2 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Что такое кпд авиационного двигателя

Турбиностроение

  1. Турбостроение: основные направления
  2. Турбиностроение в России
  3. Инновации в турбостроении и пути дальнейшего развития отрасли

Турбиностроение (турбостроение) – это отрасль машиностроения, специалисты которой занимаются разработкой и строительством энергетических турбин, преобразующих ресурс входящего рабочего тела в механическую работу генератора энергии.

Паровые авиа двигатели

Паровые авиа двигатели практически не нашли своего практического применения в авиации из-за низкого КПД своей работы. Главным принципом работы парового авиационного двигателя является преобразование возвратно-поступательного движения поршней во вращательное движение винтов за счёт энергии пара.

Стоит отметить, что первоначально паровые авиа двигатели предполагалось использовать на заре авиации, когда источник пара был наиболее доступным, однако из-за массивности своей конструкции паровые двигатели не смогли поднимать воздушные суда.

Вентилятор — на свободу!

В середине 1980-х в небе над калифорнийской пустыней Мохаве можно было видеть очень странный летательный аппарат. Вернее, сам аппарат имел знакомые очертания пассажирского лайнера MD-80, вот только один из его двигателей был обычным «турбовентилятором», а другой имел на заднем конце двухрядный винт. Разумеется, никто бы не пустил такой гибрид в рейс, и над пустыней взлетала и садилась всего лишь летающая лаборатория MD-81, на которой испытывался двигатель GE-36 типа Ultra High Bypass (UHB, ультравысокая двухконтурность), произведенный корпорацией General Electric. Другое название силовой установки — Unducted Fan (UDF, «вентилятор без обтекателя»). Собственно, этим о конструкции двигателя все сказано. Для радикального повышения степени двухконтурности вентилятор значительно увеличили в диаметре, при этом ради снижения веса и лобового сопротивления с него сняли кольцевой обтекатель.

Нетрудно заметить, что в этом случае вентилятор фактически становится воздушным винтом (в случае с UDF- толкающим), а двигатель, который на Западе называют propfan, а в нашей литературе винтовентиляторным, обнаруживает родство со старым добрым турбовинтовым мотором.

То, что турбовинтовые двигатели экономичнее турбореактивных, было известно и ранее. В гражданской авиации от них почти повсеместно отказались лишь по двум причинам. Первая — высокий уровень шума, создаваемого винтом. Вторая — скоростные ограничения. Дело в том, что при увеличении скорости вращения винта до такого значения, при котором концы лопастей приближаются к скорости звука, эффективность винта резко падает и дальнейшее повышение числа оборотов не дает адекватного прироста тяги. Таким образом, скоростной барьер турбовинтовых самолетов — примерно 650−700 км/ч.

UDF компании GE-36 как раз имел задачу преодоления скоростных ограничений для винтовых моторов, что позволило бы ему на равных конкурировать с турбовентиляторными двигателями. Этому способствовали, во-первых, саблевидные лопасти винта — такая форма позволяет справляться с возникающим при сверхзвуковом движении кончиков лопастей «волновым кризисом». Кроме того, в конструкции был применен биротативный винт (он же вентилятор). Это означало, что пропеллер состоял из двух рабочих колес (по восемь лопастей на каждом), вращавшихся в противоположные стороны. Биротативная схема значительно повышает эффективность винта — масса отбрасываемого назад воздуха увеличивается и соответственно растет тяга. Испытания показали, что двигатель новой конструкции по показателям топливной эффективности может на 30−35% превзойти «турбовентиляторы».

Читать еще:  Что означает чипануть двигатель

Заключение

На основании проведенной работы и полученных результатов исследования газотурбинных установок на базе конвертированных АГТД, можно сделать следующие выводы:

1. Эффективным направлением развития теплоэнергетики Беларуси является децентрализация энергоснабжения с применением конвертированных АГТД, и наиболее эффективной оказывается комбинированная выработка теплоты и электроэнергии.

