzutowy przewozi wyłącznie paliwo, powietrze pompowane z atmosfery służy jako utleniacz.

Silnik turboodrzutowy

Zasada działania silnika odrzutowego samolotu opiera się na tej samej sile reakcji i tych samych prawach fizyki. Najważniejszą częścią są łopatki turbiny. Moc końcowa zależy od wielkości ostrza.

To właśnie dzięki turbinom generowany jest ciąg niezbędny do rozpędzenia samolotu. Każde ostrze jest dziesięć razy mocniejsze niż zwykłe ostrza samochodowy silnik spalinowy. Turbiny instaluje się za komorą spalania, gdzie panuje najwyższe ciśnienie. A temperatura tutaj może osiągnąć półtora tysiąca stopni.

Dwutorowa droga kołowania

Jednostki te mają wiele zalet w porównaniu z jednostkami turboodrzutowymi. Przykładowo znacznie mniejsze zużycie paliwa przy tej samej mocy.

Ale sam silnik ma bardziej złożoną konstrukcję i większą wagę.

Zasada działania dwuprzewodowego silnika odrzutowego jest nieco inna. Powietrze wychwycone przez turbinę jest częściowo sprężane i dostarczane do sprężarki w pierwszym obwodzie oraz do nieruchomych łopatek w drugim obwodzie. Turbina pełni funkcję kompresora niskie ciśnienie. W pierwszym obwodzie silnika powietrze jest sprężane i podgrzewane, a następnie dostarczane do komory spalania poprzez sprężarkę wysokociśnieniową. W tym miejscu następuje wymieszanie się z paliwem i zapłon. Tworzą się gazy, które są dostarczane do turbiny wysokiego ciśnienia, dzięki czemu obracają się łopatki turbiny, co z kolei zapewnia ruch obrotowy sprężarki wysokiego ciśnienia. Następnie gazy przechodzą przez turbinę niskociśnieniową. Ten ostatni uruchamia wentylator i w końcu wypływają gazy, tworząc ciąg.

Synchroniczne drogi kołowania

To są silniki elektryczne. Zasada działania synchronicznego silnika reluktancyjnego jest podobna do zasady działania jednostki krokowej. Prąd przemienny jest dostarczany do stojana i wytwarza pole magnetyczne wokół wirnika. Ten ostatni obraca się, ponieważ stara się zminimalizować opór magnetyczny. Te silniki nie mają nic wspólnego z eksploracją kosmosu i startami wahadłowców.

Silniki odrzutowe są obecnie szeroko stosowane w związku z eksploracją kosmosu. Wykorzystuje się je także w rakietach meteorologicznych i wojskowych inny promień działania. Ponadto wszystkie nowoczesne, szybkie samoloty są wyposażone w silniki oddychające powietrzem.

W przestrzeni kosmicznej nie można używać żadnych silników innych niż odrzutowe: nie ma wsparcia (stała ciecz lub gaz), zaczynając od tego statek kosmiczny mógłby dostać awans. Zastosowanie silników odrzutowych w samolotach i rakietach, które nie wykraczają poza atmosferę, wynika z faktu, żeże to silniki odrzutowe mogą zapewnić maksymalną prędkość lotu.

Konstrukcja silnika odrzutowego.

Po prostu opiera się na zasadzie działania: zasysane jest powietrze z zewnątrz (w silnikach rakietowych - ciekły tlen).turbina, tam miesza się z paliwem i spala na końcu turbiny tworząc tzw. „płyn roboczy” (strumień strumieniowy), który porusza samochodem.

Na początku turbiny jest wentylator, który zasysa do turbin powietrze z otoczenia zewnętrznego. Istnieją dwa główne zadania- dolot powietrza pierwotnego i chłodzenie całego silnikasilnik jako całość, poprzez pompowanie powietrza pomiędzy zewnętrzną powłoką silnika a części wewnętrzne. Dzięki temu schładza się komory mieszania i spalania oraz zapobiega ich zapadaniu się.

Za wentylatorem kryje się potężna siła kompresor, który wtłacza powietrze pod wysokim ciśnieniem do komory spalania.

Komora spalania miesza paliwo z powietrzem. Po utworzeniu mieszanki paliwowo-powietrznej następuje jej zapłon. Podczas procesu spalania następuje znaczne nagrzewanie mieszanki i otaczających ją części, a także rozszerzanie objętościowe. Faktycznie, silnik odrzutowy do napędzania wykorzystuje kontrolowaną eksplozję. Komora spalania silnika odrzutowego jest jedną z jego najgorętszych części. Potrzebuje ciągłego intensywnego chłodzenia. Ale to nie wystarczy. Temperatura w nim sięga 2700 stopni, dlatego często jest wykonany z ceramiki.

