Levitatud õhkjahutus, milles kompressorist võetud õhk, läbides jahutussüsteemi kanaleid, siseneb turbiini vooluosasse.
Lennunduse gaasiturbiin kasutatakse kompressori juhtimiseks turboreaktiivmootor, ümbervooluturboreaktiivmootori kompressor ja ventilaator ning kompressori ja propelleri juhtimiseks turbopropellermootor. Lennunduse gaasiturbiin kasutatud ka sõitmiseks abiüksused mootorid ja lennukid - käivitusseadmed(algajad), elektrigeneraatorid, kütuse ja oksüdeerija pumbad sisse vedel rakettmootor.
Areng Lennunduse gaasiturbiin järgib aerodünaamilise disaini ja tehnoloogilise täiustamise teed; voolutee gaasidünaamiliste omaduste parandamine, et tagada kõrge efektiivsus paljudes õhusõiduki mootorile iseloomulikes töörežiimides; turbiini massi vähendamine (antud võimsusel); gaasi temperatuuri edasine tõus turbiini sisselaskeava juures; uusimate kõrge kuumuskindlate materjalide, kattekihtide kasutamine ning turbiinilabade ja ketaste tõhus jahutamine. Areng Lennunduse gaasiturbiin iseloomustab ka astmete arvu edasine kasv: kaasaegses Lennunduse gaasiturbiin sammude arv ulatub kaheksani.
Lit.: Reaktiivmootorite teooria. Teramasinad, M., 1956; Skubachevsky G.S., Lennunduse gaasiturbiinmootorid, M., 1965; Abians V. X., Reaktiivmootorite gaasiturbiinide teooria, 2. väljaanne, M., 1965.
S. Z. Kopelev.
Gaasiturbiinmootor on termiline jõuseade, mis teeb oma tööd soojusenergia ümberkorraldamise põhimõttel mehaaniliseks energiaks.
Allpool käsitleme üksikasjalikult gaasiturbiinmootori tööd, samuti selle disaini, tüüpe, eeliseid ja puudusi.
Gaasiturbiinmootorite eristavad omadused
Tänapäeval kasutatakse seda tüüpi mootoreid lennunduses kõige laialdasemalt. Kahjuks ei saa neid seadme olemuse tõttu tavaliste sõiduautode jaoks kasutada.
Võrreldes teiste üksustega sisepõlemine Gaasiturbiinmootoril on suurim võimsustihedus, mis on selle peamine eelis. Lisaks on selline mootor võimeline töötama mitte ainult bensiinil, vaid ka paljudel muudel vedelkütustel. Reeglina töötab see petrooleumi või diislikütusega.
Sõiduautodele paigaldatavad gaasiturbiin- ja kolbmootorid muudavad kütuse põletamise teel kütuse keemilise energia soojus- ja seejärel mehaaniliseks energiaks.
Kuid protsess ise on nende üksuste puhul veidi erinev. Mõlemas mootoris toimub esmalt sisselaskmine (st õhuvool siseneb mootorisse), seejärel surutakse kütus kokku ja pihustatakse, misjärel kütuseagregaat süttib, mille tulemusena see paisub tugevasti ja vabaneb lõpuks õhkkond.
Erinevus seisneb selles, et gaasiturbiinseadmetes toimub see kõik samal ajal, kuid seadme erinevates osades. Kolbmootoris toimub kõik ühel hetkel, kuid järjekorras.
Turbiinmootori läbimisel surutakse õhk tugevalt kokku ja selle tulemusena suureneb rõhk peaaegu nelikümmend korda.
Ainus liikumine turbiinis on pöörlev, kui nagu ka teistes sisepõlemisseadmetes liigub lisaks väntvõlli pöörlemisele ka kolb.
Gaasiturbiinmootori kasutegur ja võimsus on suuremad kui kolbmootoril, vaatamata sellele, et kaal ja mõõtmed on väiksemad.
Ökonoomseks kütusekuluks on gaasiturbiin varustatud soojusvahetiga - keraamilise kettaga, mis töötab mootorist madalal pöörlemiskiirusel.
Seadme disain ja tööpõhimõte
Mootori konstruktsioon ei ole väga keeruline, seda esindab põlemiskamber, kus on varustatud düüsid ja süüteküünlad, mis on vajalikud kütuse varustamiseks ja sädelaengu tekitamiseks. Kompressor on varustatud võllil koos spetsiaalsete labadega rattaga.
Lisaks koosneb mootor sellistest komponentidest nagu käigukast, sisselaskekanal, soojusvaheti, nõel, difuusor ja väljalasketoru.
Kompressori võlli pöörlemisel püütakse sisselaskekanali kaudu sisenev õhuvool kinni selle labadega. Pärast kompressori kiiruse suurendamist viiesaja meetrini sekundis pumbatakse see difuusorisse. Õhu kiirus difuusori väljalaskeava juures väheneb, kuid rõhk tõuseb. Seejärel jõuab õhuvool soojusvahetisse, kus seda soojendatakse heitgaasidega ning seejärel suunatakse õhk põlemiskambrisse.
Koos sellega jõuab sinna kütus, mis pihustatakse läbi düüside. Pärast kütuse segamist õhuga tekib kütuse-õhu segu, mis süüteküünlast saadud sädeme toimel süttib. Samal ajal hakkab rõhk kambris tõusma ja turbiini ratast juhivad rattalabadele langevad gaasid.
Selle tulemusena kandub ratta pöördemoment üle auto jõuülekandele ja heitgaasid paisatakse atmosfääri.
Mootori plussid ja miinused
Gaasiturbiin, nagu ka auruturbiin, arendab suuri kiirusi, mis võimaldab tal saada head võimsust vaatamata oma kompaktsusele.
Turbiini jahutatakse väga lihtsalt ja tõhusalt, selleks pole vaja lisaseadmeid. Sellel pole hõõrduvaid elemente ja väga vähe laagreid, tänu millele suudab mootor usaldusväärselt ja pikka aega riketeta töötada.
Selliste üksuste peamine puudus on see, et materjalide maksumus, millest need on valmistatud, on üsna kõrge. Märkimisväärne on ka gaasiturbiinmootorite remondikulu. Kuid vaatamata sellele täiustatakse ja arendatakse neid pidevalt paljudes maailma riikides, sealhulgas meie riigis.
