газотурбинный реактивный двигатель. Газотурбинный двигатель реактивный


Газотурбинный многоконтурный реактивный двигатель

 

Использование: в авиадвигателестроении. Сущность изобретения: в газотурбинном многоконтурном двигателе в вентиляторном контуре за переключающим устройством установлен дополнительный компрессор, соединенный посредством гидравлически управляемой муфты с валом вентилятора. При этом газовая турбина соединена с валом вентилятора посредством муфты свободного хода. 5 ил.

Газотурбинный многоконтурный двигатель относится к области авиадвигателестроения и может найти применение на самолетах с широким диапазоном изменения скоростей полета, от дозвуковых до сверхзвуковых.

Известен газотурбинный реактивный двигатель с переменной степенью двухконтурности, у которого в тракте за вентилятором двухконтурного установлен турбореактивный двигатель [1] Недостатком данного двигателя являются увеличенные габариты, диаметральные размеры. Известен также газотурбинный многоконтурный реактивный двигатель, содержащий установленные на входе во внутренний и вентиляторные контуры вентилятор, размещенное на выходе из последнего переключающее устройство, последовательно расположенные во внутреннем контуре вдоль оси двигателя компрессор, камеру сгорания, турбину привода вентилятора, соединенную с последним валом вентиляторы, дополнительную камеру сгорания, подключенную на входе к вентиляторному контуру, а на выходе к газовой турбине [2] Недостатком этого двигателя также являются увеличенные габариты, диаметральные размеры. Задачей настоящего изобретения является устранение указанного недостатка. Поставленная задача решается за счет того, что в газотурбинном многоконтурном реактивном двигателе, содержащем установленные на входе во внутренний и вентиляторный контуры вентилятор, размещенные на выходе из последнего переключающее устройство, последовательно расположенные во внутреннем контуре вдоль оси двигателя компрессор, камеру сгорания, турбину привода компрессора, турбину привода вентилятора, соединенную с последним валом вентилятора, дополнительную камеру сгорания, подключенную на входе к вентиляторному контуру, а на выходе к газовой турбине, имеются дополнительный компрессор, установленный в вентиляторном контуре за переключающим устройством, муфта свободного хода и гидравлически управляемая муфта, причем дополнительный компрессор соединен с валом вентилятора посредством гидравлически управляемой муфты, а газовая турбина посредством муфты свободного хода. На фиг. 1 изображена первая половина продольного разреза газотурбинного многоконтурного двигателя; на фиг. 2 вторая половина продольного разреза газотурбинного многоконтурного двигателя; на фиг. 3 элемент А фиг. 1; на фиг. 4 разрез Б-Б фиг. 1 в произвольном масштабе; на фиг. 5 разрез В-В виг. 3 в произвольном масштабе. На внутреннем и вентиляторном контуре двигателя расположен вентилятор 1 со спрямляющим аппаратом 2. На выходе из вентилятора 1 установлено переключающее устройство 3. Это переключающее устройство выполнено со створками, закрепленными шарнирно в передней части дополнительного компрессора 4. Спрямляющие аппараты этого компрессора обозначены позициями 5,6,7,8. За дополнительным компрессором 4 выполнены патрубки 9 подвода воздуха от вентилятора 1 к компрессору 10. Спрямляющие аппараты этого компрессора на фигуре N 1 обозначены позициями 11,12,13,14. В тракте компрессора 10 за ним расположена камера сгорания 15. В камере сгорания 15 установлены топливные форсунки 16. В тракте за камерой сгорания 15 расположена турбина 17 привода компрессора 10. Сопловой аппарат этой турбины на фиг. 1 обозначен позицией 18. Вал турбины 17 привода компрессора 10 соединен с валом компрессора 10. За турбиной 17 привода компрессора 10 в ее тракте установлена турбина 19 привода вентилятора 1. Сопловые аппараты этой турбины на фиг. 1 обозначены позициями 20,21. Вал турбины 19 привода вентилятора жестко соединен с валом вентилятора 1. Вал 22 с помощью гидравлически управляемой муфты 24 свободного хода соединен с валом компрессора 4. Передняя опора вентилятора 1 обозначена позицией 25, стойки крепления обозначены позициями 26, 27, 28. Для привода створок переключающего устройства 3 выполнен силовой цилиндр 29, шток которого через тяги 30 шарнирно соединен со створками переключающего устройства 3 (шток силового цилиндра 29 на фиг. 1 не обозначен). За турбиной 19 привода вентилятора 1 расположены патрубки 31 подвода воздуха от дополнительного компрессора 4 к каналу 32, который сообщен с дополнительной камерой сгорания 33. За дополнительной камерой сгорания 33 в ее тракте расположена газовая турбина 34. Сопловые аппараты этой турбины на фиг. 1 обозначены позициями 35,36. Задняя опора турбины 34 обозначена позицией 37, стойки крепления обозначены позицией 38. За газовой турбиной 34 в ее тракте выполнено режимное, сверхзвуковое реактивное сопло 39 с неподвижным центральным телом 40, с подвижным в осевом направлении центральным телом 41, с обечайкой сопла 42. Подвижное центральное тело 41 соединено со шток воздушного разгрузочного цилиндра 43. Поршень разгрузочного цилиндра по фиг. 1 обозначен позицией 44, его шток позицией 45. Для управления перемещением подвижного в осевом направлении центрального тела 41 выполнен гидравлический цилиндр 46 управления, шток 47 которого шарнирно соединен с центральным телом 41. Сопло наружного контура обозначено позицией 48. Вал газовой турбины 34 с помощью муфты 49 свободного хода соединен с валом 22 вентилятора, а через вал 22 и гидравлически управляемой муфтой 24 свободного хода с валом дополнительного компрессора 4. За трактом газовой турбины 19 в наружном тракте 23 расположен смеситель 50. На валу 22 установлена звездочка 51 гидравлически управляемой муфты 24 свободного хода (см. фиг. 3). Наружная обойма гидравлически управляемой муфты свободного хода обозначена позицией 52. Между звездочкой 51 и наружной обоймой 52 расположены ролики 53. На валу 22 установлен также поводок 54, на котором расположен поршень 55, который фиксирован от проворота в окружном направлении фиксаторами 56, закрепленными на валу 57 дополнительного компрессора 4 турбореактивного двигателя. Поршень 55 установлен также внутри цилиндра 58. Наружная обойма 52 гидравлически управляемой муфты свободного хода соединена с валом 57 дополнительного компрессора 4. Поршень 55 упирается к торцу вала 57 с помощью пружины 59 в положении, когда муфта отсоединена от вала 57. Поводок 54 и поршень 55 кинематически с помощью винтовой пары 60 соединены между собой. Полость цилиндра 58 сообщена с каналом 61 подвода гидравлической жидкости. Канал 61 выполнен на корпусе 62 подшипника 63 опоры компрессора 4. На поводке 54 выполнены козырьки 64. Газотурбинный многоконтурный реактивный двигатель работает следующим образом. Двигатель запускается от раскрутки вала компрессора 10, включая зажигание и подачу топлива в камеру сгорания 15. Затем с помощью гидравлически управляемой муфты 24 свободного хода при подводе жидкости под давлением в полость цилиндра 58 вал 22 вентилятора 1 соединяется с валом дополнительного компрессора 4, в дополнительную камеру сгорания 33 подводится топливо, включается зажигание. Продукты сгорания от турбин 19 и 34 поступают в реактивные сопла 39 и 48. От исчисления газов через эти сопла создается сила тяги. На двухконтурном режиме часть воздуха от сопла 48 может быть пропущена через сопло 39. Включение вала турбины 34 с валом вентилятора осуществляется автоматически. На взлетном режиме двигатель работает как турбореактивный, этому режиму соответствует изображение а. После набора высоты двигатель может работать как двухконтурный турбореактивный на дозвуковых скоростях полета. Этому режиму соответствует изображение б. На сверхзвуковых скоростях полета двигатель работает как турбореактивный.

Формула изобретения

Газотурбинный многоконтурный реактивный двигатель, содержащий установленный на входе во внутренний и вентиляторный контуры вентилятор, размещенные на выходе из последнего переключающее устройство, последовательно расположенные во внутреннем контуре вдоль оси двигателя компрессор, камеру сгорания, турбину привода компрессора, турбину привода вентилятора, соединенную с последним валом вентилятора, дополнительную камеру сгорания, подключенную на входе к вентиляторному контуру, а на выходе к газовой турбине, отличающийся тем, что двигатель снабжен дополнительным компрессором, установленным в вентиляторном контуре за переключающим устройством, муфтой свободного хода и гидравлически управляемой муфтой, причем дополнительный компрессор соединен с валом вентилятора посредством гидравлически управляемой муфты, а газовая турбина посредством муфты свободного хода.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5

www.findpatent.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

dis.academic.ru

газотурбинный реактивный двигатель - это... Что такое газотурбинный реактивный двигатель?

 газотурбинный реактивный двигатель gas turbine jet

Большой англо-русский и русско-английский словарь. 2001.

  • газотурбинный локомотив
  • газотурбинный силовой цикл

Смотреть что такое "газотурбинный реактивный двигатель" в других словарях:

  • Реактивный двигатель — Испытания ракетного двигателя Спейс Шаттла …   Википедия

  • Воздушно-реактивный двигатель — (ВРД)  тепловой реактивный двигатель, в качестве рабочего тела которого используется смесь забираемого из атмосферы воздуха и продуктов окисления топлива кислородом, содержащимся в воздухе. За счёт реакции окисления рабочее тело нагревается… …   Википедия

  • Пульсирующий воздушно-реактивный двигатель — Пульсирующий воздушно реактивный двигатель  Вариант Воздушно реактивного двигателя. В ПуВРД используется камера сгорания с входными клапанами и длинное цилиндрическое выходное …   Википедия

  • Газотурбинный двигатель — с одноступенчатым радиальным компрессором, турбиной, рекуператором, и воздушными подшипниками Газотурбинный двигатель (ГТД) тепловой двигатель, в котором газ сжимается и нагревается, а затем энергия сжатого и нагретого… …   Википедия

  • Двигатель внутреннего сгорания — Схема: Двухтактный двигатель внутреннего сгорания с глушителем …   Википедия

  • Двигатель — У этого термина существуют и другие значения, см. Двигатель (значения). Двигатель, мотор (от лат. motor приводящий в движение)  устройство, преобразующее какой либо вид энергии в механическую. Этот термин используется с конца XIX века… …   Википедия

  • ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ — тепловой двигатель, внутри к рого происходит сжигание топлива и преобразование части выделившейся теплоты в механич. работу. Различают Д. в. с. поршневые, в к рых весь рабочий процесс осуществляется полностью в цилиндрах; газотурбинные, в к рых… …   Большой энциклопедический политехнический словарь

  • Двухконтурный турбореактивный двигатель — Газотурбинный двигатель (ГТД, ТРД) 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… …   Википедия

  • Турбореактивный двигатель (ТРД) — газотурбинный воздушно реактивный двигатель, имеющий турбокомпрессор для сжатия воздуха перед сжиганием топлива (в целях повышения теплового кпд). Некоторые ТРД имеют перед соплом дополнительную (форсажную) камеру сгорания для кратковременного… …   Словарь военных терминов

  • Авиационный двигатель — Запрос «Авиадвигатель» перенаправляется сюда; см. также другие значения. По теме Авиационный двигатель должна быть отдельная статья, а не страница разрешения неоднозначностей. После создания основной статьи страницу разрешения неоднозначностей,… …   Википедия

  • Комбинированный двигатель внутреннего сгорания — (комбинированный ДВС)  двигатель внутреннего сгорания, представляющий собой комбинацию из поршневой (роторно поршневой) и лопаточной машины (турбина, компрессор), в котором в осуществлении рабочего процесса участвуют обе машины. Содержание 1 …   Википедия

dic.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

muller.academic.ru

Газотурбинный двигатель - Википедия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 18 июня 2017; проверки требуют 3 правки. Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 18 июня 2017; проверки требуют 3 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

газотурбинный реактивный двигатель — с русского на английский

- (газотурбинный, поршневой, тепловой) — engine - (гидравлический, пневматический, электрический) — motor -, авиационный — aircraft engine двигатель, используемый или предназначенный к использованию в авиации для перемещения и (или) поддержания ла, на котором он установлен, в воздухе (рис. 46). — an engine that is used or intended to be used in propelting or lifting aircraft. - аналогичной конструкции — engine of identical design and сonstruction - без наддува (ид) — unsupercharged engine -, безредукторный — direct-drive engine -, безредукторный винто-вентиляторный (незакопоченный) — unducted fan engine (udf) винтовентиляторы вращаются непосредственно силовой (свободной) турбиной с противоположным вращением рабочих колес. — fans are driven directly by a counter-rotating turbine, eliminating complexity of a reduction gearbox. -, бензиновый — gasoline engine -, боковой (рис. 13) — side engine - в подвесной мотогондоле — pod engine -, вентиляторный, с противоположным вращением вентиляторов — contrafan engine - вертикальной наводки, приводной (стрелкового вооружения) — (gun) elevation drive motor -, винто-вентиляторный (тввд) — prop-fan engine -, включенный (работающий) — operating/running/engine -, внешний (по отношению к фюзеляжу) (рис. 44) — outboard engine - внутреннего сгорания — internal-combustion engine -, внутренний (по отношению к наружному двигателю) (рис. 44) — inboard engine - воздушного охлаждения (пд) — air-cooled engine двигатель, у которого отвод тепла от цилиндров производится воздухом, непосредственно обдувающим их. — an engine whose running temperature is controlled by means of air cooled cylinders. -, вспомогательный (всу) — auxiliary power unit (apu) -, выключенный — shutdown engine -, выключенный (неработающий) — inoperative engine -, высокооборотный — high-speed engine -, высотный — high-altitude engine -, газотурбинный (гтд) — turbine engine -, газотурбинный (вертолетныи) — helicopter turboshaft engine -,газотурбинный-энергоузел (стартер-энергоузел) — turbine-starter - auxiliary power unit, starter - apu - (-) генератор — motor-generator устройство для преобразования одного вида эл. энергии в другую (напр., переменный ток в постоянный). — а motor-generator combination for converting one kind of electric power to another (e.g. ас to dc) - горизонтальной наводки, приводной (стрелкового вооружения) — (gun) azimuth drive motor - двухвальной схемы (турбовальный) — two-shaft turbine engine -, двухвальный турбовинтовой — two-shaft turboprop engine -, двухвальный турбореактивный — two-shaft /-rotor, -spool/turbojet engine -, двухкаскадный — two-rotor /-shaft, -spool/ engine, twin-spool engine двухвальный турбореактивный двигатель называется также двухроторным или двухкаскадным двигателем. — а two-rotor engine is a twoshaft or two-spool engine with lp and hp compressors and hp and lp turbines. -, двухкаскадный, двухконтурный, (турбореактивный) — two-rotor /twin-spool/ by-pass turbo-jet engine -, двухкаскадный, турбовальный, газотурбинный, со свободной турбиной — two-rotor /twin-spool/ turboshaft engine with free-power turbine -, двухкаскадный, турбовентиляторвый с устройством отклонения направления тяги — two-rotor /twin-spool/ turbofan engine with thrust deflector system -, двухконтурный — by-pass /bypass/ engine гтд, в котором, помимо основного внутреннего (первого) контура, имеется наружный (второй) контур, представляющий собой канал кольцевого сечения, оканчивающийся у реактивного сопла. — in а by-pass engine, a part of the air leaving the lp cornpressor is dueted through the by-pass duct around the engine main duct to the exhaust unit to be exhausted to the atmosphere. -, двухконтурный с дожиганиem во втором контуре — duct-burning by-pass engine -, двухконтурный со смешиванием потоков наружного и и внутренного контуров — by-pass exhaust mixing engine -, двухроторный — two-rotor engine - двухрядная звезда (пд) — double-row radial engine двигатель, у которого цнлиндры расположены двумя рядами радиально относительнo одного oбщего коленчатоro вала. — an engine having two rows of cylinders arranged radially around а common crankshaft. the corresponding front and rear cylinders may or may not be in line. -, двухтактный (пд) — two-cycle engine -, дозвуковой — subsonic engine -, доработанный по модификации (1705) — engine incorporating mod. (1705), post-mod. (1705) engine -, звездообразный — radial engine поршневой двигатель с радиальным расположением цилиндров, оси которых лежат в одной, двух или нескольких плоскостях, перпендикулярных к оси коленчатого вала — an engine having stationary cylinders arranged radially around а commom crankshaft. -, звездообразный двухрядный — double-row radial engine -, звездообразный однорядный — single-row radial engine -, исполнительный (эл.) — (electric) actuator, servo motor -, исполнительный, канала курса (крена или тангажа) (гироплатформы) — azimuth (roll or pitch) servornotor -, карбюраторный (пд) — carburetor engine -, коррекционный (гироскопического прибора) — erection torque motor -, критический — critical engine двигатель, отказ которого вызывает наиболее неблагоприятные изменения в поведении самолета, управляемости и избытке тяги. — "critical engineп means the engine whose failure would most adversely affect the performance or handling qualities of an aircraft. -, крыльевой (установленный на крыле) — wing engine - левого вращения — engine of lh rotation -, маломощный — low-powered engine -, многорядный (пд) — multirow engine -, многорядный звездообразный — multirow radial engine -, модифицированный — modified engine - модульной конструкции — module-construction engine

lp compressor - module i, hp compressor - module 2, etc . -, мощный — high-powered engine -, недоработанный no модификацин (1705) — engine not incorporating mod. (1705), pre-mod. (1705) engine -, незакапоченный — uncowled engine - непосредственного впрыска (пд) — fuel injection engine -, неработающий — inoperative engine -, одновальный (гтд) — single-shaft /single-rotor/ turbine engine -, одновальный двухконтурный — single-shaft /single-rotor/ bypass engine -, одновальный турбовентиляторный — single-shaft /single-rotor/ turbofan engine -, одновальный турбовинтовой — single-shaft turboprop engine -, одновальный турбореактивный — single-shaft /single-rotor/turbojet engine -, однорядный (пд) — single-row engine -, опытный — prototype engine двигатель определенного тиna, еще не прошедший типовые государственные испытания. — the tirst engine of a type and arrangement not approved previously, to be submitted for type approval test. -, основной — main engine -, оставшийся (продолжающий работать) — remaining engine -, отказавший — inoperative/failed/ engine - отработки (эл., исполнительный) — servomotor - отработки следящей системы — servo loop drive motor - подтяга (патронной ленты) — ammunition booster torque motor -, поперечный коррекционный (авиагоризонта) — roll erection torque motor -, поршневой (пд) — reciprocating engine - правого вращения — engine of rh rotation -, продольный коррекционный (авиагоризонта) — pitch erection torque motor -, прямоточный — ramjet engine двигатель без механического компрессора, в котором сжатие воздуха обеспечивается поступательным движением самого двигателя. — а jet engine with no meehanical compressor, and using the air for combustion compressed by forward motion of the engine. - работающий — operating engine -, работающий с перебоями — rough engine двигатель, работающий с неисправной системой зажигания или подачи топлива (рабочей смеси) — an engine that is running or firing unevenly, usually due to а faulty condition in either the fuel or ignition systems. - рамы крена (гироплатформы — roll-gimbal servomotor - рамы курса (гироплатформы — azimuth-gimbal servomotor - рамы тангажа (гироплатформы) — pitch-gimbal servomotor -, реактивный — jet-engine двигатель, в котором энергия топлива преобразуется в кинетическую энергию газовой струи, вытекающей из двигателя, a получающаяся за счет этого сила реакции нenоcредственно используется как сила тяги для перемещения летательного аппарата. — an aircraft engine that derives all or most of its thrust by reaction to its ejection of combustion products (or heated air) in a jet and that obtains oxygen from the atmosphere for the combustion of its fuel. -, реактивный, пульсирующий — pulse jet (engine) применяется для непосредственного вращения несущеro винта вертолета. — pulse jets are designed for helicopter rotor propulsion. -, ремонтный — overhauled engine серийный двигатель, отремонтированный или восстановленный до состояния, удовлетворяющего требованиям серийного стандарта, и пригодный для дальнейшей эксплуатации в течение установленного межремонтного ресурса . — an engine which has been repaired or reconditioned to а standard rendering it eligible for the complete overhaul life agreed by the national authority. - с внешним смесеобразованием (пд) — carburetor engine двигатель внутреннего сгорания, у которого горючая смесь образуется вне рабочего цилиндра. — an engine in which the fuel/air mixture is formed in the carburetor. - с внутренним смесеобразованием — fuel-injection engine двигатель, у которого горючая смесь образуется внутри рабочего цилиндра. — an engine in which fuel is directly injected into the cylinders. - с водяным охлаждением (пд) — water-cooled engine - с высокой степенью сжатия — high-compression engine - с нагнетателем (пд) — supercharged engine - с наддувом (пд) с осевым компрессором (пд) — supercharged engine axial-flom turbine engine - с передним расположением вентилятора — front fan turbine engine - с противоточной камерой сгорания (гтд) — reverse-flow turbine engine - с редуктором — engine with reduction gear - с форсажной камерой (гтд). двигатель с дополнительным сжиганием топлива в специальной камере за турбиной — engine with afterburner, afterburning engine, reheat(ed) engine, engine with thrust augmentor - с форсированной (взлетной) мощностью — engine with augmented (takeoff) power rating - с центробежным компрессором (гтд) — radial-flow turbine engine -, серийный — series engine двигатель, изготовляемый в серийном производстве и соответствующий опытному двигателю, принятому при государственных испытаниях для серийного производства. — an engine essentially identiin design, in materials, and in methods of construction, with one which has been approved previously. -со свободной турбиной — free-luroine engine двигатель с двумя турбинами, валы которых кинематически не связаны. одна из турбин обычно служит для привода компрессора, а другая используется для передачи полезной работы потребителю, например, воздушному (или несущему) винту. — the engine with two turbines whose shafts are not mechanically coupled. one turbine drives the compressor, and the other free turbine drives the propeller or rotor. - следящей системы по внутреннему крену (гироплатформы) — inner roll gimbal servomotor - следящей системы по наружному крену (гироплатформы) — outer roll gimbal servomotor - следящей системы по курсу (гироплатформы) — azimuth gimbal servomotor - следящей системы по тангажу (гироплатформы) — pitch gimbal servomotor -, собственно — engine itself -, средний (рис. 44) — center engine - стабилизации гироплатформы — stable platform-stabilization servomotor/servo/ -, стартовый (работающий при взлете) — booster -, стартовый твердотопливный — solid propellant booster -, трехкаскадный, турбореактивный, с передним вентилятором — three-rotor /triple-spool, triple shaft/ front fan turbo-jet engine -, турбовентиляторный — turbofan engine двухконтурный турбореактивный двигатель, в котором часть воздуха выбрасывается за первыми ступенями компрессора низкого давления, а остальная часть воздуха за кнд поступает в основной контур с камерами сгорания. — in the turbofan engine a part of the air bypassed and exhausted to atmosphere after the first (two) stages of lp compressor. about half of the thrust is produced by the fan exhaust. -, турбовентиляторный (с дожиганием в вентиляторном контуре) — duct-burning turbofan engine -, турбовинтовентиляторный — (turbo) propfan engine, unducted fan engine (ufe) -, турбовинтовой (твд) — turboprop engine газотурбинный двигатель, в котором тепло превращается в кинетическую энергию реактивной струи и в механическую работу на валу двигателя, которая используется для вращения воздушного винта. — а turboprop engine is a turbine engine driving the propeller and developing an additional propulsive thrust by reaction to ejection of combustion products. -, "турбовинтовой" (вертолетный, с отбором мощности на вал) — turboshaft engine -, турбовинтовой, с толкающим винтом — pusher-turboprop engine -, турбопрямоточный — turbo/ram jet engine комбинация из турбореактивного (до м-з) и прямоточного (для больших чисел м). — combines а turbo-jet engine (for speeds up to mach 3) and ram jet engine for higher mach numbers. -,турбо-ракетный — turbo-rocket engine аналог турбопрямоточному двигателю с автономным кислородным питанием, — а turbo/ram jet engine with its own oxygen to provide combustion. -, турбореактивный — turbojet engine газотурбинный двигатель (с приводом компрессора от турбин), в котором тепло превращается только в кинетическую энергию реактивной струи. — a jet engine incorporating a turbine-driven air compressor to take in and compress the air for the combustion of fuel, the gases of combustion being used both to rotate the turbine and to create a thrust-producing jet. -, установленный в мотогондоле — nacelle-mounted engine -, установленный в подвесной мотогондоле — pod engine -, четырехтактный (поршневой — four-cycle engine за два оборота коленчатого вала происходит четыре хода поршня в каждом цилиндре, по одному такту на ход. такт 1 - впуск всасывание рабочей смеси в цилиндр), такт 2 - матке рабочей смеси, такт 3 - рабочий ход (зажигание смеси), такт 4 - выхлоп (выпуск отработанных газов из цилиндра в атмосферу) — a common type of engine which requires two revolutions of the crankshaft (four strokes of the piston) to complete the four events of (1) admission of or forcing the charged mixture of combustible gas into the cylinder, (2) compression of the charge, (3) ignition and burning of the charge, which develops pressure (power) acting on the piston and (4) exhaust or expulsion of the charge from the cylinder. -, шаговой (эл.) — step-servo motor -, электрический — electric motor устройство, преобразующее электрическую энергию во вращательное механическое движение. — device which converts electrical energy into rotating mechanical energy. - (-) энергоузел, газотурбинный (ггдэ) — turbine starter /auxiliary power unit, starter/ apu для запуска основн. двигателей, хол. прокрутки (стартерный режим) и привода агрегатов самолета при неработающих двигателях (режим энергоузла), имеет свой электростартер. в зоне д. — in the region of the engine выбег д. — engine run-down гонка д. — engine run данные д. — engine data заливка д. (пд перед запуском) — engine priming замена д. — engine replacement /change/ запуск д. — engine start испытание д. — engine test мощность д. — engine power на входе в д. — at /in/ inlet to the engine обороты д. — engine speed /rpm, rpm/ опробование д. — engine ground test опробование д. в полете — in-flight engine test опробование д. на земле — engine ground test останов д. (выключение) — engine shutdown остановка д. (отказ) — engine failure остановка д. (выбег) — run down остановка д. вслествие недостатка масла (топлива) — engine failure due to oil (fuel) starvation отказ д. — engine failure перебои в работе д. — rough engine operation подогрев д. — engine heating проба д. (на земле) — engine ground test прогрев д. — engine warm-up прокрутка д. (холодная) — engine cranking /motoring/ работа д. — engine operation разгон д. — engine acceleration стоянка д. (период, в течение которого двигатель не работает) — engine shutdown. one hundred starts must be made of which 25 starts must be preceded by at least a two-hour engine shutdown. тряска д. — engine vibration тяга д. — engine thrust установка д. — engine installation шум д. — engine noise вывешивать д. с помощью лебедки — support weight of the engine by a hoist выводить д. на требуемые обороты % — accelerate the engine to a required speed of % выключать д. — shut down the engine глушить д. — shut down the engine гонять д. — run the engine заливать д. (пд) — prim the engine заменять д. — replace the engine запускать д. — start the engine запускать д. в воздухе — (re)start the engine испытывать д. — test the engine опробовать д. на земле — ground test the engine останавливать д. — shut down the engine подвешивать д. — mount the engine поднимать д. подъемником — hoist the engine подогревать д. — heat the engine проворачивать д. на ... оборотов — turn the engine ... revolutions прогревать д. (на оборотах ...%) — warm up the engine (at a speed of ... %) продопжать полет на (двух) д. — continue flight on (two) engines разгоняться на одном д. — accelerate with one engine operating разгоняться при неработающем критическом д. — accelerate with the critical епgine inoperative сбавлять (убирать) обороты (работающего) д. — decelerate the engine увеличивать обороты (работающего) д. — accelerate the engine устанавливать д. — install the engine

translate.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

dikc.academic.ru