Za komorą spalania bezpośrednio kierowana jest spalająca się mieszanka paliwowo-powietrzna turbina. Turbina składa się z setek łopatek, na które naciska strumień strumieniowy, powodując obrót turbiny. Turbina z kolei się obraca wał, na którym się znajdują wentylator I kompresor. Tym samym system jest zamknięty i wymaga jedynie zasilania paliwo i powietrze dla jego funkcjonowania.

Istnieją dwie główne klasy silników odrzutowych ciała:

Silniki odrzutowe- silnik odrzutowy, w którym Głównym czynnikiem roboczym jest powietrze atmosferyczne w cyklu termodynamicznym, a także podczas tworzenia ciągu odrzutowego silnika. Silniki takie wykorzystują energię utleniania powietrza palnego pobranego z atmosfery za pomocą tlenu. Płyn roboczy tych silników jest mieszaniną produktówspalanie z innymi składnikami zasysanego powietrza.

Silniki rakietowe- zawierać na pokładzie wszystkie składniki płynu roboczego oraz potrafi pracować w każdym środowisku, w tym w przestrzeni pozbawionej powietrza.

Rodzaje silników odrzutowych.

- Klasyczny silnik odrzutowy- stosowany głównie w samolotach myśliwskich w różnych modyfikacjach.

DO klasyczny silnik odrzutowy

- Turbośmigłowy.

Takie silniki pozwalają dużym samolotom latać z akceptowalną prędkością i zużywać mniej paliwa.

Dwułopatowy silnik turbośmigłowy

- Silnik odrzutowy turbowentylatorowy.

Ten typ silnika jest jego bardziej ekonomicznym kuzynem klasyczny typ. główna różnica polega na tym, że jest on umieszczony na wejściu wentylator o większej średnicy, Do który dostarcza powietrze nie tylko do turbiny, ale takżetworzy dość silny przepływ na zewnątrz. W ten sposób zwiększoną efektywność osiąga się poprzez poprawę wydajności.

Obecnie lotnictwo składa się prawie w 100% z maszyn wykorzystujących elektrownię typu turbina gazowa. Inaczej mówiąc, silniki turbinowe. Jednak pomimo rosnącej popularności podróży lotniczych, niewiele osób wie, jak działa ten brzęczący i gwiżdżący pojemnik wiszący pod skrzydłem tego czy innego samolotu pasażerskiego.

Zasada działania silnik turbinowy gazowy.

Silnik turbinowy, jak silnik tłokowy w każdym samochodzie, należy do silników wewnętrzne spalanie. Obydwa przekształcają energię chemiczną paliwa w energię cieplną poprzez spalanie, a następnie w użyteczną energię mechaniczną. Jednak sposób, w jaki to się dzieje, jest nieco inny. W obu silnikach zachodzą 4 główne procesy: wlot, sprężanie, rozprężanie, wydech. Te. w każdym razie powietrze (z atmosfery) i paliwo (ze zbiorników) najpierw dostają się do silnika, następnie powietrze jest sprężane i wtryskiwane jest do niego paliwo, po czym mieszanka zapala się, dzięki czemu znacznie się rozszerza i ostatecznie zostaje uwolnione do atmosfery. Ze wszystkich tych działań tylko ekspansja wytwarza energię; wszystkie inne są niezbędne do zapewnienia tego działania.

Jaka jest różnica? W silnikach turbinowych wszystkie te procesy zachodzą stale i jednocześnie, ale w różnych częściach silnika, a w silnikach tłokowych - w jednym miejscu, ale w różnym czasie i po kolei. Poza tym im bardziej sprężone powietrze, tym więcej energii można uzyskać podczas spalania, a dziś stopień sprężania silników turbinowych sięga już 35-40:1, czyli tj. Gdy powietrze przepływa przez silnik, zmniejsza się jego objętość i odpowiednio zwiększa swoje ciśnienie 35-40 razy. Dla porównania w silniki tłokowe liczba ta nie przekracza 8-9:1 w najnowocześniejszych i najbardziej zaawansowanych próbkach. W związku z tym, mając równą masę i wymiary, silnik z turbiną gazową jest znacznie mocniejszy i ma współczynnik przydatna akcja jego jest wyższy. To właśnie jest powód powszechnego stosowania silników turbinowych w dzisiejszym lotnictwie.