Gaasiturbiini ei ole paigaldatud autod, peamiselt tingitud pidevast vajadusest piirata turbiini labadesse sisenevate gaaside temperatuuri. Selle tulemusena väheneb seadme efektiivsus ja suureneb kütusekulu.
Tänaseks on juba leiutatud mõned meetodid, mis võivad turbiinmootorite efektiivsust tõsta, näiteks labasid jahutades või soojust rakendades väljaheite gaasid kambrisse siseneva õhuvoolu soojendamiseks. Seetõttu on täiesti võimalik, et mõne aja pärast suudavad arendajad oma kätega autole ökonoomse mootori luua.
Seadme peamiste eeliste hulgas võime esile tõsta ka:
- Madal kahjulike ainete sisaldus heitgaasides;
- Lihtne hooldada (pole vaja õli vahetada ning kõik osad on kulumiskindlad ja vastupidavad);
- Vibratsiooni pole, kuna pöörlevaid elemente on võimalik kergesti tasakaalustada;
- Madal müratase töö ajal;
- Hea pöördemomendi kõvera omadus;
- Käivitub kiiresti ja ilma raskusteta ning mootori reaktsioon gaasile ei viibi;
- Suurenenud võimsustihedus.
Gaasiturbiinmootorite tüübid
Struktuuri järgi jagunevad need üksused nelja tüüpi. Esimene neist on turboreaktiivmootor, mis on enamasti paigaldatud sõjalennukitele suur kiirus. Tööpõhimõte seisneb selles, et mootorist suurel kiirusel väljuvad gaasid suruvad lennukit läbi düüsi ettepoole.
Teine tüüp on turbiini propeller. Selle disain erineb esimesest selle poolest, et sellel on veel üks turbiiniosa. See turbiin koosneb labadest, mis võtavad järelejäänud energia kompressori turbiini läbivatest gaasidest ja pöörlevad tänu sellele propellerit.
Kruvi võib asuda kas seadme taga või ees. Heitgaasid juhitakse läbi väljalasketorud. Selline reaktiivaparaat on varustatud madalal kiirusel ja madalal kõrgusel lendavatel lennukitel.
Kolmas tüüp on turboventilaator, mis on disainilt sarnane eelmisele mootorile, kuid selle 2. turbiiniosa ei võta gaasidest energiat täielikult ja seetõttu on sellistel mootoritel ka väljalasketorud.
Sellise mootori peamine omadus on see, et selle korpusesse suletud ventilaatorit toidab turbiin madal rõhk. Seetõttu nimetatakse mootorit ka 2-kontuuriliseks mootoriks, kuna õhuvool läbib seadet, mis on sisemine vooluring, ja selle välist vooluringi, mis on vajalik ainult mootorit edasi lükkava õhuvoolu suunamiseks.
Uusimad lennukid on varustatud turboventilaatormootoritega. Need töötavad tõhusalt suurtel kõrgustel ja on ka ökonoomsed.
Viimane tüüp on turbovõll. Seda tüüpi gaasiturbiinmootori paigutus ja konstruktsioon on peaaegu samad, mis eelmisel mootoril, kuid peaaegu kõike juhitakse selle võllilt, mis on ühendatud turbiiniga. Enamasti paigaldatakse see helikopteritesse ja isegi kaasaegsetele tankidele.
Kahe kolb ja väikese suurusega mootor
Kõige tavalisem tüüp on kahevõlliline mootor, mis on varustatud soojusvahetiga. Võrreldes seadmetega, millel on ainult 1 võll, on sellised seadmed tõhusamad ja võimsamad. 2-võlliline mootor on varustatud turbiinidega, millest üks on ette nähtud kompressori ja teine telgede vedamiseks.
Selline seade tagab autole head dünaamilised omadused ja vähendab käigukasti kiiruste arvu.
On ka väikese suurusega gaasiturbiinmootoreid. Need koosnevad kompressorist, gaas-õhk soojusvahetist, põlemiskambrist ja kahest turbiinist, millest üks asub gaasikollektoriga samas korpuses.
Väikseid gaasiturbiinmootoreid kasutatakse peamiselt pikki vahemaid läbivates lennukites ja helikopterites, aga ka mehitamata õhusõidukites ja APU-des.
Vaba kolbgeneraatoriga seade
Tänapäeval on seda tüüpi seadmed autode jaoks kõige lootustandvamad. Mootori konstruktsiooni esindab plokk, mis ühendab kolbkompressori ja 2-taktilise diiselmootori. Keskel on kahe kolviga silinder, mis on spetsiaalse seadme abil omavahel ühendatud.
Mootori töö algab sellest, et kolbide koondumisel surutakse õhk kokku ja kütus süttib. Põlenud segu tõttu tekivad gaasid, need aitavad kaasa kolbide lahknemisele kõrgendatud temperatuuridel. Seejärel satuvad gaasid gaasikollektorisse. Puhastusavade tõttu siseneb silindrisse suruõhk, mis aitab puhastada seadet heitgaasidest. Siis algab tsükkel uuesti.
0
Õhku hingavad mootorid jaotatakse kompressor- ja mittekompressoriteks õhu eelpressimise meetodil enne põlemiskambrisse sisenemist. Kompressorita õhku hingavad mootorid kasutavad suure kiirusega õhurõhku. Kompressormootorites surub õhk kompressoriga kokku. Kompressori õhku hingav mootor on turboreaktiivmootor (TRE). Rühm, mida nimetatakse sega- või kombineeritud mootoriteks, hõlmab turbopropellermootoreid (TVD) ja kaheahelalisi turboreaktiivmootoreid (DTRE). Nende mootorite konstruktsioon ja tööpõhimõte on aga paljuski sarnased turboreaktiivmootoritele. Sageli kombineeritakse kõiki nende mootorite tüüpe gaasiturbiinmootorite (GTE) üldnimetuse all. Gaasiturbiinmootorid kasutavad kütusena petrooleumi.
Turboreaktiivmootorid
Struktuuriskeemid. Turboreaktiivmootor (joonis 100) koosneb sisendseadmest, kompressorist, põlemiskambrist, gaasiturbiinist ja väljundseadmest.
Sisselaskeseade on ette nähtud mootori kompressori õhu varustamiseks. Olenevalt mootori asukohast lennukis võib see olla osa õhusõiduki konstruktsioonist või mootori konstruktsioonist. Sisselaskeseade suurendab õhurõhku kompressori ees.
