Газотурбинные двигатели. Газотурбинный двигатель автомобиля


Газотурбинные двигатели | Устройство автомобиля

 

Как устроен и работает газотурбинный двигатель?

Газотурбинный двигатель (рис.8) состоит из камеры сгорания 7, в которой установлены свеча зажигания 6 и форсунка 5; турбинного колеса 10 с лопатками 9, установленного на одном валу с компрессором 2; понижающего редуктора 11; теплообменника 4; выпускного трубопровода 12; впускного канала 1; диффузора 3 и сопла 8.

Рис.8. Газотурбинный двигатель.

Работа такого двигателя заключается в следующем. При вращении вала компрессора 2 его лопасти захватывают воздух, проходящий через впускной канал 1. Компрессор увеличивает скорость движения воздуха до 400-500 м/с и нагнетает его в диффузор 3, на выходе из которого скорость воздуха уменьшается, а давление повышается. Затем воздух поступает в теплообменник 4, где подогревается теплом отработавших газов, которые омывают набивку теплообменника. Подогретый воздух поступает в камеру сгорания, туда же беспрерывным потоком через форсунку 5 подается жидкое топливо в мелкораспыленном виде. В камере сгорания топливо испаряется, смешивается с воздухом и образует горючую смесь, которая воспламеняется электрической искрой с помощью свечи зажигания 6. Давление в камере сгорания нарастает, нагретые газы, проходя через сопло 8, увеличивают скорость движения и попадают на лопатки 9 турбинного колеса 10, приводя его во вращательное движение. Крутящий момент передается через понижающий редуктор 11 на трансмиссию автомобиля. Отработавшие газы по каналу 12 проходят через набивку теплообменника 4, подогревают воздух и выходят в атмосферу. В газотурбинном двигателе крутящий момент образуется непосредственно на колесе турбины, что позволяет выполнять двигатель более компактным, при небольших размерах и массе. Отсутствие вспомогательных ходов и непрерывность рабочего процесса позволяют получить большие мощности при небольших размерах газовых турбин, а отсутствие кривошипно-шатунного и газораспределительного механизмов исключает по сравнению о поршневыми двигателями неравномерность вращения вала двигателя. Кроме того, газотурбинные двигатели могут работать на любом жидком или газообразном топливе, легко пускаются при низких температурах, их отработавшие газы менее токсичны, так как сгорание происходит стабильно.

Какие недостатки имеют газотурбинные двигатели?

Это высокая стоимость жаропрочных материалов, необходимость в понижающем редукторе, сложность изготовления, высокая требовательность к очистке воздуха, поступающего в камеру сгорания, недостаточная экономичность. Однако работы над их усовершенствованием ведутся как в нашей стране, так и за рубежом.

***Проверьте свои знания и ответьте на контрольные вопросы по теме «Мощность и экономичность поршневых двигателей внутреннего сгорания»

воздух, газотурбинный, двигатель, камера, сгорание

Смотрите также:

avtomobil-1.ru

Газотурбинный двигатель - это... Что такое Газотурбинный двигатель?

Газотурбинный двигатель (ГТД) — тепловой двигатель, в котором газ сжимается и нагревается, а затем энергия сжатого и нагретого газа преобразуется в механическую работу на валу газовой турбины.

В отличие от поршневого двигателя, в ГТД процессы происходят в потоке движущегося газа.

Сжатый атмосферный воздух из компрессора поступает в камеру сгорания, туда же подаётся топливо, которое, сгорая, образует большое количество продуктов сгорания под высоким давлением. Затем в газовой турбине энергия газообразных продуктов сгорания преобразуется в механическую работу за счёт вращения струёй газа лопаток, часть которой расходуется на сжатие воздуха в компрессоре. Остальная часть работы передаётся на приводимый агрегат. Работа, потребляемая этим агрегатом, является полезной работой ГТД. Газотурбинные двигатели имеют самую большую удельную мощность среди ДВС, до 6 кВт/кг.

В качестве топлива могут использоваться любое горючее, которое можно диспергировать: бензин, керосин, дизельное топливо, мазут, природный газ, судовое топливо, водяной газ, спирт и измельченный уголь.

Основные принципы работы

В этом разделе не хватает ссылок на источники информации. Информация должна быть проверяема, иначе она может быть поставлена под сомнение и удалена. Вы можете отредактировать эту статью, добавив ссылки на авторитетные источники. Эта отметка установлена 11 ноября 2011.

Как и во всех циклических тепловых двигателях, чем выше температура сгорания, тем выше КПД. Сдерживающим фактором является способность стали, никеля, керамики или других материалов, из которых состоит двигатель, выдерживать температуру и давление. Значительная часть инженерных разработок направлена на то, чтобы отводить тепло от частей турбины. Большинство турбин также пытаются рекуперировать тепло выхлопных газов, которое, в противном случае, теряется впустую. Рекуператоры — это теплообменники, которые передают тепло выхлопных газов сжатому воздуху перед сгоранием. При комбинированном цикле тепло передается системам паровых турбин. И при комбинированном производстве тепла и электроэнергии (когенерация) отработанное тепло используется для производства горячей воды.

Как правило, чем меньше двигатель, тем выше должна быть частота вращения вала(ов), необходимая для поддержания максимальной линейной скорости лопаток.[источник не указан 404 дня] Максимальная скорость турбинных лопаток определяет максимальное давление, которое может быть достигнуто, что приводит к получению максимальной мощности, независимо от размера двигателя. Реактивный двигатель вращается с частотой около 10000 об/мин и микро-турбина — с частотой около 100000 об/мин.[источник не указан 404 дня]

Авиационные двигатели также часто используются для генерации электрической мощности, благодаря их способности запускаться, останавливаться и изменять нагрузку быстрее, чем промышленные машины.[источник не указан 404 дня]

Типы газотурбинных двигателей

Схема турбореактивного двигателя

Воздушно-реактивный двигатель — газовый двигатель, оптимизированный для получения тяги от выхлопных газов или от туннельного вентилятора, присоединенного к газовой турбине.[источник не указан 404 дня] Реактивные двигатели, которые производят тягу, главным образом, от прямого импульса выхлопных газов, часто называются турбореактивными, в то время, как те, которые создают тягу от туннельного вентилятора, часто называются турбовентиляторными.[источник не указан 404 дня]

Одновальные и многовальные двигатели

Простейший газотурбинный двигатель имеет только одну турбину, которая приводит компрессор и одновременно является источником полезной мощности. Это накладывает ограничение на режимы работы двигателя.

Иногда двигатель выполняется многовальным. В этом случае имеется несколько последовательно стоящих турбин, каждая из которых приводит свой вал. Турбина высокого давления (первая после камеры сгорания) всегда приводит компрессор двигателя, а последующие могут приводить как внешнюю нагрузку (винты вертолёта или корабля, мощные электрогенераторы и т. д.), так и дополнительные компрессоры самого двигателя, расположенные перед основным.

Преимущество многовального двигателя в том, что каждая турбина работает при оптимальном числе оборотов и нагрузке. При нагрузке, приводимой от вала одновального двигателя, была бы очень плоха приемистость двигателя, то есть способность к быстрой раскрутке, так как турбине требуется поставлять мощность и для обеспечения двигателя большим количеством воздуха (мощность ограничивается количеством воздуха), и для разгона нагрузки. При двухвальной схеме легкий ротор высокого давления быстро выходит на режим, обеспечивая двигатель воздухом, а турбину низкого давления большим количеством газов для разгона. Также есть возможность использовать менее мощный стартер для разгона при пуске только ротора высокого давления.

Турбореактивный двигатель

Схема турбореактивного двигателя: 1 — входное устройство; 2 — осевой компрессор; 3 — камера сгорания; 4 — рабочие лопатки турбины; 5 — сопло.

В полёте поток воздуха тормозится во входном устройстве перед компрессором, в результате чего его температура и давление повышается. На земле во входном устройстве воздух ускоряется, его температура и давление снижаются.

Проходя через компрессор, воздух сжимается, его давление повышается в 10—45 раз, возрастает его температура. Компрессоры газотурбинных двигателей делятся на осевые и центробежные. В наши дни в двигателях наиболее распространены многоступенчатые осевые компрессоры. Центробежные компрессоры, как правило, применяются в малогабаритных силовых установках.

Далее сжатый воздух попадает в камеру сгорания, в так называемые жаровые трубы, либо в кольцевую камеру сгорания, которая не состоит из отдельных труб, а является цельным кольцевым элементом. В наши дни кольцевые камеры сгорания являются наиболее распространёнными. Трубчатые камеры сгорания используются гораздо реже, в основном на военных самолётах. Воздух на входе в камеру сгорания разделяется на первичный, вторичный и третичный. Первичный воздух поступает в камеру сгорания через специальное окно в передней части, по центру которого расположен фланец крепления форсунки и участвует непосредственно в окислении (сгорании) топлива (формировании топливо-воздушной смеси). Вторичный воздух поступает в камеру сгорания сквозь отверстия в стенках жаровой трубы, охлаждая, придавая форму факелу и не участвуя в горении. Третичный воздух подаётся в камеру сгорания уже на выходе из неё, для выравнивания поля температур. При работе двигателя в передней части жаровой трубы всегда вращается вихрь раскалённого газа (что обусловлено специальной формой передней части жаровой трубы), постоянно поджигающего формируемую топливовоздушную смесь, происходит сгорание топлива (керосина, газа), поступающего через форсунки в парообразном состоянии.

Газовоздушная смесь расширяется и часть её энергии преобразуется в турбине через рабочие лопатки в механическую энергию вращения основного вала. Эта энергия расходуется, в первую очередь, на работу компрессора, а также используется для привода агрегатов двигателя (топливных подкачивающих насосов, масляных насосов и т. п.) и привода электрогенераторов, обеспечивающих энергией различные бортовые системы.

Основная часть энергии расширяющейся газовоздушной смеси идёт на ускорение газового потока в сопле и создание реактивной тяги.

Чем выше температура сгорания, тем выше КПД двигателя. Для предупреждения разрушения деталей двигателя используют жаропрочные сплавы, оснащённые системами охлаждения, и термобарьерные покрытия.