2. Установка АГТД может работать как автономно, так и в составе крупных промышленных предприятий и крупных ТЭЦ, как резерв для принятия пиковых нагрузок, имеет небольшой срок окупаемости и сокращенные сроки монтажа. Нет сомнений, что данная технология имеет перспективу развития в нашей стране.

Литература

1. Хусаинов Р.Р. Работа ТЭЦ в условиях оптового рынка электрической энергии // Энергетик. — 2008. — № 6. — С. 5-9.

2. Назаров В.И. К вопросу расчета обобщенных показателей на ТЭЦ // Энергетика. — 2007. — № 6. — С. 65-68.

3. Уваров В.В. Газовые турбины и газотурбинные установки — М.: Высш. шк., 1970. — 320 с.

4. Самсонов В.С. Экономика предприятий энергетического комплекса — М.: Высш. шк., 2003. — 416 с.

6. Ковалев Л.И. Выбор критерия эффективности при строительстве мини-ТЭЦ//Энергоэффективность. — 2008. — № 3. — С. 10-12.

7. Ковалев Л.И. Дешевизна малой энергетики — миф или реальность?//Мировая энергетика. — 2008. — № 11. — С. 54-55.

Авиационный ГТД «Климов ГТД-350» для вертолета Ми-2

Впервые разработка ГТД-350 началась еще в 1959 году в ОКБ-117 под начальством конструктора С.П. Изотова. Изначально задача состояла в разработке малого двигателя для вертолета МИ-2.

На этапе проектирования были применены экспериментальные установки, использован метод поузловой доводки. В процессе исследования созданы методики расчета малогабаритных лопаточных аппаратов, проводились конструктивные мероприятия по демпфированию высокооборотных роторов. Первые образцы рабочей модели двигателя появились в 1961 году. Воздушные испытания вертолета Ми-2 с ГТД-350 впервые были проведены 22 сентября 1961 года. По результатам испытаний, два вертолетных двигателя разнесли в стороны, переоснастив трансмиссию.

Государственную сертификацию двигатель прошел в 1963 году. Серийное производство открылось в польском городе Жешув в 1964 году под руководством советских специалистов и продолжалось до 1990 года.

Малый газотурбинный двигатель отечественного производства ГТД-350 имеет следующие ТТХ:

— вес: 139 кг;
— габариты: 1385 х 626 х 760 мм;
— номинальная мощность на валу свободной турбины: 400 л.с.(295 кВт);
— частота вращения свободной турбины: 24000;
— диапазон рабочих температур -60…+60 ºC;
— удельный расход топлива 0,5 кг/кВт час;
— топливо — керосин;
— мощность крейсерская: 265 л.с;
— мощность взлётная: 400 л.с.

Читать еще:  Что определяют при диагностики двигателя

В целях безопасности полетов на вертолет Ми-2 устанавливают 2 двигателя. Спаренная установка позволяет воздушному судну благополучно завершить полет в случае отказа одной из силовых установок.

ГТД — 350 на данный момент морально устарел, в современной малой авиации нужны более можные, надежные и дешевые газотурбинные двигатели. На современный момент новый и перспективным отечественным двигателем является МД-120, корпорации «Салют». Масса двигателя — 35кг, тяга двигателя 120кгс.

Общая схема

Конструктивная схема ГТД-350 несколько необычна за счет расположения камеры сгорания не сразу за компрессором, как в стандартных образцах, а за турбиной. При этом турбина приложена к компрессору. Такая необычная компоновка узлов сокращает длину силовых валов двигателя, следовательно, снижает вес агрегата и позволяет достичь высоких оборотов ротора и экономичности.

В процессе работы двигателя, воздух поступает через ВНА, проходит ступени осевого компрессора, центробежную ступень и достигает воздухосборной улитки. Оттуда, по двум трубам воздух подается в заднюю часть двигателя к камере сгорания, где меняет направление потока на противоположное и поступает на турбинные колеса. Основные узлы ГТД-350: компрессор, камера сгорания, турбина, газосборник и редуктор. Системы двигателя представлены: смазочной, регулировочной и противообледенительной.