Kompressoris toimub õhurõhu edasine tõus. Turboreaktiivmootorites kasutatakse tsentrifugaal- (joonis 101) ja aksiaalkompressoreid (vt joonis 100).
Aksiaalkompressoris, kui rootor pöörleb, mõjutavad tööterad õhku, keeravad seda ja sunnivad seda liikuma piki telge kompressori väljalaskeava suunas.
Tsentrifugaalkompressoris haarab tiiviku pöörlemisel õhk labade poolt kaasa ja liigub tsentrifugaaljõudude mõjul perifeeriasse. Kaasaegses lennunduses enim kasutatavad mootorid on aksiaalkompressoriga mootorid.
Aksiaalkompressor sisaldab rootorit (pöörlevat osa) ja staatorit (paigalseisvat osa), mille külge on kinnitatud sisendseade. Mõnikord paigaldatakse sisselaskeseadmetesse kaitsevõrgud, et vältida võõrkehade sattumist kompressorisse, mis võivad labasid kahjustada.
Kompressori rootor koosneb mitmest reast profileeritud töölabadest, mis paiknevad ümbermõõdu ümber ja vahelduvad piki pöörlemistelge. Rootorid jagunevad trumliteks (joonis 102, a), kettaks (joonis 102, b) ja trummelkettaks (joonis 102, c).
Kompressori staator koosneb korpusesse kinnitatud profileeritud labade rõngakujulisest komplektist. Statsionaarsete labade seeriat, mida nimetatakse sirgenduslabaks, koos töötavate labade seeriaga nimetatakse kompressoriastmeks.
Kaasaegsetes lennukite turboreaktiivmootorites kasutatakse mitmeastmelisi kompressoreid, mis suurendavad õhu kokkusurumisprotsessi efektiivsust. Kompressori astmed on omavahel kooskõlastatud nii, et ühest astmest väljuv õhk liigub sujuvalt ümber järgmise astme labade.
Vajaliku õhu suuna järgmisse etappi tagab sirgendusaparaat. Sama eesmärki täidab ka kompressori ette paigaldatud juhtlabas. Mõnel mootorikonstruktsioonil ei pruugi juhtlaba olla.
Turboreaktiivmootori üks põhielemente on kompressori taga asuv põlemiskamber. Struktuurselt on põlemiskambrid valmistatud torukujulised (joonis 103), rõngakujulised (joonis 104), torukujulised (joonis 105).
Torukujuline (individuaalne) põlemiskamber koosneb leegitorust ja väliskestast, mis on omavahel ühendatud riputustopside abil. Põlemiskambri ees on paigaldatud kütusepihustid ja pööris, mis stabiliseerib leegi. Leegitorus on õhuvarustuse avad, mis takistavad leegitoru ülekuumenemist. Kütuse-õhu segu süütamine leegitorudes toimub spetsiaalsete süüteseadmete abil, mis on paigaldatud eraldi kambritele. Leegitorud on omavahel ühendatud torudega, mis tagavad segu süttimise kõigis kambrites.
Rõngakujuline põlemiskamber on valmistatud rõngakujulise õõnsuse kujul, mille moodustavad kambri välimine ja sisemine korpus. Rõngakujulise kanali esiosasse on paigaldatud rõngakujuline leegitoru ning leegitoru esiosasse on paigaldatud keerised ja düüsid.
Toru-rõngakujuline põlemiskamber koosneb välimisest ja sisemisest korpusest, mis moodustavad rõngakujulise ruumi, milles asuvad üksikud leegitorud.
Turboreaktiivmootori kompressori käitamiseks kasutatakse gaasiturbiini. IN kaasaegsed mootorid gaasiturbiinid on aksiaalsed. Gaasiturbiinid võivad olla ühe- või mitmeastmelised (kuni kuueastmelised). Turbiini põhikomponentide hulka kuuluvad düüsi (juht)seadmed ja tiivikud, mis koosnevad ketastest ja nende velgedel paiknevatest töölabadest. Töörattad on kinnitatud turbiini võlli külge ja moodustavad koos rootori (joonis 106). Düüsiseadmed asuvad iga ketta tööterade ees. Statsionaarse düüsiaparaadi ja töötavate labadega ketta kombinatsiooni nimetatakse turbiiniastmeks. Töölabad kinnitatakse jõulupuu luku abil turbiini kettale (joonis 107).
Väljalaskeseade (joonis 108) koosneb väljalasketorust, sisemisest koonusest, alusest ja jugaotsikust. Mõnel juhul paigaldatakse lennuki mootori paigutuse tõttu väljalasketoru ja reaktiivdüüsi vahele pikendustoru. Joapihustid võivad olla reguleeritava või reguleerimata väljalaskeava ristlõikega.
Toimimispõhimõte. Erinevalt kolbmootorist ei jagune gaasiturbiinmootorites tööprotsess üksikuteks taktideks, vaid toimub pidevalt.
Turboreaktiivmootori tööpõhimõte on järgmine. Lennu ajal liigub mootorisse sisenev õhuvool läbi sisselaskeseadme kompressorisse. Sisselaskeseadmes surutakse õhk eelnevalt kokku ja liikuva õhuvoolu kineetiline energia muundatakse osaliselt potentsiaalseks rõhuenergiaks. Kompressoris surutakse õhku rohkem kokku. Aksiaalkompressoriga turboreaktiivmootorites, kui rootor pöörleb kiiresti, juhivad kompressori labad sarnaselt ventilaatori labadega õhku põlemiskambrisse. Iga kompressoriastme tiivikute taha paigaldatud sirgendusseadmetes muudetakse labadevaheliste kanalite difuusori kuju tõttu rattas omandatud voolu kineetiline energia potentsiaalseks rõhuenergiaks.
Tsentrifugaalkompressoriga mootorites surutakse õhk toime tõttu kokku tsentrifugaaljõud. Kompressorisse sisenev õhk korjatakse üles kiiresti pöörleva tiiviku labadega ja paiskub tsentrifugaaljõu mõjul keskelt kompressori ratta ümbermõõdule. Mida kiiremini tiivik pöörleb, seda suurema rõhu tekitab kompressor.