Турбореактивный двигатель с форсажной камерой

Турбореактивный двигатель с форсажной камерой (ТРДФ) — модификация ТРД, применяемая в основном на сверхзвуковых самолётах. Между турбиной и соплом устанавливается дополнительная форсажная камера, в которой сжигается дополнительное горючее. В результате происходит увеличение тяги (форсаж) до 50%, но расход топлива резко возрастает. Двигатели с форсажной камерой, как правило, не используются в коммерческой авиации по причине их низкой экономичности.

«Основные параметры турбореактивных двигателей различных поколений» Поколение/период Т-ра газаперед турбиной°C Степень сжатиягаза, πк* Характерныепредставители Где установлены
1 поколение1943-1949 гг. 730-780 3-6 BMW 003, Jumo 004 Me 262, Ar 234, He 162
2 поколение1950-1960 гг. 880-980 7-13 J 79, Р11-300 F-104, F4, МиГ-21
3 поколение1960-1970 гг. 1030-1180 16-20 TF 30, J 58, АЛ 21Ф F-111, SR 71,МиГ-23Б, Су-24
4 поколение1970-1980 гг. 1200-1400 21-25 F 100, F 110, F404,РД-33, АЛ-31Ф F-15, F-16,МиГ-29, Су-27
5 поколение2000-2020 гг. 1500-1650 25-30 F119-PW-100, EJ200,F414, АЛ-41Ф F-22, F-35,ПАК ФА

Начиная с 4-го поколения рабочие лопатки турбины выполняются из монокристаллических сплавов, охлаждаемые.

Турбовинтовой двигатель

Схема турбовинтового двигателя: 1 — воздушный винт; 2 — редуктор; 3 — турбокомпрессор.

В турбовинтовом двигателе (ТВД) основное тяговое усилие обеспечивает воздушный винт, соединённый через редуктор с валом турбокомпрессора. Для этого используется турбина с увеличенным числом ступеней, так что расширение газа в турбине происходит почти полностью и только 10—15 % тяги обеспечивается за счёт газовой струи.

Турбовинтовые двигатели гораздо более экономичны на малых скоростях полёта и широко используются для самолётов, имеющих большую грузоподъёмность и дальность полёта. Крейсерская скорость самолётов, оснащённых ТВД, 600—800 км/ч.

Турбовальный двигатель

Турбовальный двигатель (ТВаД) — газотурбинный двигатель, у которого вся развиваемая мощность через выходной вал передается потребителю. Основная область применения — силовые установки вертолетов.

Двухконтурные двигатели

Дальнейшее повышение эффективности двигателей связано с появлением так называемого внешнего контура. Часть избыточной мощности турбины передаётся компрессору низкого давления на входе двигателя.

Двухконтурный турбореактивный двигатель

Схема турбореактивного двухконтурного двигателя (ТРДД) со смешением потоков: 1 — компрессор низкого давления; 2 — внутренний контур; 3 — выходной поток внутреннего контура; 4 — выходной поток внешнего контура.

В турбореактивном двухконтурном двигателе (ТРДД) воздушный поток попадает в компрессор низкого давления, после чего часть потока проходит по обычной схеме через турбокомпрессор, а остальная часть (холодная) проходит через внешний контур и выбрасывается без сгорания, создавая дополнительную тягу. В результате снижается температура выходного газа, снижается расход топлива и уменьшается шум двигателя. Отношение количества воздуха, прошедшего через внешний контур, к количеству прошедшего через внутренний контур воздуха называется степенью двухконтурности (m). При степени двухконтурности <4 потоки контуров на выходе, как правило, смешиваются и выбрасываются через общее сопло, если m>4 — потоки выбрасываются раздельно, так как из-за значительной разности давлений и скоростей смешение затруднительно.

Двигатели с малой степенью двухконтурности (m<2) применяются для сверхзвуковых самолётов, двигатели с m>2 для дозвуковых пассажирских и транспортных самолётов.

Турбовентиляторный двигатель

Схема турбореактивного двухконтурного двигателя без смешения потоков (Турбовентиляторного двигателя): 1 — вентилятор; 2 — защитный обтекатель; 3 — турбокомпрессор; 4 — выходной поток внутреннего контура; 5 — выходной поток внешнего контура.

Турбовентиляторный реактивный двигатель (ТВРД) — это ТРДД со степенью двухконтурности m=2—10. Здесь компрессор низкого давления преобразуется в вентилятор, отличающийся от компрессора меньшим числом ступеней и большим диаметром, и горячая струя практически не смешивается с холодной.

Турбовинтовентиляторный двигатель

Дальнейшим развитием ТВРД с увеличением степени двухконтурности m=20—90 является турбовинтовентиляторный двигатель (ТВВД). В отличие от турбовинтового двигателя, лопасти двигателя ТВВД имеют саблевидную форму, что позволяет перенаправить часть воздушного потока в компрессор и повысить давление на входе компрессора. Такой двигатель получил название винтовентилятор и может быть как открытым, так и закапотированным кольцевым обтекателем. Второе отличие — винтовентилятор приводится от турбины не напрямую, как вентилятор, а через редуктор.

Вспомогательная силовая установка

Вспомогательная силовая установка (ВСУ) — небольшой газотурбинный двигатель, являющийся дополнительным источником мощности, например, для запуска маршевых двигателей самолетов. ВСУ обеспечивает бортовые системы сжатым воздухом ( в том числе для вентиляции салона), электроэнергией и создает давление в гидросистеме летательного аппарата.

Судовые установки

Используются в судовой промышленности для снижения веса. GE LM2500 и LM6000 — две характерных модели этого типа машин.

Наземные двигательные установки

Другие модификации газотурбинных двигателей используются в качестве силовых установок на судах (газотурбоходы), железнодорожном (газотурбовозы) и другом наземном транспорте, а также на электростанциях, в том числе, передвижных, и для перекачки природного газа. Принцип работы практически не отличается от турбовинтовых двигателей.

Газовая турбина с замкнутым циклом

В газовой турбине с замкнутым циклом рабочий газ циркулирует без контакта с окружающей средой. Нагрев (перед турбиной) и охлаждение (перед компрессором) газа производится в теплообменниках. Такая система позволяет использовать любой источник тепла (например, газоохлаждаемый ядерный реактор). Если в качестве источника тепла используется сгорание топлива, то такое устройство называют турбиной внешнего сгорания. На практике газовые турбины с замкнутым циклом используются редко.

Газовая турбина с внешним сгоранием

В этом разделе не хватает ссылок на источники информации. Информация должна быть проверяема, иначе она может быть поставлена под сомнение и удалена. Вы можете отредактировать эту статью, добавив ссылки на авторитетные источники. Эта отметка установлена 11 ноября 2011.

Большинство газовых турбин представляют собой двигатели внутреннего сгорания, но также возможно построить газовую турбину внешнего сгорания, которая, фактически, является турбинной версией теплового двигателя.[источник не указан 404 дня]

При внешнем сгорании в качестве топлива используется пылевидный уголь или мелкоистолченная биомасса (например, опилки). Внешнее сжигание газа используется как непосредственно, так и косвенно. В прямой системе, продукты сгорания проходят сквозь турбину. В косвенной системе, используется теплообменник и чистый воздух проходит сквозь турбину. Тепловой КПД ниже в системе внешнего сгорания косвенного типа, однако лопасти не подвергаются воздействию продуктов сгорания.

Использование в наземных транспортных средствах

В этом разделе не хватает ссылок на источники информации. Информация должна быть проверяема, иначе она может быть поставлена под сомнение и удалена. Вы можете отредактировать эту статью, добавив ссылки на авторитетные источники. Эта отметка установлена 11 ноября 2011.
Rover JET1 STP Oil Treatment Special на выставке в зале славы музея трассы Indianapolis Motor Speedway показана вместе с газовой турбиной Pratt & Whitney. A 1968 Howmet TX — единственная в истории турбина, принесшая победу в автомобильной гонке.

Газовые турбины используются в кораблях, локомотивах и танках. Множество экспериментов проводилось с автомобилями, оснащенными газовыми турбинами.

В 1950 году дизайнер Ф.Р. Белл и главный инженер Морис Вилкс в британской компании Rover Company анонсировал первый автомобиль с приводом от газотурбинного двигателя. Двухместный JET1 имел двигатель, расположенный позади сидений, решетки воздухозаборника по обеим сторонам машины, и выхлопные отверстия на верхней части хвоста. В ходе испытаний автомобиль достиг максимальной скорости 140 км/ч, на скорости турбины 50000 об/мин. Автомобиль работал на бензине, парафиновом или дизельном маслах, но проблемы с потреблением топлива оказались непреодолимыми для производства автомобилей. В настоящее время он выставлен в Лондоне в Музее Науки.

Команды Rover и British Racing Motors (BRM) (Формула-1) объединили усилия для создания Rover-BRM, авто, с приводом от газовых турбин, которое приняло участие в гонке 24 часа Ле-Мана 1963 года, управляемое Грэмом Хиллом и Гитнером Ричи. Оно имело среднюю скорость - 107,8 миль/ч (173 км/ч), а максимальную скорость - 142 миль/ч (229 км/ч). Американские компании Ray Heppenstall, Howmet Corporation и McKee Engineering объединились для совместной разработки собственных газотурбинных спортивных автомобилей в 1968 году, Howmet TX приняла участие в нескольких американских и европейских гонках, в том числе завоевав две победы, а также принимала участие в гонке 24 часа Ле-Мана 1968 года. Автомобили использовали газовые турбины Continental Motors Company, благодаря которым, в конечном итоге, ФИА было установлено шесть посадочных скоростей для машин с приводом от турбин.

На гонках автомобилей с открытыми колёсами, революционное полноприводное авто 1967 года STP Oil Treatment Special с приводом от турбины, специально подобранной легендой гонок Эндрю Гранателли и управляемое Парнелли Джонсом, почти выиграло в гонке "Инди-500"; авто с турбиной STP компании Pratt & Whitney обгоняло почти на круг авто, шедшее вторым, когда у него неожиданно отказала коробка передач за три круга до финишной черты. В 1971 глава компании Lotus Колин Чепмен представил авто Lotus 56B F1, с приводом от газовой турбины Pratt & Whitney. У Чепмена была репутация создателя машин-победителей, но он вынужден был отказаться от этого проекта из-за многочисленных проблем с инерционностью турбин (турболагом).