A teraz więcej o projekcie. W silniku zachodzą cztery wymienione powyżej procesy, które przedstawiono na uproszczonym schemacie pod liczbami:

• wlot powietrza – 1 (wlot powietrza)
• kompresja – 2 (sprężarka)
• mieszanie i zapłon – 3 (komora spalania)
• wydech – 5 (dysza wydechowa)
• Tajemnicza sekcja numer 4 nazywa się turbiną. Jest to integralna część każdego silnika turbinowego, jego celem jest pozyskiwanie energii z gazów wychodzących z komory spalania z ogromnymi prędkościami i znajduje się na tym samym wale ze sprężarką (2), która wprawia go w ruch.

Tworzy to zamknięty cykl. Powietrze dostaje się do silnika, jest sprężane, mieszane z paliwem, zapalane, kierowane na łopatki turbiny, które odbierają do 80% mocy gazów potrzebnych do wirowania sprężarki, a to, co pozostaje, decyduje o ostatecznej mocy silnika, którą można wykorzystać na różne sposoby.

W zależności od sposobu dalszego wykorzystania tej energii, silniki turbogazowe dzielą się na:

• silnik turboodrzutowy
• turbośmigłowy
• turbowentylator
• turbował

Silnik pokazany na powyższym schemacie to tzw silnik turboodrzutowy. Można powiedzieć „czysta” turbina gazowa, ponieważ gazy po przejściu przez turbinę obracającą sprężarkę z dużą prędkością wychodzą z silnika przez dyszę wydechową i w ten sposób popychają samolot do przodu. Takie silniki są obecnie stosowane głównie w szybkich samolotach bojowych.

Turbośmigłowy silniki różnią się od silników turboodrzutowych tym, że je mają dodatkowa sekcja turbina, zwana także turbiną niskiego ciśnienia, składająca się z jednego lub kilku rzędów łopatek, które pobierają energię pozostałą za turbiną sprężarki z gazów i w ten sposób obracają śmigło, które może znajdować się z przodu lub z tyłu silnika. Po drugiej sekcji turbiny spaliny faktycznie wychodzą grawitacyjnie, nie mając praktycznie żadnej energii, więc służą po prostu do ich usunięcia. rury wydechowe. Podobne silniki są stosowane w samolotach poruszających się na małych prędkościach i na małych wysokościach.

Turbofan silniki mają podobną konstrukcję do silników turbośmigłowych, tyle że druga sekcja turbiny nie pobiera całej energii ze spalin, dlatego takie silniki również posiadają dyszę wydechową. Ale główna różnica polega na tym, że turbina niskociśnieniowa napędza wentylator zamknięty w obudowie. Dlatego taki silnik nazywany jest także silnikiem dwuprzewodowym, gdyż powietrze przepływa przez obwód wewnętrzny (sam silnik) i obwód zewnętrzny, który potrzebny jest jedynie do skierowania strumienia powietrza popychającego silnik do przodu. Dlatego mają raczej „pulchny” kształt. To właśnie te silniki są stosowane w większości nowoczesnych samolotów pasażerskich, ponieważ są najbardziej ekonomiczne przy prędkościach bliskich prędkości dźwięku i skuteczne podczas lotów na wysokościach powyżej 7000-8000 m i do 12 000-13 000 m.

Turbował Silniki mają niemal identyczną konstrukcję jak silniki turbośmigłowe, z tą różnicą, że wał połączony z turbiną niskiego ciśnienia wychodzi z silnika i może napędzać absolutnie wszystko. Silniki tego typu stosowane są w helikopterach, gdzie dwa lub trzy silniki napędzają pojedynczy wirnik główny i śmigło ogonowe kompensacyjne. Nawet czołgi takie jak T-80 i amerykański Abrams mają teraz podobne elektrownie.

Silniki turbinowe gazowe są również klasyfikowane według innych oznaki:

• według rodzaju urządzenia wejściowego (regulowane, nieregulowane)
• według typu sprężarki (osiowa, odśrodkowa, osiowo-odśrodkowa)
• według rodzaju ścieżki powietrze-gaz (przepływ bezpośredni, pętla)
• według typu turbiny (liczba stopni, liczba wirników itp.)
• według rodzaju dyszy strumieniowej (regulowana, nieregulowana) itp.