Tänu kompressorile saavad turboreaktiivmootorid kohapeal töötades tekitada tõukejõudu. Õhu kokkusurumisprotsessi efektiivsus kompressoris
mida iseloomustab rõhu suurenemise määr π k, mis on kompressori väljalaskeava p 2 õhurõhu ja atmosfääriõhu rõhu suhe p H
Seejärel siseneb sisendseadmes ja kompressoris kokkusurutud õhk põlemiskambrisse, jagunedes kaheks vooluks. Üks osa õhust (primaarõhk), mis moodustab 25-35% kogu õhuvoolust, suunatakse otse leegitorusse, kus toimub põhipõlemisprotsess. Teine osa õhust (sekundaarne õhk) liigub ümber põlemiskambri välisõõnsuste, jahutades neid ja seguneb kambrist väljumisel põlemisproduktidega, vähendades gaasi-õhu voolu temperatuuri väärtuseni, mille määrab põlemiskamber. turbiini labade kuumakindlus. Väike osa sekundaarsest õhust tungib leegitoru külgmiste avade kaudu põlemistsooni.
Seega tekib põlemiskambris kütuse-õhu segu pihustades kütust läbi düüside ja segades seda primaarõhuga, põletades segu ja segades põlemisprodukte sekundaarse õhuga. Mootori käivitamisel süüdatakse segu spetsiaalse süüteseadmega ning mootori edasisel töötamisel süüdatakse kütuse-õhu segu olemasoleva leegipõleti abil.
Kõrge temperatuuri ja rõhuga põlemiskambris tekkiv gaasivool tormab läbi kitseneva düüsiaparaadi turbiini. Düüsiaparaadi kanalites suureneb gaasi kiirus järsult kuni 450-500 m/sek ja toimub soojus- (potentsiaal-)energia osaline muundamine kineetiliseks energiaks. Düüsiaparaadi gaasid sisenevad turbiini labadesse, kus gaasi kineetiline energia muundatakse mehaaniline töö turbiini pöörlemine. Turbiini labad, mis pöörlevad koos ketastega, pööravad mootori võlli ja tagavad seeläbi kompressori töö.
Turbiini töölabades võib toimuda kas ainult gaasi kineetilise energia muundamine turbiini mehaaniliseks tööks või ka gaasi edasine paisumine koos selle kiiruse suurenemisega. Esimesel juhul nimetatakse gaasiturbiini aktiivseks, teisel - reaktiivseks. Teisel juhul kogevad turbiini labad lisaks vastutuleva gaasijoa aktiivsele mõjule ka gaasivoolu kiirenemise tõttu reaktiivset toimet.
Gaasi lõplik paisumine toimub mootori väljalaskeavas (joa düüsis). Siin väheneb gaasivoolu rõhk ja kiirus tõuseb 550-650 m/sek (maapealsetes tingimustes).
Seega muundub mootoris leiduvate põlemisproduktide potentsiaalne energia paisumisprotsessi käigus (turbiinis ja väljalaskeotsikus) kineetiliseks energiaks. Osa kineetilisest energiast kasutatakse turbiini pöörlemiseks, mis omakorda kompressorit, teine osa kasutatakse gaasivoolu kiirendamiseks (joa tõukejõu tekitamiseks).
Turbopropellermootorid
Seade ja tööpõhimõte. Kaasaegsete lennukite jaoks
Suure kandevõime ja lennuulatusega vajame mootoreid, mis suudaksid minimaalse erikaaluga välja töötada vajaliku tõukejõu. Turboreaktiivmootorid vastavad neile nõuetele. Võrreldes propellerajamiga süsteemidega madalal lennukiirusel on need aga ebaökonoomsed. Sellega seoses vajavad teatud tüüpi õhusõidukid, mis on ette nähtud lendudeks suhteliselt madalatel kiirustel ja pikkadel lennukaugustel, mootoreid, mis ühendaksid turboreaktiivmootorite eelised propellermootori eelistega madalatel lennukiirustel. Nende mootorite hulka kuuluvad turbopropellermootorid (TVD).
Turbopropellermootor on gaasiturbiiniga lennukimootor, milles turbiin arendab rohkem võimsust, kui on vaja kompressori pöörlemiseks, ja seda üleliigset võimsust kasutatakse propelleri pööramiseks. Skemaatiline diagramm Operatsiooniteater on näidatud joonisel fig. 109.
Nagu diagrammil näha, koosneb turbopropellermootor samadest komponentidest ja koostudest nagu turboreaktiivmootor. Erinevalt turbopropellermootorist on turbopropellermootor aga lisaks varustatud sõukruvi ja käigukastiga. Mootori maksimaalse võimsuse saavutamiseks peab turbiin arendama suuri pööreid (kuni 20 000 p/min). Kui propeller pöörleb sama kiirusega, on viimase kasutegur äärmiselt madal, kuna propelleri efektiivsus saavutab kõrgeima väärtuse projekteeritud lennutingimustel kiirusel 750-1500 p / min.
Propelleri kiiruse vähendamiseks võrreldes gaasiturbiini kiirusega paigaldatakse turbopropellermootorisse käigukast. Suure võimsusega mootoritel kasutatakse mõnikord kahte sõukruvi, mis pöörlevad vastassuundades ja mõlema sõukruvi töö tagab üks käigukast.
Mõne turbopropellermootori puhul juhib kompressorit üks turbiin ja propellerit teine. See loob soodsad tingimused mootori reguleerimiseks.
Teatri mootori tõukejõud tekib peamiselt propelleri abil (kuni 90%) ja seda vaid vähesel määral gaasijoa reaktsiooni tõttu.
Turbopropellermootorites kasutatakse mitmeastmelisi turbiine (astmete arv on 2 kuni 6), mis on tingitud vajadusest kasutada turbopropellerturbiinil suuremaid soojuslangusi kui turboreaktiivturbiinil. Lisaks võimaldab mitmeastmelise turbiini kasutamine vähendada selle kiirust ja sellest tulenevalt ka käigukasti mõõtmeid ja kaalu.
Teatrimootori põhielementide otstarve ei erine turboreaktiivmootori samade elementide eesmärgist. TVD töövoog on samuti sarnane TRD töövooga. Nii nagu turboreaktiivmootoris, allutatakse sisselaskeseadmes eelnevalt kokkusurutud õhuvool kompressoris põhisurvele ja siseneb seejärel põlemiskambrisse, kuhu düüside kaudu samal ajal kütust pihustatakse. Õhu-kütuse segu põlemisel tekkivatel gaasidel on kõrge potentsiaalne energia. Nad tormavad gaasiturbiini, kus peaaegu täielikult paisudes toodavad tööd, mis seejärel kantakse üle kompressorile, propellerile ja ajami ajamile. Turbiini taga on gaasirõhk peaaegu võrdne atmosfäärirõhuga.
Kaasaegsetes turbopropellermootorites on ainult mootorist väljavoolava gaasijoa reaktsiooni tõttu saadav tõukejõud 10-20% kogu tõukejõust.
Turboreaktiivmootorite ümbersõit
Soov suurendada turboreaktiivmootorite tõukejõu efektiivsust suurel allahelikiirusel viis turboreaktiivmootorite (DTRE) loomiseni.
Erinevalt tavalisest turboreaktiivmootorist juhib turboreaktiivmootoris gaasiturbiin (lisaks kompressorile ja mitmetele abiseadmetele) madalsurvekompressorit, mida muidu nimetatakse sekundaarahela ventilaatoriks. Turboreaktiivmootori sekundaarahela ventilaatorit saab juhtida ka eraldi turbiinist, mis asub kompressori turbiini taga. Turboreaktiivmootori lihtsaim skeem on näidatud joonisel fig. 110.
Turboreaktiivmootori esimene (sisemine) ahel on tavalise turboreaktiivmootori skeem. Teine (väline) ahel on ringkanal, milles on ventilaator. Seetõttu nimetatakse möödavooluturboreaktiivmootoreid mõnikord turboreaktiivmootoriteks.
Turboreaktiivmootori töö on järgmine. Mootorisse sisenev õhuvool siseneb õhu sisselaskeavasse ja seejärel üks osa õhust läbib primaarkontuuri kõrgsurvekompressori, teine sekundaarahela ventilaatori labad (madalsurvekompressor). Kuna esimene vooluring on tavaline turboreaktiivmootori ahel, on selle ahela tööprotsess sarnane turboreaktiivmootori tööprotsessiga. Sekundaarse ahela ventilaatori tegevus sarnaneb rõngakujulises kanalis pöörleva mitme labaga sõukruvi tegevusele.
DTRD mootoreid saab kasutada ka ülehelikiirusega lennukitel, kuid sel juhul on nende tõukejõu suurendamiseks vaja tagada kütuse põlemine sekundaarahelas. Turboreaktiivmootori tõukejõu kiireks suurendamiseks (võimendamiseks) põletatakse mõnikord lisakütust kas sekundaarahela õhuvoolus või primaarahela turbiini taga.
Täiendava kütuse põletamisel teises vooluringis on vaja suurendada selle reaktiivdüüsi pindala, et hoida mõlema ahela töörežiimid muutumatuna. Kui see tingimus ei ole täidetud, väheneb õhuvool läbi sekundaarahela ventilaatori ventilaatori ja sekundaarahela joadüüsi vahelise gaasi temperatuuri tõusu tõttu. See toob kaasa ventilaatori pööramiseks vajaliku võimsuse vähenemise. Seejärel on mootori sama pöörete arvu säilitamiseks vaja turbiini ees olevas primaarahelas gaasi temperatuuri alandada ja see toob kaasa tõukejõu vähenemise primaarahelas. Kogu tõukejõu suurendamine on ebapiisav ja mõnel juhul võib sundmootori kogu tõukejõud olla väiksem kui tavalise turboreaktiivmootori kogu tõukejõud. Lisaks on veojõu suurendamine seotud suure kütuse erikuluga. Kõik need asjaolud piiravad selle veojõu suurendamise meetodi kasutamist. Turboreaktiivmootori tõukejõu suurendamine võib aga leida laialdast rakendust ülehelikiirusel.
Kasutatud kirjandus: "Fundamentals of Aviation" autorid: G.A. Nikitin, E.A. Bakanov
Laadige kokkuvõte alla: Teil pole juurdepääsu failide allalaadimiseks meie serverist.
Genereerimiseks kasutatakse sageli ka lennukimootoreid elektri energia, tänu nende võimele käivitada, peatada ja muuta koormust kiiremini kui tööstusmasinad.
Gaasiturbiinmootorite tüübid
Ühe- ja mitmevõllilised mootorid
Lihtsamal gaasiturbiinmootoril on ainult üks turbiin, mis käitab kompressorit ja on samal ajal kasuliku jõu allikaks. See seab piirangud mootori töörežiimidele.
Mõnikord on mootor mitme võlliga. Sel juhul on järjestikku mitu turbiini, millest igaüks ajab oma võlli. Kõrgsurveturbiin (esimene pärast põlemiskambrit) juhib alati mootori kompressorit ja järgnevad saavad juhtida nii välist koormust (helikopteri või laeva propellerid, võimsad elektrigeneraatorid jne) kui ka mootori enda täiendavaid kompressoreid, mis asuvad. peamise ees.
Mitmevõllilise mootori eeliseks on see, et iga turbiin töötab optimaalse kiiruse ja koormuse juures. Ühevõllilise mootori võllilt juhitava koormuse korral oleks mootori kiirendus ehk kiire ülespöörlemise võime väga halb, kuna turbiin peab mootorile suurel hulgal energiat andma. õhku (võimsust piirab õhuhulk) ja koormuse kiirendamiseks. Kahevõllilise disainiga kerge kõrgsurverootor hakkab kiiresti tööle, varustades mootorit õhuga ja madalrõhuturbiini suurel hulgal gaasidega kiirendamiseks. Ainult kõrgsurverootori käivitamisel on võimalik kiirendamiseks kasutada ka vähem võimsat starterit.
Turboreaktiivmootor
Turboreaktiivmootori skeem: 1 - sisendseade; 2 - aksiaalkompressor; 3 - põlemiskamber; 4 - turbiini labad; 5 - otsik.
Lennu ajal aeglustub õhuvool kompressori ees olevas sisselaskeseadmes, mille tulemusena tõuseb selle temperatuur ja rõhk. Sisselaskeseadme maapinnal õhk kiireneb, selle temperatuur ja rõhk langevad.
Kompressorit läbides surutakse õhk kokku, selle rõhk tõuseb 10-45 korda ja temperatuur tõuseb. Gaasiturbiinmootorite kompressorid jagunevad aksiaal- ja tsentrifugaalmootoriteks. Tänapäeval on mootorites kõige levinumad mitmeastmelised aksiaalkompressorid. Tsentrifugaalkompressoreid kasutatakse tavaliselt väikestes elektrijaamades.
Järgmisena siseneb suruõhk põlemiskambrisse, nn leegitorudesse ehk rõngakujulisse põlemiskambrisse, mis ei koosne üksikutest torudest, vaid on tahke rõngakujuline element. Tänapäeval on kõige levinumad rõngakujulised põlemiskambrid. Torukujulisi põlemiskambreid kasutatakse palju harvemini, peamiselt sõjalennukitel. Põlemiskambrisse sisenev õhk jaguneb primaarseks, sekundaarseks ja tertsiaarseks. Primaarõhk siseneb põlemiskambrisse läbi esiosas oleva spetsiaalse akna, mille keskel asub düüsi kinnitusäärik ja mis on otseselt seotud kütuse oksüdeerumisega (põlemisega) (kütuse-õhu segu moodustumisega). Sekundaarne õhk siseneb põlemiskambrisse läbi leegitoru seintes olevate aukude, jahutades, andes põletile kuju ega osale põlemisel. Tertsiaarne õhk juhitakse põlemiskambrisse selle väljapääsu juures, et ühtlustada temperatuurivälja. Mootori töötamise ajal pöörleb leegitoru esiosas alati kuuma gaasi keeris (mis tuleneb leegitoru esiosa erilisest kujust), süütades pidevalt tekkinud õhu-kütuse segu ja põlema. kütuse (petrooleum, gaas) sisenemine düüside kaudu toimub auru kujul.
Gaasi-õhu segu paisub ja osa selle energiast muundatakse turbiinis läbi rootorilabade peavõlli mehaaniliseks pöörlemisenergiaks. See energia kulub ennekõike kompressori tööks ning seda kasutatakse ka mootoriagregaatide (kütusevõimenduspumbad, õlipumbad jne) ja elektrigeneraatorite käitamiseks, mis annavad energiat erinevatele pardasüsteemidele.
Põhiosa paisuva gaasi-õhu segu energiast kulub gaasivoolu kiirendamiseks düüsis ja joa tõukejõu tekitamiseks.
Mida kõrgem on põlemistemperatuur, seda suurem on mootori kasutegur. Mootoriosade hävimise vältimiseks kasutatakse jahutussüsteemide ja termotõkkekatetega varustatud kuumakindlaid sulameid.
Järelpõletiga turboreaktiivmootor
Järelpõletiga turboreaktiivmootor (TRDF) on turboreaktiivmootori modifikatsioon, mida kasutatakse peamiselt ülehelikiirusega lennukitel. Turbiini ja düüsi vahele paigaldatakse täiendav järelpõleti, milles põletatakse lisakütust. Selle tulemusena suureneb tõukejõud (järelpõleti) kuni 50%, kuid kütusekulu suureneb järsult. Järelpõletusmootoreid kommertslennunduses üldjuhul ei kasutata nende madala kasuteguri tõttu.
"Erinevate põlvkondade turboreaktiivmootorite põhiparameetrid"
| Põlvkond/ periood |
Gaasi temperatuur turbiini ees °C |
Kompressiooniaste gaas, π kuni * |
Iseloomulik esindajad |
Kuhu on paigaldatud |
|---|---|---|---|---|
| 1. põlvkond 1943-1949 |
730-780 | 3-6 | BMW 003, Jumo 004 | Mina 262, Ar 234, tema 162 |
| 2. põlvkond 1950-1960 |
880-980 | 7-13 | J 79, lk 11-300 | F-104, F4, MiG-21 |
| 3. põlvkond 1960-1970 |
1030-1180 | 16-20 | TF 30, J 58, AL 21F | F-111, SR 71, MiG-23 B, Su-24 |
| 4. põlvkond 1970-1980 |
1200-1400 | 21-25 | F 100, F 110, F404, RD-33, AL-31F |
F-15, F-16, MiG-29, Su-27 |
| 5. põlvkond 2000-2020 |
1500-1650 | 25-30 | F119-PW-100, EJ200, F414, AL-41F |
F-22, F-35, PAK FA |
Alates 4. põlvkonnast on turbiini labad valmistatud monokristallilistest sulamitest ja neid jahutatakse.
Turbopropeller
Turbopropellermootori skeem: 1 - propeller; 2 - käigukast; 3 - turboülelaadur.
Turbopropellermootoris (TVD) annab peamise veojõu propeller, mis on käigukasti kaudu ühendatud turboülelaaduri võlliga. Selleks kasutatakse suurendatud astmete arvuga turbiini, nii et gaasi paisumine turbiinis toimub peaaegu täielikult ja ainult 10-15% tõukejõust annab gaasijuga.
Turbopropellermootorid on madalatel lennukiirustel palju ökonoomsemad ning neid kasutatakse laialdaselt suure kandevõime ja lennuulatusega lennukitel. Teatrimootoriga varustatud lennukite reisikiirus on 600-800 km/h.
Turbovõlli mootor
Turbovõllmootor (TVaD) on gaasiturbiinmootor, milles kogu arendatud võimsus edastatakse väljundvõlli kaudu tarbijale. Peamine kasutusvaldkond on helikopterite elektrijaamad.
Kaheahelalised mootorid
Mootori efektiivsuse edasine tõus on seotud nn välise ahela tekkimisega. Osa turbiini liigsest võimsusest kantakse mootori sisselaskeava juures asuvasse madalrõhukompressorisse.
Kahe ahelaga turboreaktiivmootor
Segavooluga turboreaktiivmootori skeem: 1 - madalrõhukompressor; 2 - sisemine kontuur; 3 - sisemise ahela väljundvool; 4 - välise vooluahela väljundvool.
Turboventilaatormootoris (turboreaktiivmootoris) siseneb õhuvool madalsurvekompressorisse, misjärel osa voolust läbib tavapärasel viisil turboülelaaduri ja ülejäänu (külm) läbib välist vooluringi ja väljutatakse põlemata. , luues täiendava tõukejõu. Selle tulemusena väheneb väljalaskegaasi temperatuur, kütusekulu ja mootori müra. Välisahelat läbiva õhuhulga suhet siseringi läbiva õhuhulgasse nimetatakse möödaviigu suhteks (m). Möödavoolu suhtega<4 потоки контуров на выходе, как правило, смешиваются и выбрасываются через общее сопло, если m>4 - voolud väljastatakse eraldi, kuna segamine on rõhu ja kiiruse olulise erinevuse tõttu keeruline.
Madala möödavoolusuhtega mootorid (m<2) применяются для сверхзвуковых самолётов, двигатели с m>2 allahelikiirusega reisijate- ja transpordilennukite jaoks.
Turboventilaatori mootor
Ilma voolu segamiseta turboreaktiivmootori skeem (Turbofan mootor): 1 - ventilaator; 2 - kaitsekate; 3 - turboülelaadur; 4 - sisemise ahela väljundvool; 5 - välise vooluahela väljundvool.
Turboventilaatormootor (TVRE) on turboventilaatormootor, mille möödaviigu suhe m=2-10. Siin muudetakse madalrõhukompressor ventilaatoriks, mis erineb kompressorist vähema astme ja suurema läbimõõduga ning kuum juga praktiliselt ei segune külmaga.
Turboventilaatori mootor
Suureneva möödavoolu suhtega m=20-90 turbopropellermootori edasiarendus on turbopropellermootor (TVVD). Erinevalt turbopropellermootorist on turbopropellermootori labad mõõgakujulised, mis võimaldab suunata osa õhuvoolust kompressorisse ja tõsta rõhku kompressori sisselaskeavas. Sellist mootorit nimetatakse propfaniks ja see võib olla kas avatud või kaetud rõngakujulise kattekihiga. Teine erinevus seisneb selles, et propfan ei käitata turbiinilt otse, nagu ventilaator, vaid läbi käigukasti.
Abijõuseade
Abijõuseade (APU) on väike gaasiturbiinmootor, mis on lisajõuallikaks näiteks lennukite tõukemootorite käivitamiseks. APU varustab pardasüsteeme suruõhuga (sh salongi ventilatsiooniks), elektriga ja tekitab survet lennuki hüdrosüsteemis.
Laevapaigaldised
Kasutatakse meretööstuses kaalu vähendamiseks. GE LM2500 ja LM6000 on seda tüüpi masinate kaks tüüpilist mudelit.
Maapealsed tõukejõusüsteemid
Teisi modifikatsioone gaasiturbiinmootoreid kasutatakse elektrijaamadena laevadel (gaasiturbiiniga laevadel), raudteel (gaasiturbiiniga vedurid) ja muul maismaatranspordil, samuti elektrijaamades, sealhulgas mobiilsetes, ja maagaasi pumpamiseks. Tööpõhimõte praktiliselt ei erine turbopropellermootoritest.
Suletud tsükliga gaasiturbiin
Suletud tsükliga gaasiturbiinis ringleb töögaas ilma keskkonnaga kokku puutumata. Gaasi soojendamine (enne turbiini) ja jahutamine (enne kompressorit) toimub soojusvahetites. Selline süsteem võimaldab kasutada mis tahes soojusallikat (näiteks gaasjahutusega tuumareaktor). Kui soojusallikana kasutatakse kütuse põlemist, siis nimetatakse sellist seadet välispõlemisturbiiniks. Praktikas kasutatakse suletud tsükliga gaasiturbiine harva.
Välise põlemisega gaasiturbiin
Enamik gaasiturbiine on sisepõlemismootorid, kuid on võimalik ehitada ka välispõlemisgaasiturbiini, mis on sisuliselt soojusmasina turbiinversioon.
Välispõlemisel kasutatakse kütusena pulbristatud kivisütt või peeneks jahvatatud biomassi (näiteks saepuru). Välist gaasipõletust kasutatakse nii otseselt kui ka kaudselt. Otseses süsteemis läbivad põlemisproduktid turbiini. Kaudses süsteemis kasutatakse soojusvahetit ja puhas õhk läbib turbiini. Soojusefektiivsus on kaudse välispõlemissüsteemis madalam, kuid labad ei puutu kokku põlemisproduktidega.
Kasutamine maismaasõidukites
1968. aasta Howmet TX on ainus turbiin ajaloos, mis võitis autoralli.
Gaasiturbiine kasutatakse laevades, vedurites ja tankides. Gaasiturbiinidega varustatud autodega on tehtud palju katseid.
1950. aastal tegi disainer F.R. Bell ja peainsener Maurice Wilks brittides Rover Ettevõte teatas esimesest gaasiturbiinmootoriga autost. Kahekohalisel JET1-l oli mootor, mis asus istmete taga, õhuvõtuvõred auto mõlemal küljel ja väljalaskeavad saba ülaosas. Testimisel saavutas auto maksimaalse kiiruse 140 km/h, turbiini pöörlemiskiirusel 50 000 p/min. Auto töötas bensiini, parafiini või diisliõliga, kuid kütusekulu probleemid osutusid autotootmise jaoks ületamatuteks. Praegu on see eksponeeritud Londonis teadusmuuseumis.
Roveri ja British Racing Motorsi (BRM) (vormel 1) meeskonnad ühendasid jõud, et luua Rover-BRM – gaasiturbiinmootoriga auto, mis võistles 1963. aasta Le Mansi 24 tunni sõidul ja mille roolis olid Graham Hill ja Gitner Ritchie. Selle keskmine kiirus oli 107,8 miili tunnis (173 km/h) ja maksimaalne kiirus- 142 miili tunnis (229 km/h). Ameerika ettevõtted Ray Heppenstall, Howmet Corporation ja McKee Engineering on teinud koostööd, et ühiselt arendada oma gaasiturbiine. sportautod 1968. aastal osales Howmet TX mitmel Ameerika ja Euroopa võidusõidul, sealhulgas saavutas kaks võitu, ning võttis osa ka 1968. aasta Le Mansi 24 tunni sõidust. Autodes kasutati Continental Motors Company gaasiturbiine, mis lõpuks andis FIA-le turbiinmootoriga autodele kuus maandumiskiirust.