Оригинальная серия концептуальных авто General Motors Firebird была разработана для автовыставки Моторама 1953, 1956, 1959 годов, с приводом от газовых турбин.

Использование в танках

Первые исследования в области применения газовой турбины в танках проводились в Германии Управлением вооруженных сухопутных сил начиная с середины 1944 года. Первым массовым танком, на котором устанавливали газотурбинный двигатель стал С-танк. Газовые двигатели установлены в российском Т-80 и американском М1 Абрамс.Газотурбинные двигатели, устанавливаемые в танках, имеют при схожих с дизельными размерами гораздо большую мощность, меньший вес и меньшую шумность. Однако из-за низкого КПД подобных двигателей требуется гораздо большее количество топлива для сравнимого с дизельным двигателем запаса хода.

Конструкторы газотурбинных двигателей

См. также

Ссылки

veter.academic.ru

Газотурбинный двигатель - это... Что такое Газотурбинный двигатель?

Газотурбинный двигатель (ГТД) — тепловой двигатель, в котором газ сжимается и нагревается, а затем энергия сжатого и нагретого газа преобразуется в механическую работу на валу газовой турбины.

В отличие от поршневого двигателя, в ГТД процессы происходят в потоке движущегося газа.

Сжатый атмосферный воздух из компрессора поступает в камеру сгорания, туда же подаётся топливо, которое, сгорая, образует большое количество продуктов сгорания под высоким давлением. Затем в газовой турбине энергия газообразных продуктов сгорания преобразуется в механическую работу за счёт вращения струёй газа лопаток, часть которой расходуется на сжатие воздуха в компрессоре. Остальная часть работы передаётся на приводимый агрегат. Работа, потребляемая этим агрегатом, является полезной работой ГТД. Газотурбинные двигатели имеют самую большую удельную мощность среди ДВС, до 6 кВт/кг.

В качестве топлива могут использоваться любое горючее, которое можно диспергировать: бензин, керосин, дизельное топливо, мазут, природный газ, судовое топливо, водяной газ, спирт и измельченный уголь.

Основные принципы работы

В этом разделе не хватает ссылок на источники информации. Информация должна быть проверяема, иначе она может быть поставлена под сомнение и удалена. Вы можете отредактировать эту статью, добавив ссылки на авторитетные источники. Эта отметка установлена 11 ноября 2011.

Как и во всех циклических тепловых двигателях, чем выше температура сгорания, тем выше КПД. Сдерживающим фактором является способность стали, никеля, керамики или других материалов, из которых состоит двигатель, выдерживать температуру и давление. Значительная часть инженерных разработок направлена на то, чтобы отводить тепло от частей турбины. Большинство турбин также пытаются рекуперировать тепло выхлопных газов, которое, в противном случае, теряется впустую. Рекуператоры — это теплообменники, которые передают тепло выхлопных газов сжатому воздуху перед сгоранием. При комбинированном цикле тепло передается системам паровых турбин. И при комбинированном производстве тепла и электроэнергии (когенерация) отработанное тепло используется для производства горячей воды.

Как правило, чем меньше двигатель, тем выше должна быть частота вращения вала(ов), необходимая для поддержания максимальной линейной скорости лопаток.[источник не указан 404 дня] Максимальная скорость турбинных лопаток определяет максимальное давление, которое может быть достигнуто, что приводит к получению максимальной мощности, независимо от размера двигателя. Реактивный двигатель вращается с частотой около 10000 об/мин и микро-турбина — с частотой около 100000 об/мин.[источник не указан 404 дня]

Авиационные двигатели также часто используются для генерации электрической мощности, благодаря их способности запускаться, останавливаться и изменять нагрузку быстрее, чем промышленные машины.[источник не указан 404 дня]

Типы газотурбинных двигателей

Схема турбореактивного двигателя

Воздушно-реактивный двигатель — газовый двигатель, оптимизированный для получения тяги от выхлопных газов или от туннельного вентилятора, присоединенного к газовой турбине.[источник не указан 404 дня] Реактивные двигатели, которые производят тягу, главным образом, от прямого импульса выхлопных газов, часто называются турбореактивными, в то время, как те, которые создают тягу от туннельного вентилятора, часто называются турбовентиляторными.[источник не указан 404 дня]

Одновальные и многовальные двигатели

Простейший газотурбинный двигатель имеет только одну турбину, которая приводит компрессор и одновременно является источником полезной мощности. Это накладывает ограничение на режимы работы двигателя.

Иногда двигатель выполняется многовальным. В этом случае имеется несколько последовательно стоящих турбин, каждая из которых приводит свой вал. Турбина высокого давления (первая после камеры сгорания) всегда приводит компрессор двигателя, а последующие могут приводить как внешнюю нагрузку (винты вертолёта или корабля, мощные электрогенераторы и т. д.), так и дополнительные компрессоры самого двигателя, расположенные перед основным.

Преимущество многовального двигателя в том, что каждая турбина работает при оптимальном числе оборотов и нагрузке. При нагрузке, приводимой от вала одновального двигателя, была бы очень плоха приемистость двигателя, то есть способность к быстрой раскрутке, так как турбине требуется поставлять мощность и для обеспечения двигателя большим количеством воздуха (мощность ограничивается количеством воздуха), и для разгона нагрузки. При двухвальной схеме легкий ротор высокого давления быстро выходит на режим, обеспечивая двигатель воздухом, а турбину низкого давления большим количеством газов для разгона. Также есть возможность использовать менее мощный стартер для разгона при пуске только ротора высокого давления.

Турбореактивный двигатель

Схема турбореактивного двигателя: 1 — входное устройство; 2 — осевой компрессор; 3 — камера сгорания; 4 — рабочие лопатки турбины; 5 — сопло.

В полёте поток воздуха тормозится во входном устройстве перед компрессором, в результате чего его температура и давление повышается. На земле во входном устройстве воздух ускоряется, его температура и давление снижаются.

Проходя через компрессор, воздух сжимается, его давление повышается в 10—45 раз, возрастает его температура. Компрессоры газотурбинных двигателей делятся на осевые и центробежные. В наши дни в двигателях наиболее распространены многоступенчатые осевые компрессоры. Центробежные компрессоры, как правило, применяются в малогабаритных силовых установках.

Далее сжатый воздух попадает в камеру сгорания, в так называемые жаровые трубы, либо в кольцевую камеру сгорания, которая не состоит из отдельных труб, а является цельным кольцевым элементом. В наши дни кольцевые камеры сгорания являются наиболее распространёнными. Трубчатые камеры сгорания используются гораздо реже, в основном на военных самолётах. Воздух на входе в камеру сгорания разделяется на первичный, вторичный и третичный. Первичный воздух поступает в камеру сгорания через специальное окно в передней части, по центру которого расположен фланец крепления форсунки и участвует непосредственно в окислении (сгорании) топлива (формировании топливо-воздушной смеси). Вторичный воздух поступает в камеру сгорания сквозь отверстия в стенках жаровой трубы, охлаждая, придавая форму факелу и не участвуя в горении. Третичный воздух подаётся в камеру сгорания уже на выходе из неё, для выравнивания поля температур. При работе двигателя в передней части жаровой трубы всегда вращается вихрь раскалённого газа (что обусловлено специальной формой передней части жаровой трубы), постоянно поджигающего формируемую топливовоздушную смесь, происходит сгорание топлива (керосина, газа), поступающего через форсунки в парообразном состоянии.

Газовоздушная смесь расширяется и часть её энергии преобразуется в турбине через рабочие лопатки в механическую энергию вращения основного вала. Эта энергия расходуется, в первую очередь, на работу компрессора, а также используется для привода агрегатов двигателя (топливных подкачивающих насосов, масляных насосов и т. п.) и привода электрогенераторов, обеспечивающих энергией различные бортовые системы.

Основная часть энергии расширяющейся газовоздушной смеси идёт на ускорение газового потока в сопле и создание реактивной тяги.

Чем выше температура сгорания, тем выше КПД двигателя. Для предупреждения разрушения деталей двигателя используют жаропрочные сплавы, оснащённые системами охлаждения, и термобарьерные покрытия.

Турбореактивный двигатель с форсажной камерой

Турбореактивный двигатель с форсажной камерой (ТРДФ) — модификация ТРД, применяемая в основном на сверхзвуковых самолётах. Между турбиной и соплом устанавливается дополнительная форсажная камера, в которой сжигается дополнительное горючее. В результате происходит увеличение тяги (форсаж) до 50%, но расход топлива резко возрастает. Двигатели с форсажной камерой, как правило, не используются в коммерческой авиации по причине их низкой экономичности.

«Основные параметры турбореактивных двигателей различных поколений» Поколение/период Т-ра газаперед турбиной°C Степень сжатиягаза, πк* Характерныепредставители Где установлены
1 поколение1943-1949 гг. 730-780 3-6 BMW 003, Jumo 004 Me 262, Ar 234, He 162
2 поколение1950-1960 гг. 880-980 7-13 J 79, Р11-300 F-104, F4, МиГ-21
3 поколение1960-1970 гг. 1030-1180 16-20 TF 30, J 58, АЛ 21Ф F-111, SR 71,МиГ-23Б, Су-24
4 поколение1970-1980 гг. 1200-1400 21-25 F 100, F 110, F404,РД-33, АЛ-31Ф F-15, F-16,МиГ-29, Су-27
5 поколение2000-2020 гг. 1500-1650 25-30 F119-PW-100, EJ200,F414, АЛ-41Ф F-22, F-35,ПАК ФА

Начиная с 4-го поколения рабочие лопатки турбины выполняются из монокристаллических сплавов, охлаждаемые.

Турбовинтовой двигатель

Схема турбовинтового двигателя: 1 — воздушный винт; 2 — редуктор; 3 — турбокомпрессор.