Агрегат расчленен на самостоятельные узлы, что позволяет производить отдельные запчасти и обеспечивать их быстрый ремонт. Двигатель постоянно дорабатывается и на сегодняшний день его модификацией и производством занимается ОАО «Климов». Первоначальный ресурс ГТД-350 составлял всего 200 часов, но в процессе модификации был постепенно доведен до 1000 часов. На картинке представлена общая смеха механической связи всех узлов и агрегатов.

Система впрыска должна обеспечивать следущее:

  • равномерно распределять подачу воды между цилиндрами;
  • автоматически запускаться к нужному моменту;
  • иметь возможность перекрыть воду, когда она не нужна;
  • или предупредить водителя или понизить мощность двигателя (за счет снижения наддува), когда вода кончается;
  • быть очень надежной.

Многие системы, которые доводилось видеть не удволетворяют указанным выше критериям.

Чтобы система была эффективной, подача воды должна меняться в зависимости от воздушного потока. Другими словами поток воды должен соотвествовать потоку воздуха. Маленькое количество воды должно быть на малых нагрузках, и больше на больших. Если подача воды контролируется достаточно точно, то максимальное количество должно быть на пике момента.

Вода должны подаваться в очень хорошо распыленном виде. Это способствует созданию маленьких капель, что увеличивает площадь соприкосновения. Маленькие капли также имеют меньше шансов «упасть» с воздуха и намочить стенки впускного коллектора, что может вызвать неравномерное распределение воды по цилиндрам. Капли маленького размера — требуют применения насоса с высоким давлением и правильного дизайна форсунки.

Читать еще:  Что такое малокубатурный двигатель

Английская компания Aquamist специализируется на изготовлении таких систем. Они производят свои собственные насосы, которые работают с низким потоком, но высоким давлением. Насос использует двойной цикл, сначала вода затягивается, а потом выпускается через клапан, это обеспечивает потом примерно 160 кубиков в минуту при давлении порядка 3 бар. Насос имеет встроенную электронику для контроля цикла.

Как альтернативу насосу можно использовать давление наддува, для этого поступаюший воздух надо прогонять через специальную форсунку. В таком случае подключение воды осуществляется до компрессора. В таком случае, требования к форсунке будут очень высоки, чтобы избежать больших капель. Однако такой метод себя не зарекомендовал, так как со временем компрессор приходит в негодность (на лопастях крыльчатки образуется налет).

Вообще же впрыск воды можно осуществлять в разных местах. В атмосферных автомобилях форсунка располагается обычно рядом с дроссельной заслонкой (до неё). В турбированных же автомобилях выбор шире:

  • до компрессора;
  • после компрессора, но до интеркулера;
  • после интеркулера.

Устанавливать форсунку нужно либо до дроссельной заслонки, либо после, вообще же лучше-подобрать оптимальное расположение опытным путем. На самолетных двигателях к примеру встречается до 18 форсунок установленных рядом с выходом из турбины. Количество подаваемой воды нужно правильно дозировать, обычно это 20-30 процентов от веса жидкости (бензин + вода). Систему нужно настроить так, чтобы вода подавалась только при большом потоке воздуха.

Впрыск воды — очень эффективное средство борьбы с детонацией, и при этом не уменьшается воздушный поток. Систему довольно легко установить, так как компоненты можно распределить, наибольший недостаток — это наличие резервуара с водой, к тому же его еще приходится периодически заправлять. Кроме того, такая система снижает выброс вредных веществ в атмосферу, даёт возможность использовать топливо с более низким октановым числом, ну и служит хорошим средством для экономии (снижается расход топлива).

В данной статье мы ознакомились в впрыском воды. Если Вы желаете купить радар-детектор в интернет-магазине. Компания Radartech готова предоставить антирадары оптом и в розницу. Мы является официальным производителем, поэтому цены на антирадары ниже именно на нашем сайте. Хотя Вы можете обратиться и к официальным дилерам радар-детекторов Radartech Pilot 21RS plus, Pilot 21 R(S) и прочих моделей антирадаров Радартех в Москве и по России.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector