Как устроена турбина самолета, Турбореактивный двигатель с осевым компрессором | Техника и человек
Новый опытный двигатель на время проверок установят на пассажирский лайнер Airbus на специальном подвесе в хвостовой части фюзеляжа. Коленчатый вал — алюминиевый, шатуны были изготовлены из труб. Если сравнивать осевой и цетробежный компрессоры, более эффективным считается первый. В этом отношении камера сгорания ЖРД значительно превосходит все другие известные в технике топочные устройства топки котлов, цилиндры двигателей внутреннего сгорания и другие. Это, наряду со случайными перерывами в горении, является одной из наиболее частых причин катастроф при испытаниях ЖРД.
Особенно это актуально для засушливой пустынной местности, которая из-за обилия солнечных дней в году хорошо подходит для строительства крупных солнечных электростанций. С учетом быстрого развития солнечной энергетики можно ожидать стремительного роста их количества, а это значит, что для решения проблемы очистки загрязненных панелей со временем будет требоваться все больше трудозатрат и ценных ресурсов, таких как вода, которую сегодня обычно используют для мытья панелей.
Сицилийский технологический стартап Reiwa Engine совместно с энергетической компанией Enel Green Power разработал робота Sandstorm. Он предназначен для автономной сухой очистки солнечных панелей с помощью щеток. Для робота не требуется идеально ровной установки солнечных панелей, так как он способен преодолевать разницу в высоте и промежутки между панелями до 50 сантиметров разработчики не уточняют, как именно это происходит.
После окончания чистки или при низком заряде батареи Sandstorm самостоятельно возвращается к док-станции для подзарядки. Прототип сперва протестировали в лаборатории компании Enel Green Power, а затем на мегаваттной секции солнечной электростанции в муниципалитете Тотана в Испании. В результате компания заключила контракт на поставку роботов для работы на двух испанских солнечных электростанциях Totana и Las Corchas, суммарная мощность которых составляет Мегаватт.
Необычный способ бороться с загрязнениями на поверхности солнечных батарей предложила компания Tesla, которая запатентовала метод очистки с помощью лазерных лучей. Авторы патента предлагают подбирать параметры лазерных импульсов так, чтобы они не проникали через слой стекла и не представляли опасности для электроники. Синицы вывели птенцов в одном дупле с 25 охотящимися на птиц летучими мышами. Этот необычный случай произошел в одном из лесов Италии.
Москву уличили в усилении экстремальных конвективных явлений. Из-за городской застройки в столице чаще проходят ливни и сильные ветра. Палеонтологи отобрали у древнего кита из Перу титул самого тяжелого животного в истории. Согласно новым оценкам, он весил на тонн меньше.
Квадрокоптер научили подзаряжаться от ЛЭП. Дрон ухватывает провод и повисает на нем. Российские палеогенетики прочитали ДНК человека из слоя верхневолжской культуры. Останки этого мужчины позднего мезолита нашли в Ярославской области. Частицы с одинаковым зарядом притянулись друг к другу. Нарушение закона Кулона возможно в некоторых растворах. Омикрон оказался самым устойчивым во внешней среде вариантом коронавируса.
Жителям тропических стран предложили массово разводить питонов на мясо. Они оказались более эффективным источником белка, чем насекомые.
Черная смола из гробницы царского казначея Рамсеса II оказалась битумом. Ученые определили это с помощью спектрального анализа.
В захвате Австралии кроликами обвинили английского фермера XIX века. В генофонде индийских популяций насчитали два процента архаичной примеси.
Ученые проанализировали генома современных жителей Индии. Потери почвенного углерода из-за выпаса скота недооценили втрое. По новой оценке они составляют порядка 50 миллиардов тонн за последние 60 лет. Стокилограммовую нелетающую птицу назначили верховным хищником эоценовой Антарктиды. Она принадлежала к семейству фороракосов. В ямальских отложениях возрастом в несколько сотен лет нашли ДНК мамонта и носорога. Вероятно, она попала туда из-за таяния многолетней мерзлоты.
Наша планета выступила как аналог землеподобных экзопланет. Физики измерили гравитацию субмиллиграммовой частицы. Для этого ее поместили в сверхпроводящую магнитную ловушку.
Как работа с тяжелым прошлым помогает движению к будущему. Физики уточнили странность протона. Странный кварк вносит вклад в массу протона со значимостью более трех стандартных отклонений. В Египте нашли 3,8-метровый бюст огромной статуи Рамсеса II.
Ее нижнюю часть раскопали еще в году. Столкновение Марса с кометоподобным телом помогло объяснить свойства его спутников. Оно произошло в ранней Солнечной системе. Турбина всему голова В эволюционном развитии гражданской авиации настал момент для нового перелома Василий Сычев.
Нашли опечатку? Робот почистит солнечные панели от пыли щетками. Андрей Фокин. В году был изготовлен первый двигатель внутреннего сгорания конструкции Яковлева, работающий на жидком топливе. Все моторы он конструировал сам. В году двигатели Яковлева были удостоены премии на выставке в Чикаго. Выставочный комитет наградил завод и его владельца бронзовой медалью и почетным дипломом выставки.
Двигатели Е. Яковлева поставлялись не только на внутренний рынок, но и за границу. На своем заводе Евгений Александрович старался использовать только отечественное сырье и материалы, хотя не всегда это получалось.
Так, из-за того, что российские аналоги не подходили по технологии, уголь и кокс пришлось покупать в Англии. Наименованием завода «Первый русский» Яковлев хотел показать, что Россия может производить двигатели не хуже, чем в Европе. Первый в России авиационный многоцилиндровый бензиновый двигатель с водяным охлаждением построил капитан русского флота Огнеслав Степанович Костович.
В оппозитном сильном двигателе конструкции Костовича с горизонтальным размещением цилиндров впервые использовалось электрическое зажигание. К году двигатель был построен, его испытания и доводка продолжались до года. В начале XX века отдельные российские фирмы брались за разработку и изготовление авиадвигателей собственной конструкции заводы Лесснера в Петербурге, завод «Мотор» и АО «Русско-Балтийский вагонный завод» в Риге.
Известны проекты многих российских инженеров-изобретателей Ф. Гешвенда, С. Неждановского, Б. Луцкого, П. Кузьминского, В. Киреева, С. Гризодубова, А. Уфимцева, А. Нестерова, А. Пороховщикова и других, однако дальше изготовления опытных образцов они не были реализованы.
Эти опытные конструкции отечественных двигателистов мы постараемся рассмотреть в следующих материалах. Оригинальные авиадвигатели русских конструкторов слева-направо : верхний ряд — моторы А. Луцкого, С. Гризодубова, нижний ряд — биротативный мотор А. Уфимцева, двигатель А. На всех русских моторных заводах выпускались двигатели зарубежных конструкций: «Райт», «Гном», «Рон», «Рено» и др.
Только Теодор Калеп смог на заводе «Мотор» выпустить несколько моторов собственной конструкции, имевших характеристики лучше зарубежных, однако их производство пришлось сократить из-за ориентации правительства на зарубежные образцы. Как отмечалось выше, в году был выполнен первый в мире полёт самолёта «Флайер» братьев Райт, с двигателем конструктора Чарльза Тейлора.
Авиадвигатель для первого самолета «Фрайер» братьев Райт — принцип работы. Это был ДВС с водяным охлаждением, однорядный четырехцилиндровый с алюминиевым блоком цилиндров. Диаметр и ход поршня — четыре дюйма. Коленчатый вал — алюминиевый, шатуны были изготовлены из труб. Таким образом, во второй половине XIX века, благодаря изобретениям Отто и Даймлера, было положено начало широкому применению ДВС в летательных аппаратах тяжелее воздуха. Сгорание топлива в поршневом двигателе осуществляется в цилиндрах, где поджигается смесь топлива и воздуха, под действием давления получившихся газов происходит поступательное движение поршня.
Образовавшаяся при этом тепловая энергия превращается в механическую. Это движение поршня, в свою очередь, преобразуется во вращательное движение коленчатого вала двигателя через шатун, являющийся связующим звеном между цилиндром с поршнем и коленчатым валом.
Эту функцию выполняет система охлаждения. Схемы двигателей со временем усложнялись, появились моторы 4 -, 6-, 8-цилиндровые; рядные и V-образные; с жидкостным охлаждением [ 3 ] или воздушным [ 4 ]. Мощность зависела в основном от объёма цилиндров. Но с увеличением объёма цилиндров или их количества росла масса двигателя. В зависимости от рода применяемого топлива — на двигатели легкого или тяжелого топлива. По способу смесеобразования — на двигатели с внешним смесеобразованием карбюраторные и с внутренним смесеобразованием непосредственный впрыск топлива в цилиндры.
В зависимости от способа воспламенения смеси — на двигатели с принудительным зажиганием и двигатели с воспламенением от сжатия. В зависимости от способа охлаждения — на двигатели жидкостного и воздушного охлаждения. По числу цилиндров — на четырехцилиндровые, пятицилиндровые, двенадцатицилиндровые и т.
Важно также то, что удельный вес ЖРД не изменяется при изменении скорости полета, тогда как удельный вес поршневого двигателя быстро растет с ростом скорости.
Основное требование, предъявляемое к авиационному жидкостно-реактивному двигателю — возможность изменять развиваемую им тягу в соответствии с режимами полета самолета, вплоть до остановки и повторного запуска двигателя в полете.
Наиболее простой и распространенный способ изменения тяги двигателя заключается в регулировании подачи топлива в камеру сгорания, вследствие чего изменяется давление в камере и тяга. Однако этот способ невыгоден, так как при уменьшении давления в камере сгорания, понижаемого в целях уменьшения тяги, уменьшается доля тепловой энергии топлива, переходящая в скоростную энергию струи.
Это приводит к увеличению расхода топлива на 1 кг тяги, а следовательно, и на 1 л. Для уменьшения этого недостатка авиационные ЖРД часто имеют вместо одной от двух до четырех камер сгорания, что позволяет при работе на пониженной мощности выключать одну или несколько камер.
Регулирование тяги изменением давления в камере, т. Наиболее выгодным способом регулирования тяги ЖРД было бы изменение проходного сечения его сопла при одновременном уменьшении подачи топлива, так как при этом уменьшение секундного количества вытекающих газов достигалось бы при сохранении неизменным давления в камере сгорания, а, значит, и скорости истечения.
Такое регулирование проходного сечения сопла можно было бы осуществить, например, с помощью передвижной иглы специального профиля, как это показано на фиг. На фиг. На максимальном режиме работают обе камеры, причем большая развивает тягу в кг, а малая — кг , так что общая тяга составляет кг. В остальном двигатели по конструкции аналогичны. Двигатели, изображенные на фиг. Это топливо состоит из перекиси водорода в качестве окислителя и гидразин-гидрата[16] в качестве горючего, в весовом соотношении Точнее, горючее представляет собой сложный состав, состоящий из гидразин-гидрата, метилового спирта и солей меди в качестве катализатора, обеспечивающего быстрое протекание реакции применяются и другие катализаторы.
Недостатком этого топлива является то, что оно вызывает коррозию частей двигателя. Вес однокамерного двигателя составляет кг , удельный вес равен на килограмм тяги. Длина двигателя — 2,2 м. Давление в камере сгорания — около 20 ата. При работе на минимальной подаче топлива для получения наименьшей тяги, которая равна кг , давление в камере сгорания уменьшается до 3 ата.
Схема подачи топлива в двигатель представлена на фиг. Как и в двигателе ракеты, подача горючего и окислителя, хранящихся в отдельных баках, производится под давлением около 40 ата насосами, имеющими привод от турбинки. Общий вид турбонасосного агрегата показан на фиг.
Турбинка работает на паро-газовой смеси, которая, как и раньше, получается в результате разложения перекиси водорода в парогазогенераторе, который в этом случае наполнен твердым катализатором.
Горючее до поступления в камеру сгорания охлаждает стенки сопла и камеры сгорания, циркулируя, в специальной охлаждающей рубашке. Изменение подачи топлива, необходимое для регулирования тяги двигателя в процессе полета, достигается изменением подачи перекиси водорода в парогазогенератор, что вызывает изменение оборотов турбинки.
Запуск двигателя осуществляется с помощью электромотора, приводящего во вращение турбонасосный агрегат. Назначение самолетов с жидкостно-реактивными двигателями определяется свойствами ЖРД — большой тягой и, соответственно, большой мощностью на больших скоростях полета и больших высотах и малой экономичностью, т.
Поэтому ЖРД обычно устанавливаются на военных самолетах — истребителях-перехватчиках. Задача такого самолета — при получении сигнала о приближении самолетов противника быстро взлететь и набрать большую высоту, на которой обычно летят эти самолеты, а затем, используя свое преимущество в скорости полета, навязать противнику воздушный бой.
Общая продолжительность полета самолета с жидкостно-реактивным двигателем определяется запасом топлива на самолете и составляет 10—15 минут[17], поэтому эти самолеты обычно могут совершать боевые операции лишь в районе своего аэродрома. Размеры этого самолета, как и других самолетов этого типа, обычно невелики. Полный вес самолета с топливом составляет кг ; запаса топлива свыше 2,5 тонны хватает только на 4,5 минуты работы двигателя на полной мощности.
Скороподъемность самолета характеризуется тем, что за 1 минуту он может подняться с 6 до 12 км. На самолете, в задней части фюзеляжа, установлен ЖРД, имеющий четыре одинаковых камеры с общей тягой кг. Длина двигателя мм , максимальный диаметр мм , вес кг. Запас топлива на самолете, в качестве которого используются спирт и жидкий кислород, составляет л. Наряду с основным применением ЖРД в качестве двигателей для дальних ракет и ракетных самолетов они применяются в настоящее время и в ряде других случаев.
Довольно широкое применение получили ЖРД в качестве двигателей тяжелых ракетных снарядов[18], подобных представленному на фиг. Двигатель этого снаряда может служить примером простейшего ЖРД. Подача топлива бензин и жидкий кислород в камеру сгорания этого двигателя производится под давлением нейтрального газа азота. Применяются ЖРД и в качестве стартовых авиационных двигателей.
В этом случае иногда используется низкотемпературная реакция разложения перекиси водорода, отчего такие двигатели называют «холодными». Имеются случаи применения ЖРД в качестве ускорителей для самолетов, в частности, самолетов с турбореактивными двигателями. Насосы подачи топлива з этом случае приводятся иногда от вала турбореактивного двигателя.
ЖРД применяются наряду с пороховыми двигателями также для старта и разгона летающих аппаратов или их моделей с прямоточными воздушно-реактивными двигателями. Как известно, эти двигатели развивают очень большую тягу при высоких скоростях полета, больших скорости звука, но вовсе не развивают тяги при взлете. Наконец, следует упомянуть еще об одном применении ЖРД, имеющем место в последнее время. Для изучения поведения самолета при большой скорости полета, приближающейся к скорости звука и превышающей ее, требуется проведение серьезной и дорогостоящей исследовательской работы.
В частности, требуется определение сопротивления крыльев самолета профилей , которое обычно производится в специальных аэродинамических трубах.
Для создания в таких трубах условий, соответствующих полету самолета на большой скорости, приходится иметь силовые установки очень большой мощности для привода вентиляторов, создающих поток в трубе. Вследствие этого сооружение и эксплоатация труб для проведения испытания при сверхзвуковых скоростях требуют огромных затрат.
В последнее время, наряду со строительством сверхзвуковых труб, задача исследования различных профилей крыльев скоростных самолетов, как, кстати сказать, и испытания прямоточных ВРД, решается также с помощью жидкостно-реактивных. По одному из этих способов исследуемый профиль устанавливается на дальней ракете с ЖРД, подобной описанной выше, и все показания приборов, измеряющих сопротивление профиля в полете, передаются на землю с помощью радио-телеметрических устройств.
По другому способу сооружается специальная ракетная тележка, передвигающаяся по рельсам с помощью ЖРД. Результаты испытания профиля, установленного на такой тележке в особом весовом механизме, записываются специальными автоматическими приборами, расположенными также на тележке. Такая ракетная тележка показана на фиг. Длина рельсового пути может достигать 2—3 км. Мореходные и маневренные качестваВесь комплекс проведенных в году испытаний выявил следующие мореходные качества.
Безопасность океанского плавания "Петра Великого" не внушала опасений, а его причисление к классу мониторов. Двигатель работает неустойчиво на всех режимах Неисправности системы зажигания Износ и повреждения контактного уголька, зависание его в крышке распределителя зажигания.