В турбовинтовом двигателе (ТВД) основное тяговое усилие обеспечивает воздушный винт, соединённый через редуктор с валом турбокомпрессора. Для этого используется турбина с увеличенным числом ступеней, так что расширение газа в турбине происходит почти полностью и только 10—15 % тяги обеспечивается за счёт газовой струи.

Турбовинтовые двигатели гораздо более экономичны на малых скоростях полёта и широко используются для самолётов, имеющих большую грузоподъёмность и дальность полёта. Крейсерская скорость самолётов, оснащённых ТВД, 600—800 км/ч.

Турбовальный двигатель

Турбовальный двигатель (ТВаД) — газотурбинный двигатель, у которого вся развиваемая мощность через выходной вал передается потребителю. Основная область применения — силовые установки вертолетов.

Двухконтурные двигатели

Дальнейшее повышение эффективности двигателей связано с появлением так называемого внешнего контура. Часть избыточной мощности турбины передаётся компрессору низкого давления на входе двигателя.

Двухконтурный турбореактивный двигатель

Схема турбореактивного двухконтурного двигателя (ТРДД) со смешением потоков: 1 — компрессор низкого давления; 2 — внутренний контур; 3 — выходной поток внутреннего контура; 4 — выходной поток внешнего контура.

В турбореактивном двухконтурном двигателе (ТРДД) воздушный поток попадает в компрессор низкого давления, после чего часть потока проходит по обычной схеме через турбокомпрессор, а остальная часть (холодная) проходит через внешний контур и выбрасывается без сгорания, создавая дополнительную тягу. В результате снижается температура выходного газа, снижается расход топлива и уменьшается шум двигателя. Отношение количества воздуха, прошедшего через внешний контур, к количеству прошедшего через внутренний контур воздуха называется степенью двухконтурности (m). При степени двухконтурности <4 потоки контуров на выходе, как правило, смешиваются и выбрасываются через общее сопло, если m>4 — потоки выбрасываются раздельно, так как из-за значительной разности давлений и скоростей смешение затруднительно.

Двигатели с малой степенью двухконтурности (m<2) применяются для сверхзвуковых самолётов, двигатели с m>2 для дозвуковых пассажирских и транспортных самолётов.

Турбовентиляторный двигатель

Схема турбореактивного двухконтурного двигателя без смешения потоков (Турбовентиляторного двигателя): 1 — вентилятор; 2 — защитный обтекатель; 3 — турбокомпрессор; 4 — выходной поток внутреннего контура; 5 — выходной поток внешнего контура.

Турбовентиляторный реактивный двигатель (ТВРД) — это ТРДД со степенью двухконтурности m=2—10. Здесь компрессор низкого давления преобразуется в вентилятор, отличающийся от компрессора меньшим числом ступеней и большим диаметром, и горячая струя практически не смешивается с холодной.

Турбовинтовентиляторный двигатель

Дальнейшим развитием ТВРД с увеличением степени двухконтурности m=20—90 является турбовинтовентиляторный двигатель (ТВВД). В отличие от турбовинтового двигателя, лопасти двигателя ТВВД имеют саблевидную форму, что позволяет перенаправить часть воздушного потока в компрессор и повысить давление на входе компрессора. Такой двигатель получил название винтовентилятор и может быть как открытым, так и закапотированным кольцевым обтекателем. Второе отличие — винтовентилятор приводится от турбины не напрямую, как вентилятор, а через редуктор.

Вспомогательная силовая установка

Вспомогательная силовая установка (ВСУ) — небольшой газотурбинный двигатель, являющийся дополнительным источником мощности, например, для запуска маршевых двигателей самолетов. ВСУ обеспечивает бортовые системы сжатым воздухом ( в том числе для вентиляции салона), электроэнергией и создает давление в гидросистеме летательного аппарата.

Судовые установки

Используются в судовой промышленности для снижения веса. GE LM2500 и LM6000 — две характерных модели этого типа машин.

Наземные двигательные установки

Другие модификации газотурбинных двигателей используются в качестве силовых установок на судах (газотурбоходы), железнодорожном (газотурбовозы) и другом наземном транспорте, а также на электростанциях, в том числе, передвижных, и для перекачки природного газа. Принцип работы практически не отличается от турбовинтовых двигателей.

Газовая турбина с замкнутым циклом

В газовой турбине с замкнутым циклом рабочий газ циркулирует без контакта с окружающей средой. Нагрев (перед турбиной) и охлаждение (перед компрессором) газа производится в теплообменниках. Такая система позволяет использовать любой источник тепла (например, газоохлаждаемый ядерный реактор). Если в качестве источника тепла используется сгорание топлива, то такое устройство называют турбиной внешнего сгорания. На практике газовые турбины с замкнутым циклом используются редко.

Газовая турбина с внешним сгоранием

В этом разделе не хватает ссылок на источники информации. Информация должна быть проверяема, иначе она может быть поставлена под сомнение и удалена. Вы можете отредактировать эту статью, добавив ссылки на авторитетные источники. Эта отметка установлена 11 ноября 2011.

Большинство газовых турбин представляют собой двигатели внутреннего сгорания, но также возможно построить газовую турбину внешнего сгорания, которая, фактически, является турбинной версией теплового двигателя.[источник не указан 404 дня]

При внешнем сгорании в качестве топлива используется пылевидный уголь или мелкоистолченная биомасса (например, опилки). Внешнее сжигание газа используется как непосредственно, так и косвенно. В прямой системе, продукты сгорания проходят сквозь турбину. В косвенной системе, используется теплообменник и чистый воздух проходит сквозь турбину. Тепловой КПД ниже в системе внешнего сгорания косвенного типа, однако лопасти не подвергаются воздействию продуктов сгорания.

Использование в наземных транспортных средствах

В этом разделе не хватает ссылок на источники информации. Информация должна быть проверяема, иначе она может быть поставлена под сомнение и удалена. Вы можете отредактировать эту статью, добавив ссылки на авторитетные источники. Эта отметка установлена 11 ноября 2011.
Rover JET1 STP Oil Treatment Special на выставке в зале славы музея трассы Indianapolis Motor Speedway показана вместе с газовой турбиной Pratt & Whitney. A 1968 Howmet TX — единственная в истории турбина, принесшая победу в автомобильной гонке.

Газовые турбины используются в кораблях, локомотивах и танках. Множество экспериментов проводилось с автомобилями, оснащенными газовыми турбинами.

В 1950 году дизайнер Ф.Р. Белл и главный инженер Морис Вилкс в британской компании Rover Company анонсировал первый автомобиль с приводом от газотурбинного двигателя. Двухместный JET1 имел двигатель, расположенный позади сидений, решетки воздухозаборника по обеим сторонам машины, и выхлопные отверстия на верхней части хвоста. В ходе испытаний автомобиль достиг максимальной скорости 140 км/ч, на скорости турбины 50000 об/мин. Автомобиль работал на бензине, парафиновом или дизельном маслах, но проблемы с потреблением топлива оказались непреодолимыми для производства автомобилей. В настоящее время он выставлен в Лондоне в Музее Науки.

Команды Rover и British Racing Motors (BRM) (Формула-1) объединили усилия для создания Rover-BRM, авто, с приводом от газовых турбин, которое приняло участие в гонке 24 часа Ле-Мана 1963 года, управляемое Грэмом Хиллом и Гитнером Ричи. Оно имело среднюю скорость - 107,8 миль/ч (173 км/ч), а максимальную скорость - 142 миль/ч (229 км/ч). Американские компании Ray Heppenstall, Howmet Corporation и McKee Engineering объединились для совместной разработки собственных газотурбинных спортивных автомобилей в 1968 году, Howmet TX приняла участие в нескольких американских и европейских гонках, в том числе завоевав две победы, а также принимала участие в гонке 24 часа Ле-Мана 1968 года. Автомобили использовали газовые турбины Continental Motors Company, благодаря которым, в конечном итоге, ФИА было установлено шесть посадочных скоростей для машин с приводом от турбин.

На гонках автомобилей с открытыми колёсами, революционное полноприводное авто 1967 года STP Oil Treatment Special с приводом от турбины, специально подобранной легендой гонок Эндрю Гранателли и управляемое Парнелли Джонсом, почти выиграло в гонке "Инди-500"; авто с турбиной STP компании Pratt & Whitney обгоняло почти на круг авто, шедшее вторым, когда у него неожиданно отказала коробка передач за три круга до финишной черты. В 1971 глава компании Lotus Колин Чепмен представил авто Lotus 56B F1, с приводом от газовой турбины Pratt & Whitney. У Чепмена была репутация создателя машин-победителей, но он вынужден был отказаться от этого проекта из-за многочисленных проблем с инерционностью турбин (турболагом).

Оригинальная серия концептуальных авто General Motors Firebird была разработана для автовыставки Моторама 1953, 1956, 1959 годов, с приводом от газовых турбин.

Использование в танках

Первые исследования в области применения газовой турбины в танках проводились в Германии Управлением вооруженных сухопутных сил начиная с середины 1944 года. Первым массовым танком, на котором устанавливали газотурбинный двигатель стал С-танк. Газовые двигатели установлены в российском Т-80 и американском М1 Абрамс.Газотурбинные двигатели, устанавливаемые в танках, имеют при схожих с дизельными размерами гораздо большую мощность, меньший вес и меньшую шумность. Однако из-за низкого КПД подобных двигателей требуется гораздо большее количество топлива для сравнимого с дизельным двигателем запаса хода.