Silnik turboodrzutowy ze sprężarką osiową otrzymane szerokie zastosowanie. Podczas biegania silnik pracuje proces ciągły. Powietrze przechodzi przez dyfuzor, jest zwalniane i dostaje się do sprężarki. Następnie trafia do komory spalania. Paliwo dostarczane jest również do komory poprzez dysze, mieszanka ulega spaleniu, a produkty spalania przemieszczają się przez turbinę. Produkty spalania w łopatkach turbiny rozszerzają się i powodują jej obrót. Następnie gazy z turbiny o obniżonym ciśnieniu dostają się do dyszy strumieniowej i wypływają z dużą prędkością, tworząc ciąg. Maksymalna temperatura występuje także w wodzie komory spalania.

Sprężarka i turbina znajdują się na tym samym wale. Zimne powietrze dostarczane jest w celu schłodzenia produktów spalania. We współczesnych silnikach odrzutowych temperatura pracy może przekroczyć temperaturę topnienia stopów ostrzy roboczych o około 1000°C. Układ chłodzenia części turbiny oraz dobór żaroodpornych i żaroodpornych części silnika to jeden z głównych problemów przy projektowaniu silników odrzutowych wszystkich typów, w tym także turboodrzutowych.

Funkcja silniki turboodrzutowe ze sprężarką odśrodkową to konstrukcja sprężarek. Zasada działania takich silników jest podobna do silników ze sprężarką osiową.

Silnik turbinowy gazowy. Wideo.

Przydatne artykuły na ten temat.

Silniki z turbiną gazową są dość zaawansowane technologicznie i znacznie przewyższają swoimi właściwościami tradycyjne (konwencjonalne) silniki spalinowe. Silniki turbinowe gazowe stosowane są głównie w przemyśle lotniczym. Ale w Branża motoryzacyjna silniki tego typu nie upowszechniły się, co wynika z problemów ze zużyciem przez nie paliwa lotniczego, które jest zbyt drogie dla pojazdów naziemnych. Niemniej jednak na świecie są różne, które są wyposażone w silniki odrzutowe. Nasza internetowa publikacja przeznaczona dla stałych czytelników zdecydowała się dzisiaj opublikować 10 najlepszych (dziesięć) tego naszym zdaniem niesamowitego i potężnego pojazdu.

1) Ciągnik ciągnący Putten

Ciągnik ten można śmiało nazwać szczytem ludzkich osiągnięć. Inżynierowie stworzyli pojazd, który dzięki zaledwie kilku silnikom turbinowym może holować 4,5-tonowy pojazd z zawrotną prędkością.

2) Lokomotywa kolejowa z silnikiem turbinowym

Ten eksperyment inżynierów nigdy nie osiągnął oczekiwanej sławy komercyjnej. Szkoda, oczywiście. W takim pociągu kolejowym zastosowano w szczególności silnik z bombowca strategicznego Convair B-36 „Peacemaker” („Peacemaker” – wyprodukowany w USA). Dzięki temu silnikowi lokomotywa kolejowa mogła rozpędzić się do prędkości 295,6 km/h.

3) Ciąg SSC

W tej chwili inżynierowie w SSC Program Ltd przygotowują się do testów, które ustanowią nowy rekord prędkości na lądzie. Jednak pomimo konstrukcji tego nowego samochodu, oryginalny Thrust SSC, który wcześniej oficjalnie ustanowił światowy rekord prędkości wśród wszystkich pojazdów lądowych pojazdy, również robi ogromne wrażenie.

Moc tego Thrusta SSC wynosi 110 tysięcy KM, co osiągają dwa silniki turbinowe Rolls-Royce. Przypomnijmy naszym czytelnikom, że to samochód odrzutowy w 1997 r. rozpędził się do prędkości 1228 km/h. Tym samym Thrust SSC stał się pierwszym samochodem na świecie, który przekroczył ziemską barierę dźwięku.

4) Volkswagen New Beetle

47-letni entuzjasta motoryzacji Ron Patrick zainstalował w swoim samochodzie modele Volkswagena Chrząszcz silnik rakietowy. Moc tej maszyny po modernizacji wynosiła 1350 KM. Teraz maksymalna prędkość prędkość samochodu wynosi 225 km/h. Ale jest jedna bardzo istotna wada w działaniu takiego silnika. Strumień ten pozostawia po sobie gorący pióropusz o długości 15 metrów.

5) Rosyjska gaśnica „Wielki Wiatr”

Jak ci się podoba stare rosyjskie przysłowie: „Wybijają klin klinem”, pamiętasz to? W naszym przykładzie to przysłowie, co dziwne, faktycznie działa. Przedstawiamy Wam, drodzy czytelnicy, rosyjskie opracowanie „Gaszenie ognia ogniem”. Nie wierzysz mi? Ale to prawda. Podobna instalacja był faktycznie używany w Kuwejcie do gaszenia pożarów ropy podczas wojny w Zatoce Perskiej.

Pojazd ten powstał na bazie T-34, na którym zamontowano dwa silniki odrzutowe z myśliwca MIG-21 (w zestawie). Zasada działania tego pojazdu gaśniczego jest dość prosta – gaszenie odbywa się za pomocą strumieniowych strumieni powietrza wraz z wodą. Silniki od odrzutowiec zostały nieznacznie zmodyfikowane, dokonano tego za pomocą węży, wzdłuż których pod wysokie ciśnienie dostarczono wodę. Podczas pracy silnika turbinowego gazowego na ogień wydobywający się z dysz silnika odrzutowego spadała woda, powodując powstawanie silnej pary, która przemieszczała się z dużą prędkością w dużych strumieniach powietrza.

Metoda ta umożliwiła gaszenie platform wiertniczych. Od płonącej warstwy odcięte zostały same strumienie pary.

6) Samochód wyścigowy STP-Paxton Turbocar

Ten samochód wyścigowy został zaprojektowany przez Kena Wallisa do rywalizacji w wyścigu Indianapolis 500. Ten samochód sportowy po raz pierwszy wziął udział w wyścigu Indy 500 w 1967 roku. Turbina gazowa Samochód i fotel pilota znajdowały się obok siebie. Moment obrotowy został natychmiast przeniesiony na wszystkie cztery koła za pomocą konwertera.

W 1967 roku podczas głównej imprezy samochód ten był pretendentem do zwycięstwa. Jednak na 12 kilometrów przed metą z powodu awarii łożysk samochód opuścił wyścig.

7) Amerykański lodołamacz polarny USCGC Lodołamacz klasy polarnej

Ten potężny lodołamacz może poruszać się wśród lodu, którego grubość może sięgać 6 metrów. Lodołamacz jest wyposażony w 6 silniki Diesla o łącznej mocy 18 tys. KM, a także trzy silniki turbinowe firmy Pratt & Whitney o łącznej mocy 75 tys. KM. Jednak pomimo ogromnej mocy wszystkich elektrowni prędkość lodołamacza nie jest wysoka. Ale w przypadku tego pojazdu najważniejsza nie jest prędkość.

8) Pojazd do letniego saneczkarstwa

Jeśli nie masz zupełnie instynktu samozachowawczego, to ten pojazd będzie dla Ciebie idealny na zaczerpnięcie ogromnej dawki adrenaliny. Ten niezwykły pojazd posiada mały silnik turbinowy. Dzięki niemu w 2007 roku nieustraszonemu sportowcowi udało się rozpędzić do prędkości 180 km/h. Ale to nic. w porównaniu z innym Australijczykiem, który przygotowuje dla siebie podobny pojazd, a to wszystko po to, aby ustanowić rekord świata. Plan tego człowieka zakłada rozpędzenie się na desce z silnikiem turbinowym do prędkości 480 km/h.

9) Superbike turbinowy MTT

Firma MTT zdecydowała się wyposażyć swój motocykl silnik turbinowy gazowy. Ostatecznie włączone tylne koło Przenoszona jest moc 286 KM. Taki silnik odrzutowy wyprodukowała firma „ Rolls Royce’a„Jay Leno ma już dziś taki superbike. Według niego jazda takim pojazdem jest jednocześnie przerażająca i interesująca.

Największym niebezpieczeństwem dla każdego motocyklisty, który znajdzie się za kierownicą takiego motocykla, jest utrzymanie jego stabilności podczas przyspieszania i pamiętaj o odpowiednim hamowaniu.

10) Odśnieżarka

Czy wiecie, drodzy przyjaciele, gdzie najczęściej lądują stare silniki odrzutowe po wymontowaniu z samolotów? Nie wiem? Bardzo często w wielu krajach świata wykorzystuje się je w przemyśle kolejowym, wykorzystuje się je do czyszczenia tory kolejowe od padającego śniegu.

Dodatkowo podobne odśnieżanie pojazdy są również stosowane na pasach startowych lotnisk i wszędzie tam, gdzie jest to wymagane krótkoterminowe usunąć zaspy śniegu z określonego obszaru.