Конструкторы газотурбинных двигателей

См. также

Ссылки

3dic.academic.ru

Газотурбинный автомобильный двигатель - Энциклопедия по машиностроению XXL

Принцип действия газотурбинных автомобильных двигателей  [c.27]

Схема газотурбинного автомобильного двигателя показана на рис. 14. Через входной патрубок 1 в компрессор двигателя поступает воздух. Попадая на лопатки вращающегося с большой угловой скоростью колеса 2 компрессора, воздух движется вдоль лопаток и на выходе из них приобретает очень большую скорость (400—500 м/с). В диффузоре 3 с постепенно увеличивающимся сечением скорость воздуха уменьшается, а давление возрастает. В теплообменнике 4 воздух, соприкасаясь с его горячими деталями, нагревается и поступает в камеру сгорания 7, в которую через форсунку 5 непрерывно впрыскивается топливо, воспламеняемое свечой зажигания 6. Из камеры сгорания горячие газы поступают в направляющий сопловой аппарат 8, где  [c.27]

Как видно из изложенного, деталью газотурбинного двигателя, непрерывно воспринимающей энергию газов, является колесо турбины, совершающее только вращательное движение. Отсутствие вспомогательных ходов и непрерывность рабочего процесса позволяют получить большие мощности при небольших размерах газовых турбин, а отсутствие кривошипно-шатунного механизма исключает по сравнению с поршневыми двигателями неравномерность вращения вала. Автомобильные газотурбинные двигатели имеют и другие преимущества перед поршневыми благоприятное изменение крутящего момента, могут работать на любом жидком или газообразном топливе, легко пускаются при низких температурах, их продукты сгорания менее токсичны. Основными недостатками газотурбинных автомобильных двигателей являются сложность и высокая стоимость их производства, а при отсутствии теплообменника — низкая экономичность. Экономичный и сравнительно недорогостоящий газотурбинный двигатель целесообразно применять только тогда, когда его мощность будет не менее 150 кВт. Поэтому область применения газовых турбин ограничивается автомобилями большой грузоподъемности.  [c.28]

ГАЗОТУРБИННЫЙ АВТОМОБИЛЬНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ  [c.254]

Принципиальная схема простейшего газотурбинного автомобильного двигателя показана па рис. 320. Он состоит из центробежного компрессора 12, камеры сгорания 3, куда поступает топливо через  [c.553]

Рекуперативные теплообменники, предназначенные для утилизации теплоты в газотурбинных установках, называют регенераторами-, теплообменники для рассеивания теплоты горячей воды в окружающее пространство (например, в системе охлаждения автомобильного двигателя) называют радиаторами. Назначением определяются также названия воздухоподогреватели, маслоохладители, пароперегреватели и т. п.  [c.455]

Газотурбинные двигатели начали применяться и в автомобилестроении например, газотурбинный двигатель мощностью 200 л. с. имеет вес около 120 кг, а бензиновый автомобильный двигатель такой же мощности весит 600 кг, т. е. в 5 раз больше.  [c.109]

Стенды для автомобильных двигателей. Конструкция испытательных стендов двигателей внутреннего сгорания намного проще, чем стендов газотурбинных двигателей. Однако требования, предъявляемые к ним, остаются в принципе такими же, В качестве примера рассмотрим карусельную установку для испытания автомобильных двигателей. Такие установки применяются на заводах, изготовляющих двигатели, насосы, арматуру, теплообменники, фильтры для испытаний изделий поточным методом в серийном и массовом производстве (рис. 2),  [c.14]

В настоящее время газовые турбины широко используются в качестве энергоустановок различного назначения. Они применяются в качестве энергетических машин (например, типа ГТ-100) двигателей самолетов, судов, автомобильных двигателей, в составе газотурбогенераторов разного назначения. Однако наибольшее число различных газотурбинных установок отечественных и зарубежных используется на газоперекачивающих станциях магистральных газопроводов.  [c.5]

Задача 4.41. Автомобильный газотурбинный двигатель большой МОЩНОСТИ удерживается на заданном режиме центробежным регулятором Р, который пропускает через себя в бак часть подачи насоса. Топливо с плотностью р = = 800 кг/м подается в камеру сгорания Г, где давление  [c.86]

Уже на заре своего развития газотурбинный двигатель нашел применение в авиации, железнодорожном, морском и автомобильном транспорте, в энергетике, нефтяной, газовой, химической и металлургической промышленности, а также в коммунальном хозяйстве. Наибольшее распространение газотурбинные установки  [c.7]

Фирма Бристоль выпустила передвижную автомобильную газотурбинную установку мощностью 3000 кет. Несколько модернизированный двигатель типа Протеус 705 установлен на автомашине электрооборудование размещается в прицепе.  [c.8]

Конечно, проблема экономичности ГТУ в автомобильной технике особенно остра не решены еш,е и другие задачи, как, например, надежность, дешевизна и удобство эксплуатации. Тем не менее, газотурбинный двигатель неуклонно проникает и будет проникать все глубже в автомобильную технику.  [c.140]

В автомобильном транспорте ГТУ приходится конкурировать и с дизелем, и с бензиновым двигателем. Трудности разработки экономичных ГТУ малой мощности (для автомобилей мощность, как правило, меньше 300 л. с.), особенно при переменном рабочем режиме, заставили конструкторов автомобильных газотурбинных двигателей повышать рабочие температуры (800 850 °С) и применять дорогие жаропрочные стали. Цена газотурбинного двигателя при этом чрезмерно возрастает. Пока созданы лишь опытные конструкции автомобилей с газотурбинным двигателем. В США делаются попытки перейти к пробному серийному производству автобусов. Благоприятным для ГТУ оказалось то, что на автомобиле важное значение имеет вес двигателя и что на практике газотурбинный автомобиль расходует топлива примерно столько же, сколько и автомобиль с бензиновым двигателем.  [c.150]

За прошедший период не оправдались надежды на широкое использование газотурбинных двигателей в автомобильной промышленности, особенно для легковых автомобилей по ряду чисто технических и эксплуатационных причин. Однако произошел большой рост применения ГТУ в качестве судовых двигателей, особенно в военно-морском флоте, а также для электростанций малой и средней мощности (от 1 мВт до 100 мВт).  [c.156]

С 1954 г. по 1962 г. Б. С. Стечкин был директором Института двигателей Академии наук СССР , образованного на базе двух лабораторий Института машиноведения лаборатории лопаточных машин (руководимой Б. С. Стечкиным) и автомобильной лаборатории Е. А. Чудакова. Институт разрабатывал основы создания принципиально новых двигателей с непосредственным преобразованием тепловой энергии в электрическую, продолжал совершенствовать лопаточные машины, газотурбинные установки и поршневые двигатели.  [c.412]

Автомобильные газотурбинные двигатели имеют и другие преимущества  [c.22]

После 1945 г. были созданы поршневые и комбинированные двигатели внутреннего сгорания различных типов. Можно отметить разработанные в последние годы семейства тракторных дизелей с воздушным и водяным охлаждением, а также автомобильных дизелей с водяным охлаждением, тепловозные дизели с газотурбинным наддувом мощностью 890—4450 кВт, двигатели для быстроходных судов мощностью 890—2225 кВт и многие другие.  [c.12]

Некоторые недостатки, присущие системе с приводными нагнетателями не обнаруживаются в агрегатах с газотурбинным наддувом (рис. 120, б), объединяющих газовую турбину и компрессор (турбокомпрессор). В настоящее время этот способ наддува наиболее широко применяется в автомобильных и тракторных двигателях внутреннего сгорания.  [c.318]

В связи с большими преимуществами газовой турбины перед поршневыми двигателями внутреннего сгорания в течение последних двух десятилетий ведутся работы по созданию автомобильных газотурбинных двигателей.  [c.73]

Двигатели внутреннего сгорания разделяются на поршневые и роторные. В наиболее распространенных автомобильных и мотоциклетных поршневых двигателях вращательное движение вала получается в результате преобразования прямолиней-вего возвратно-поступательного движения поршня, а в роторных — непосредственным воздействием газов на вращающуюся деталь. Роторные, а также газотурбинные двигатели, несмотря на некоторые их преимущества, в настоящее время не получили широкого применения.  [c.21]

Принцип действия г азотурбинных автомобильных двигателей. Функциональная схема газотурбинного автомобильного двигателя показана на рис. 12. Воздух из атмосферы засасьпзается компрессором 2 через воздухозаборник I и нагнетается в теплообменник 9, г де он нагревается, а затем поступает в камеру сгорания 8. Непрерывно впрыскиваемое в камеру сюрания топливо сгорает и образующиеся горячие газы направляются на лопатки турбины 4 компрессора, а затем на лопатки силовой турбины 5. Воздействуя на лопатки обеих турбин, газы, движунщеся с высокой скоростью, заставляют их вращаться  [c.21]

Химический состав и механические свойства износостойких и жаропрочных чугунов, применяемых для авиационных дпигателей, приведены в табл. 16. Чугун ПЧИ используют для изготовления маслот и индивидуальных отливок поршневых и маелосборочных колец автомобильных и авиационных двигателей. Из чугунов марок ХНВ, ХНМ, ХНМВ отливают в песчаные формы маслоты и из них изготовляют поршневые и уплотнительные кольца для газотурбинных авиационных двигателей. Уплотнительные кольца ГТД служат для предотвращения перепада давления между компрессором и турбиной, где температура составляет 400 - 500°С.  [c.66]

Упрочняемые старением сплавы, содержащие одновременно значительные количества Ni и Fe, составляют самостоятелы1ый класс суперсплавов. Их используют для изготовления множества деталей газотурбинных двигателей и паровых турбин рабочих лопаток, дисков, валов, кожухов, деталей крепежа в некоторых автомобильных двигателях применяют клапаны, изготовленные из суперсплавов этого класса. В данной главе мы рассмотрим природу суперсплавов на железоникелевой основе, их состав (химический и фазовый) и структуру, проследим, в какой связи с этими особенностями находятся разнообразные свойства. Объектом нашего внимания являются железоникелевые суперсплавы, обладающие аустенитной г-матрицей со структурой г.ц.к., которая упрочнена выделениями упорядоченной интерметаллической фазы или карбидными. Для суперсплавов данного класса характерно содержание 25—60 % Ni и 15—60 % Fe. Основное место в данной главе мы уделим железоникелевым суперсплавам, которые упрочняются старением, и лишь вкратце коснемся тех сплавов этого класса, для которых применяют главным образом твердорастворное деформационное и/или карбидное упрочнение. Некоторые сведения, касающиеся сплавов этого вида, опубликованы в обзорах [1, 2].  [c.210]

Еш е более ош утима проблема экономичности ГТУ при переходе к малым мош,ностям (100 300 л. с.), применяемым в автомобильном транспорте. Для движения автомобиля, как правило, требуется переменная мош ность двигателя, изменяющаяся в зависимости от скорости движения, нагрузки автомобиля и профиля пути. Кроме того, абсолютное значение мощности автомобильного двигателя, с точки зрения газотурбинной техники, очень невелико это затрудняет создание установки с высоким эффективным к. п. д., потому что в таких случаях и турбина, и компрессор будут иметь малые размеры и, как следствие этого, — пониженное гидравлическое  [c.139]

Получение положительных результатов при применении газотурбинного наддува в тяжелых, а также в мощных быстроходных двигателях заставило конструкторов заняться применением высокого газотурбинного наддува в автодвигателях. В последние годы в этом вопросе имеются сдвиги — серийно выпускается двигатель, показанный на фиг. 245 и 246. Преимущества применения высокого газотурбинного наддува в автомобильных двигателях состоят в следующем  [c.216]

Мощность днзелей прп применении газотурбинного наддува может быть повышена нз 50, о и бо.лее. Токсичность отработавших газов вследствие протекания процесса при большем коэффициенте а меньшая, чем в дизеле без наддува. При надлежащей отработке конструкций и технологии, применении легированных материалов ресурс дизелей с газотурбинным наддувом может быть доведен до столь же высокого уровня, 1 ак и у дизелей без наддуна. Стоимость двигателя, отнесенная к единице мощности, при наддуве будет меньшая. Этпм определяется больпшя перспективность применения дизелей с газотурбинным наддувом в автомобильной технике. В то же время прп больших преимуществах газотурбинного наддува его использование на автомобильных двигателях связано с преодолением существенных трудностей.  [c.215]

Газотурбинные установки и двигатели. Конструкции ГТУ и ГТД и их узлов зависят от выбранной конструктивной схемы, т. е. взаимного расположения компрессоров, камер сгорания, турбин, воздухоохладителей и регенераторов (рис. 4.15). По простейшей одновальной схеме (рис. 4.15,д) без регенератора выполняют энергетические пиковые ГТУ и ГТУ вспомогательного назначения, приводящие электрогенератор. По этой же схеме был выполнен ГТД первого отечественного газотурбовоза и многие авиационные турбореактивные двигатели. Для транспортных ГТД сравнительно малой мощности (до 1 — 1,5 МВт), например, автомобильных, характерна двухзальная конструктивная схема (рис. 4.15,6). По этой же схеме изготовляют пиковые (без регенерации и базовые энергетические (с регенерацией) ГТУ.  [c.192]

Одним из главных теоретических и практических вопросов, требующих быстрого решения, становится развитие методов технической диагностики. То, что сделано в этом направлении в станкостроении, совершенно недостаточно для повышения надежности оборудования и освобождения цехового персонала от непрерывного обслуживания и наблюдения за его работой. Тем не менее уже накоплен известный опыт решения отдельных вопросов диагностирования технологического оборудования на предприятиях автомобильной, станкостроительной и ряда других отраслей промышленности. Значительный интерес представляет изучение опыта передовых заводов машиностроения по диагностированию двигателей внутреннего сгорания, газотурбинных и дизелей, компрессоров, судового, авиационного и автотракторного электро-, пневмо- и гидрооборудованйя, электрических сетей, телевизионной и радиоаппаратуры, строительно-дорожных и сельскохозяйственных машип, тепловозов, и электровозов, вагонов. Опыт диагностирования мультипроцессорных систем, больших ЭВМ, может быть непосредственно применен в области гибкого автоматизированного производства (ГАП).  [c.3]

Современные транспортные газотурбинные двигатели (авиационные, автомобильные, судовые и др.) в зависимости от числа роторов разделяются на одноваль-ные, двухвальные и трехвальные. Конструктивные схемы двухвального и трехвал1г ного двигателей представлены соответственно на рис, 1 и 2.  [c.282]

За последние годы в мировой практике газотурбостроения, стационарных и транспортных двигателей произошли значительные сдвиги. Этот род газотурбинных установок от экспериментальных образцов передан в опытное производство для автомобильного и железнодорожного транспорта, в серийное производство — для кораблестроения, газоперекачиваюгцих станций и электростанций, в крупносерийное производство — для вспомогательных агрегатов и источников питания в различных отраслях промышленности. В зависимости от целей использования двигателей с конкретной реализацией тех или иных преимуществ газотурбинного двигателя, развитие и внедрение шло по рекомендациям Комиссии по газовым турбинам, и к настоящему времени газотурбинные установки имеют широкое практическое применение с большим экономическим эффектом.  [c.412]

На фиг. 333 показан продольный разрез автомобильного газотурбинного двигателя ТурбоНАМИ 053 и указаны температуры воздушно-газового потока. В скобках показаны температуры, которые можно ожидать в близком будущем. Автомобильные газотурбинные двигатели работают при температурах 850—925°. В табл. 103 приведены свойства некоторых жаростойких сплавов и сталей, применяемых для изготовления огневых камер газовых турбин. Дифференциация материалов приобретает нарастающее влияние на методы конструирования современных машин.  [c.408]

При газотурбинном наддуве получается комбинированный двигатель, состоящий из поршневой части, газовой турбины и компрессора. В автомобильных и тракторных двигателях применяют турбокомпрессоры с постоянным давлением газов перед турбиной. Прототипом рабочего процесса комбинированного двигателя является теоретический цикл, изображенный на рис. 16. Цикл a z zba осуществляется в поршневой части двигателя, а цикл afgla —в турбокомпрессоре. Теплота Qt. отводимая при V = onst в цикле поршневой части двигателя (линия 6а), подводится при постоянном давлении в турбокомпрессорном цикле (линия af). Далее в газовой турбине осуществляется продолженное расширение по адиабате (кривая fg), отвод теплоты Q2 при постоянном давлении (линия gl) и адиабатическое сжатие в компрессоре (линия 1а).  [c.34]

Другие исследователи [54] путем предварительного ниобиро-вания в порошковых смесях перед алитированием сплава ЖС6К тоже получили повышение жаростойкости при испытании в условиях работы турбины автомобильного газотурбинного двигателя. 90  [c.90]

Автомобильные газотурбинные двигатели по сравнению с порш невыми двигателями имеют следующие основные преимущества  [c.75]

Таким образом, выполненная газотурбинная установка с СПГГ не только не уступает, но даже имеет преимущества перед автомобильными бензиновыми двигателями с высокой степенью сжатия и дизелями.  [c.36]

Другая автомобильная газотурбинная установка с СПГГ фирмы Ford имеет мощность 150 л. с. при 2400 циклов в минуту. Диаметр цилиндра двигателя 95 иш, диаметр цилиндра компрессора 279 мм, максимальный ход блока поршней 173 мм, ход блока поршней на номинальном режиме 107 мм, диаметр турбинного колеса 152,4 мм. Эта установка предназначается для автомобилей и тракторов. Удельный расход топлива экспериментального образца установки 204 г/л. с. ч. После доводки расход топлива будет снижен. Эта установка была смонтирована на экспериментальном тракторе Тайфун [43]. Регулирование мощности двигателя осуществляется одним рычагом, управляющим дросселями, установ-36  [c.36]

Фирма Эйрисерч (США), специализирующаяся на выпуске малогабаритных газотурбинных двигателей для привода вспомогательных агрегатов самолетов и для автомобильного транспорта, выпускает также и турбокомпрессоры для двигателей внутреннего сгорания (ДВС). Эти компактные турбокомпрессоры имеют достаточно высокие к. п. д. как турбины, так и всего агрегата  [c.65]

По количеству двигателей, находящихся в эксплуатации, и по ежегодному выпуску карбюраторные двигатели занимают первое место. Наиболее широкое применение карбюраторные двигатели находят в автомобильном транспорте, где их количество значительно превосходит количество двигателей других типов. На мотоциклах устанавливаются исключительно карбюраторные двигатели. Двигатели этого типа применяются также в качестве лодочных и стационарных в силовых установках малой мощности, а также 71а небольших тракторах. Для тракторов оольшой мощности карбюраторн].1е двигатели используются в качестве пусковых. В начале развития авиации на самолеты устанавливались только карбюраторные двигатели, которые затем уступили место двигателям с впрыском бензина, а позднее были заменены более прогрессивными для этого вида транспорта газотурбинными двигателями. В настоящее время карбюраторные двигатели применяются в авиации для маломощных учебных и тренировочных самолетов.  [c.145]

Виды работ, в которых в качестве инструмента ис пользуются бесконечные, конечные ленты и их элементы, чрез вычайно разнообразны. Выполнение зачистных и полировальных работ (например, в автомобильном производстве), шлифование проката и рулонных материалов, обработка неметаллических материалов (дерево, пластмассы, стекло, камень и т. д.) оправдано на ленточно-шлифовальных станках, и, несмотря на то, что пока мало разработано и выпускается универсальных и специализированных станков, ленточное шлифование разнообразных конструкционных материалов получает все большее распространение. При обработке сложных объемных поверхностей (лопатки газотурбинных двигателей, гребные винты, лопасти винтов и т. п.) ленточное шлифование и полирование занимают ведущие позиции.  [c.122]

Значительное увеличение экономичности ГТУ достигается использованием тепла отработавших газов для теплофикации. ГТУ получили распространение в металлургической промышленности, на железнодорожном и автомобильном транспорте, в качестве судовых двигателей. Широкое распространение ГТУ получили в нефтяной и газовой промышленности. Наибольшее распространение газотурбинные установки получили в качестве энергоприводов газоперекачивающих агрегатов на компрессорных станциях магистральных газопроводов и силовых агрегатов буровых установок.  [c.290]

Для значительной номенклатуры специальных подшипников предусматривается проведение на заводах-изготовителях и заводах-потребителях контрольно-выборочных испытаний отдельных партий в условиях, максимально приближенных к эксплуатационным. Испытаниям обычно подвергается определенный процент подшипников от партии, но не менее 3 шт., после чего принимают решение о кондиционности всей партии подшипников. Отличительной особенностью специальных подшипников является также предъявление к ни.м жестко ограниченных требований по сроку службы. Для сравнения можно указать, что в большом количестве газотурбинных двигателей подшипники должны работать не более 2000—3000 ч, тогда как ресурс подшипников в ряде стационарных заводских установок исчисляется 6—8 годами беспрерывной работы. Срок службы подшипников в автомобильных колесах определяется пробегом автомашины, равным 100000—150 000 км. Естественно, что при определении расчетной долговечности подшипника исключаются  [c.114]

mash-xxl.info

Газотурбинный двигатель - это... Что такое Газотурбинный двигатель?

Газотурбинный двигатель (ГТД) — тепловой двигатель, в котором газ сжимается и нагревается, а затем энергия сжатого и нагретого газа преобразуется в механическую работу на валу газовой турбины.

В отличие от поршневого двигателя, в ГТД процессы происходят в потоке движущегося газа.

Сжатый атмосферный воздух из компрессора поступает в камеру сгорания, туда же подаётся топливо, которое, сгорая, образует большое количество продуктов сгорания под высоким давлением. Затем в газовой турбине энергия газообразных продуктов сгорания преобразуется в механическую работу за счёт вращения струёй газа лопаток, часть которой расходуется на сжатие воздуха в компрессоре. Остальная часть работы передаётся на приводимый агрегат. Работа, потребляемая этим агрегатом, является полезной работой ГТД. Газотурбинные двигатели имеют самую большую удельную мощность среди ДВС, до 6 кВт/кг.

В качестве топлива могут использоваться любое горючее, которое можно диспергировать: бензин, керосин, дизельное топливо, мазут, природный газ, судовое топливо, водяной газ, спирт и измельченный уголь.

Основные принципы работы

В этом разделе не хватает ссылок на источники информации. Информация должна быть проверяема, иначе она может быть поставлена под сомнение и удалена. Вы можете отредактировать эту статью, добавив ссылки на авторитетные источники. Эта отметка установлена 11 ноября 2011.

Как и во всех циклических тепловых двигателях, чем выше температура сгорания, тем выше КПД. Сдерживающим фактором является способность стали, никеля, керамики или других материалов, из которых состоит двигатель, выдерживать температуру и давление. Значительная часть инженерных разработок направлена на то, чтобы отводить тепло от частей турбины. Большинство турбин также пытаются рекуперировать тепло выхлопных газов, которое, в противном случае, теряется впустую. Рекуператоры — это теплообменники, которые передают тепло выхлопных газов сжатому воздуху перед сгоранием. При комбинированном цикле тепло передается системам паровых турбин. И при комбинированном производстве тепла и электроэнергии (когенерация) отработанное тепло используется для производства горячей воды.

Как правило, чем меньше двигатель, тем выше должна быть частота вращения вала(ов), необходимая для поддержания максимальной линейной скорости лопаток.[источник не указан 404 дня] Максимальная скорость турбинных лопаток определяет максимальное давление, которое может быть достигнуто, что приводит к получению максимальной мощности, независимо от размера двигателя. Реактивный двигатель вращается с частотой около 10000 об/мин и микро-турбина — с частотой около 100000 об/мин.[источник не указан 404 дня]

Авиационные двигатели также часто используются для генерации электрической мощности, благодаря их способности запускаться, останавливаться и изменять нагрузку быстрее, чем промышленные машины.[источник не указан 404 дня]

Типы газотурбинных двигателей

Схема турбореактивного двигателя

Воздушно-реактивный двигатель — газовый двигатель, оптимизированный для получения тяги от выхлопных газов или от туннельного вентилятора, присоединенного к газовой турбине.[источник не указан 404 дня] Реактивные двигатели, которые производят тягу, главным образом, от прямого импульса выхлопных газов, часто называются турбореактивными, в то время, как те, которые создают тягу от туннельного вентилятора, часто называются турбовентиляторными.[источник не указан 404 дня]

Одновальные и многовальные двигатели

Простейший газотурбинный двигатель имеет только одну турбину, которая приводит компрессор и одновременно является источником полезной мощности. Это накладывает ограничение на режимы работы двигателя.

Иногда двигатель выполняется многовальным. В этом случае имеется несколько последовательно стоящих турбин, каждая из которых приводит свой вал. Турбина высокого давления (первая после камеры сгорания) всегда приводит компрессор двигателя, а последующие могут приводить как внешнюю нагрузку (винты вертолёта или корабля, мощные электрогенераторы и т. д.), так и дополнительные компрессоры самого двигателя, расположенные перед основным.

Преимущество многовального двигателя в том, что каждая турбина работает при оптимальном числе оборотов и нагрузке. При нагрузке, приводимой от вала одновального двигателя, была бы очень плоха приемистость двигателя, то есть способность к быстрой раскрутке, так как турбине требуется поставлять мощность и для обеспечения двигателя большим количеством воздуха (мощность ограничивается количеством воздуха), и для разгона нагрузки. При двухвальной схеме легкий ротор высокого давления быстро выходит на режим, обеспечивая двигатель воздухом, а турбину низкого давления большим количеством газов для разгона. Также есть возможность использовать менее мощный стартер для разгона при пуске только ротора высокого давления.

Турбореактивный двигатель

Схема турбореактивного двигателя: 1 — входное устройство; 2 — осевой компрессор; 3 — камера сгорания; 4 — рабочие лопатки турбины; 5 — сопло.

В полёте поток воздуха тормозится во входном устройстве перед компрессором, в результате чего его температура и давление повышается. На земле во входном устройстве воздух ускоряется, его температура и давление снижаются.

Проходя через компрессор, воздух сжимается, его давление повышается в 10—45 раз, возрастает его температура. Компрессоры газотурбинных двигателей делятся на осевые и центробежные. В наши дни в двигателях наиболее распространены многоступенчатые осевые компрессоры. Центробежные компрессоры, как правило, применяются в малогабаритных силовых установках.

Далее сжатый воздух попадает в камеру сгорания, в так называемые жаровые трубы, либо в кольцевую камеру сгорания, которая не состоит из отдельных труб, а является цельным кольцевым элементом. В наши дни кольцевые камеры сгорания являются наиболее распространёнными. Трубчатые камеры сгорания используются гораздо реже, в основном на военных самолётах. Воздух на входе в камеру сгорания разделяется на первичный, вторичный и третичный. Первичный воздух поступает в камеру сгорания через специальное окно в передней части, по центру которого расположен фланец крепления форсунки и участвует непосредственно в окислении (сгорании) топлива (формировании топливо-воздушной смеси). Вторичный воздух поступает в камеру сгорания сквозь отверстия в стенках жаровой трубы, охлаждая, придавая форму факелу и не участвуя в горении. Третичный воздух подаётся в камеру сгорания уже на выходе из неё, для выравнивания поля температур. При работе двигателя в передней части жаровой трубы всегда вращается вихрь раскалённого газа (что обусловлено специальной формой передней части жаровой трубы), постоянно поджигающего формируемую топливовоздушную смесь, происходит сгорание топлива (керосина, газа), поступающего через форсунки в парообразном состоянии.

Газовоздушная смесь расширяется и часть её энергии преобразуется в турбине через рабочие лопатки в механическую энергию вращения основного вала. Эта энергия расходуется, в первую очередь, на работу компрессора, а также используется для привода агрегатов двигателя (топливных подкачивающих насосов, масляных насосов и т. п.) и привода электрогенераторов, обеспечивающих энергией различные бортовые системы.

Основная часть энергии расширяющейся газовоздушной смеси идёт на ускорение газового потока в сопле и создание реактивной тяги.

Чем выше температура сгорания, тем выше КПД двигателя. Для предупреждения разрушения деталей двигателя используют жаропрочные сплавы, оснащённые системами охлаждения, и термобарьерные покрытия.

Турбореактивный двигатель с форсажной камерой

Турбореактивный двигатель с форсажной камерой (ТРДФ) — модификация ТРД, применяемая в основном на сверхзвуковых самолётах. Между турбиной и соплом устанавливается дополнительная форсажная камера, в которой сжигается дополнительное горючее. В результате происходит увеличение тяги (форсаж) до 50%, но расход топлива резко возрастает. Двигатели с форсажной камерой, как правило, не используются в коммерческой авиации по причине их низкой экономичности.

«Основные параметры турбореактивных двигателей различных поколений» Поколение/период Т-ра газаперед турбиной°C Степень сжатиягаза, πк* Характерныепредставители Где установлены
1 поколение1943-1949 гг. 730-780 3-6 BMW 003, Jumo 004 Me 262, Ar 234, He 162
2 поколение1950-1960 гг. 880-980 7-13 J 79, Р11-300 F-104, F4, МиГ-21
3 поколение1960-1970 гг. 1030-1180 16-20 TF 30, J 58, АЛ 21Ф F-111, SR 71,МиГ-23Б, Су-24
4 поколение1970-1980 гг. 1200-1400 21-25 F 100, F 110, F404,РД-33, АЛ-31Ф F-15, F-16,МиГ-29, Су-27
5 поколение2000-2020 гг. 1500-1650 25-30 F119-PW-100, EJ200,F414, АЛ-41Ф F-22, F-35,ПАК ФА

Начиная с 4-го поколения рабочие лопатки турбины выполняются из монокристаллических сплавов, охлаждаемые.

Турбовинтовой двигатель

Схема турбовинтового двигателя: 1 — воздушный винт; 2 — редуктор; 3 — турбокомпрессор.

В турбовинтовом двигателе (ТВД) основное тяговое усилие обеспечивает воздушный винт, соединённый через редуктор с валом турбокомпрессора. Для этого используется турбина с увеличенным числом ступеней, так что расширение газа в турбине происходит почти полностью и только 10—15 % тяги обеспечивается за счёт газовой струи.

Турбовинтовые двигатели гораздо более экономичны на малых скоростях полёта и широко используются для самолётов, имеющих большую грузоподъёмность и дальность полёта. Крейсерская скорость самолётов, оснащённых ТВД, 600—800 км/ч.

Турбовальный двигатель

Турбовальный двигатель (ТВаД) — газотурбинный двигатель, у которого вся развиваемая мощность через выходной вал передается потребителю. Основная область применения — силовые установки вертолетов.

Двухконтурные двигатели

Дальнейшее повышение эффективности двигателей связано с появлением так называемого внешнего контура. Часть избыточной мощности турбины передаётся компрессору низкого давления на входе двигателя.

Двухконтурный турбореактивный двигатель

Схема турбореактивного двухконтурного двигателя (ТРДД) со смешением потоков: 1 — компрессор низкого давления; 2 — внутренний контур; 3 — выходной поток внутреннего контура; 4 — выходной поток внешнего контура.

В турбореактивном двухконтурном двигателе (ТРДД) воздушный поток попадает в компрессор низкого давления, после чего часть потока проходит по обычной схеме через турбокомпрессор, а остальная часть (холодная) проходит через внешний контур и выбрасывается без сгорания, создавая дополнительную тягу. В результате снижается температура выходного газа, снижается расход топлива и уменьшается шум двигателя. Отношение количества воздуха, прошедшего через внешний контур, к количеству прошедшего через внутренний контур воздуха называется степенью двухконтурности (m). При степени двухконтурности <4 потоки контуров на выходе, как правило, смешиваются и выбрасываются через общее сопло, если m>4 — потоки выбрасываются раздельно, так как из-за значительной разности давлений и скоростей смешение затруднительно.

Двигатели с малой степенью двухконтурности (m<2) применяются для сверхзвуковых самолётов, двигатели с m>2 для дозвуковых пассажирских и транспортных самолётов.

Турбовентиляторный двигатель

Схема турбореактивного двухконтурного двигателя без смешения потоков (Турбовентиляторного двигателя): 1 — вентилятор; 2 — защитный обтекатель; 3 — турбокомпрессор; 4 — выходной поток внутреннего контура; 5 — выходной поток внешнего контура.

Турбовентиляторный реактивный двигатель (ТВРД) — это ТРДД со степенью двухконтурности m=2—10. Здесь компрессор низкого давления преобразуется в вентилятор, отличающийся от компрессора меньшим числом ступеней и большим диаметром, и горячая струя практически не смешивается с холодной.

Турбовинтовентиляторный двигатель

Дальнейшим развитием ТВРД с увеличением степени двухконтурности m=20—90 является турбовинтовентиляторный двигатель (ТВВД). В отличие от турбовинтового двигателя, лопасти двигателя ТВВД имеют саблевидную форму, что позволяет перенаправить часть воздушного потока в компрессор и повысить давление на входе компрессора. Такой двигатель получил название винтовентилятор и может быть как открытым, так и закапотированным кольцевым обтекателем. Второе отличие — винтовентилятор приводится от турбины не напрямую, как вентилятор, а через редуктор.

Вспомогательная силовая установка

Вспомогательная силовая установка (ВСУ) — небольшой газотурбинный двигатель, являющийся дополнительным источником мощности, например, для запуска маршевых двигателей самолетов. ВСУ обеспечивает бортовые системы сжатым воздухом ( в том числе для вентиляции салона), электроэнергией и создает давление в гидросистеме летательного аппарата.

Судовые установки

Используются в судовой промышленности для снижения веса. GE LM2500 и LM6000 — две характерных модели этого типа машин.

Наземные двигательные установки

Другие модификации газотурбинных двигателей используются в качестве силовых установок на судах (газотурбоходы), железнодорожном (газотурбовозы) и другом наземном транспорте, а также на электростанциях, в том числе, передвижных, и для перекачки природного газа. Принцип работы практически не отличается от турбовинтовых двигателей.

Газовая турбина с замкнутым циклом

В газовой турбине с замкнутым циклом рабочий газ циркулирует без контакта с окружающей средой. Нагрев (перед турбиной) и охлаждение (перед компрессором) газа производится в теплообменниках. Такая система позволяет использовать любой источник тепла (например, газоохлаждаемый ядерный реактор). Если в качестве источника тепла используется сгорание топлива, то такое устройство называют турбиной внешнего сгорания. На практике газовые турбины с замкнутым циклом используются редко.

Газовая турбина с внешним сгоранием

В этом разделе не хватает ссылок на источники информации. Информация должна быть проверяема, иначе она может быть поставлена под сомнение и удалена. Вы можете отредактировать эту статью, добавив ссылки на авторитетные источники. Эта отметка установлена 11 ноября 2011.

Большинство газовых турбин представляют собой двигатели внутреннего сгорания, но также возможно построить газовую турбину внешнего сгорания, которая, фактически, является турбинной версией теплового двигателя.[источник не указан 404 дня]

При внешнем сгорании в качестве топлива используется пылевидный уголь или мелкоистолченная биомасса (например, опилки). Внешнее сжигание газа используется как непосредственно, так и косвенно. В прямой системе, продукты сгорания проходят сквозь турбину. В косвенной системе, используется теплообменник и чистый воздух проходит сквозь турбину. Тепловой КПД ниже в системе внешнего сгорания косвенного типа, однако лопасти не подвергаются воздействию продуктов сгорания.

Использование в наземных транспортных средствах

В этом разделе не хватает ссылок на источники информации. Информация должна быть проверяема, иначе она может быть поставлена под сомнение и удалена. Вы можете отредактировать эту статью, добавив ссылки на авторитетные источники. Эта отметка установлена 11 ноября 2011.
Rover JET1 STP Oil Treatment Special на выставке в зале славы музея трассы Indianapolis Motor Speedway показана вместе с газовой турбиной Pratt & Whitney. A 1968 Howmet TX — единственная в истории турбина, принесшая победу в автомобильной гонке.

Газовые турбины используются в кораблях, локомотивах и танках. Множество экспериментов проводилось с автомобилями, оснащенными газовыми турбинами.

В 1950 году дизайнер Ф.Р. Белл и главный инженер Морис Вилкс в британской компании Rover Company анонсировал первый автомобиль с приводом от газотурбинного двигателя. Двухместный JET1 имел двигатель, расположенный позади сидений, решетки воздухозаборника по обеим сторонам машины, и выхлопные отверстия на верхней части хвоста. В ходе испытаний автомобиль достиг максимальной скорости 140 км/ч, на скорости турбины 50000 об/мин. Автомобиль работал на бензине, парафиновом или дизельном маслах, но проблемы с потреблением топлива оказались непреодолимыми для производства автомобилей. В настоящее время он выставлен в Лондоне в Музее Науки.

Команды Rover и British Racing Motors (BRM) (Формула-1) объединили усилия для создания Rover-BRM, авто, с приводом от газовых турбин, которое приняло участие в гонке 24 часа Ле-Мана 1963 года, управляемое Грэмом Хиллом и Гитнером Ричи. Оно имело среднюю скорость - 107,8 миль/ч (173 км/ч), а максимальную скорость - 142 миль/ч (229 км/ч). Американские компании Ray Heppenstall, Howmet Corporation и McKee Engineering объединились для совместной разработки собственных газотурбинных спортивных автомобилей в 1968 году, Howmet TX приняла участие в нескольких американских и европейских гонках, в том числе завоевав две победы, а также принимала участие в гонке 24 часа Ле-Мана 1968 года. Автомобили использовали газовые турбины Continental Motors Company, благодаря которым, в конечном итоге, ФИА было установлено шесть посадочных скоростей для машин с приводом от турбин.

На гонках автомобилей с открытыми колёсами, революционное полноприводное авто 1967 года STP Oil Treatment Special с приводом от турбины, специально подобранной легендой гонок Эндрю Гранателли и управляемое Парнелли Джонсом, почти выиграло в гонке "Инди-500"; авто с турбиной STP компании Pratt & Whitney обгоняло почти на круг авто, шедшее вторым, когда у него неожиданно отказала коробка передач за три круга до финишной черты. В 1971 глава компании Lotus Колин Чепмен представил авто Lotus 56B F1, с приводом от газовой турбины Pratt & Whitney. У Чепмена была репутация создателя машин-победителей, но он вынужден был отказаться от этого проекта из-за многочисленных проблем с инерционностью турбин (турболагом).

Оригинальная серия концептуальных авто General Motors Firebird была разработана для автовыставки Моторама 1953, 1956, 1959 годов, с приводом от газовых турбин.

Использование в танках

Первые исследования в области применения газовой турбины в танках проводились в Германии Управлением вооруженных сухопутных сил начиная с середины 1944 года. Первым массовым танком, на котором устанавливали газотурбинный двигатель стал С-танк. Газовые двигатели установлены в российском Т-80 и американском М1 Абрамс.Газотурбинные двигатели, устанавливаемые в танках, имеют при схожих с дизельными размерами гораздо большую мощность, меньший вес и меньшую шумность. Однако из-за низкого КПД подобных двигателей требуется гораздо большее количество топлива для сравнимого с дизельным двигателем запаса хода.

Конструкторы газотурбинных двигателей

См. также

Ссылки

dik.academic.ru

Газотурбинные двигатели - Википедия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

(перенаправлено с «»)Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 18 июня 2017; проверки требуют 4 правки. Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 18 июня 2017; проверки требуют 4 правки.

Газотурбинный двигатель (ГТД) — тепловой двигатель, в котором газ сжимается и нагревается, а затем энергия сжатого и нагретого газа преобразуется в механическую работу на валу газовой турбины.

В отличие от поршневого двигателя, в ГТД процессы происходят в потоке движущегося газа.

Сжатый атмосферный воздух из компрессора поступает в камеру сгорания, куда также подаётся топливо, которое, сгорая, образует большое количество газообразных продуктов сгорания под высоким давлением. Затем в газовой турбине энергия давления продуктов сгорания преобразуется в механическую работу за счёт вращения лопаток, часть которой расходуется на сжатие воздуха в компрессоре. Остальная часть работы передаётся на приводимый агрегат. Работа, потребляемая этим агрегатом, и считается полезной работой двигателя. Газотурбинные двигатели имеют самую большую удельную мощность среди ДВС, до 6 кВт/кг.

В качестве топлива может использоваться любое горючее, которое можно диспергировать: бензин, керосин, дизельное топливо, мазут, природный газ, судовое топливо, водяной газ, спирт и измельчённый уголь.

encyclopaedia.bid