Avarattaga võidusõidul revolutsiooniline 1967. aasta nelikveoline auto STP õlitöötluse eri Võidusõidulegend Andrew Granatelli spetsiaalselt valitud ja Parnelli Jonesi juhitud turbo jõuallikana võitis see peaaegu Indy 500; Pratt & Whitney STP turbiiniga auto oli teisest autost peaaegu ringi võrra ees, kui selle ülekanne kolm ringi enne finišijoont ootamatult üles ütles. 1971. aastal tutvustas Lotuse tegevjuht Colin Chapman Pratt & Whitney gaasiturbiini jõul töötavat Lotus 56B F1. Chapmanil oli võiduautode loomise maine, kuid ta oli sunnitud sellest projektist loobuma arvukate turbiini inertsiga seotud probleemide (turbo lag) tõttu.
Algsed General Motorsi Firebirdi ideeautode seeriad töötati välja 1953., 1956. ja 1959. aasta Motorama autonäituste jaoks ning seda kasutasid gaasiturbiinid.
Kasutada tankides
Esimesed uuringud gaasiturbiinide tankides kasutamise kohta viidi läbi Saksamaal relvajõudude büroo poolt 1944. aasta keskel. Esimene gaasiturbiinmootoriga masstoodanguna toodetud paak oli S-paak. Gaasimootorid on paigaldatud Vene T-80 ja Ameerika M1 Abramsile.
Paakidesse paigaldatud gaasiturbiinmootorid, mille mõõtmed on sarnased diiselmootoritele, on palju suurema võimsusega, väiksema kaalu ja väiksema müraga. Selliste mootorite madala efektiivsuse tõttu on aga võrreldavateks vaja palju suuremat kogust kütust diiselmootor jõuvaru.
Gaasiturbiinmootorite projekteerijad
Vaata ka
Lingid
- Gaasiturbiin mootor- artikkel Suurest Nõukogude Entsüklopeediast
- GOST R 51852-2001
Gaasiturbiinmootorite (GTE) katseproovid ilmusid esmakordselt Teise maailmasõja eelõhtul. Arendused said ellu viiekümnendate alguses: gaasiturbiinmootoreid kasutati aktiivselt sõja- ja tsiviillennukite ehituses. Tööstusse juurutamise kolmandal etapil hakati kõigis tööstusvaldkondades laialdaselt kasutama väikeseid gaasiturbiinmootoreid, mida esindavad mikroturbiinelektrijaamad.
Üldteave gaasiturbiinmootorite kohta
Tööpõhimõte on ühine kõikidele gaasiturbiinmootoritele ja seisneb kuumutatud suruõhu energia muutmises gaasiturbiini võlli mehaaniliseks tööks. Juhtlabasse ja kompressorisse sisenev õhk surutakse kokku ja siseneb sellisel kujul põlemiskambrisse, kus süstitakse kütust ja süüdatakse töösegu. Põlemisel tekkivad gaasid on all kõrgsurve läbima turbiini ja pöörama selle labasid. Osa pöörlemisenergiast kulub kompressori võlli pööramisele, kuid suurem osa surugaasi energiast muundatakse kasulikuks mehaaniliseks tööks turbiini võlli pöörlemisel. Kõigist sisepõlemismootoritest (ICE) on gaasiturbiinseadmetel kõrgeim võimsus: kuni 6 kW/kg.
Gaasiturbiinmootorid töötavad enamikul hajutatud kütusetüüpidel, mis eristab neid teistest sisepõlemismootoritest.
Väikeste TGD-de väljatöötamise probleemid
Gaasiturbiinmootori mõõtmete vähenedes väheneb kasutegur ja erivõimsus võrreldes tavaliste turboreaktiivmootoritega. Samal ajal suureneb ka kütuse erikulu; halvenevad turbiini ja kompressori voolusektsioonide aerodünaamilised omadused ning nende elementide efektiivsus väheneb. Põlemiskambris väheneb õhuvoolu vähenemise tagajärjel kütusesõlme põlemisefektiivsus.
Gaasiturbiini mootorikomponentide efektiivsuse vähenemine koos selle mõõtmete vähenemisega viib kogu seadme efektiivsuse vähenemiseni. Seetõttu maksavad disainerid mudeli moderniseerimisel Erilist tähelepanuüksikute elementide efektiivsuse suurendamine, kuni 1%.
Võrdluseks: kui kompressori kasutegur tõuseb 85%-lt 86%-le, siis turbiini kasutegur tõuseb 80%-lt 81%-le ja mootori üldine kasutegur tõuseb 1,7%. See viitab sellele, et fikseeritud kütusekulu korral suureneb erivõimsus sama palju.
Lennunduse gaasiturbiinmootor "Klimov GTD-350" helikopterile Mi-2
GTD-350 väljatöötamine algas esmakordselt 1959. aastal OKB-117-s disaineri S.P. juhtimisel. Izotov. Esialgu oli ülesandeks helikopteri MI-2 väikese mootori väljatöötamine.
Projekteerimisetapis kasutati eksperimentaalseid installatsioone ja kasutati sõlmede kaupa viimistlusmeetodit. Uurimistöö käigus loodi meetodid väikese suurusega labadega seadmete arvutamiseks ja võeti konstruktiivseid meetmeid kiirete rootorite summutamiseks. Esimesed näidised töötavast mootorimudelist ilmusid 1961. aastal. Helikopteri Mi-2 õhukatsetused GTD-350-ga viidi esmakordselt läbi 22. septembril 1961. aastal. Katsetulemuste kohaselt purunesid kaks helikopteri mootorit, mis varustasid käigukasti uuesti.
Mootor läbis riikliku sertifikaadi 1963. aastal. Seeriatootmine avati Poola linnas Rzeszowis 1964. aastal Nõukogude spetsialistide eestvedamisel ja jätkus kuni 1990. aastani.
Ma l Teisel kodumaisel turul toodetud gaasiturbiinmootoril GTD-350 on järgmised tööomadused:
- kaal: 139 kg;
— mõõtmed: 1385 x 626 x 760 mm;
— nimivõimsus vabal turbiinivõllil: 400 hj (295 kW);
— turbiini vaba pöörlemiskiirus: 24000;
— töötemperatuuri vahemik -60…+60 ºC;
— kütuse erikulu 0,5 kg/kW tunnis;
— kütus — petrooleum;
— võimsus: 265 hj;
- stardivõimsus: 400 hj.
Lennuohutuse huvides on helikopter Mi-2 varustatud 2 mootoriga. Kaksikpaigaldis võimaldab lennukil ühe elektrijaama rikke korral lennu ohutult lõpetada.
GTE-350 on praegu vananenud, kaasaegsed väikelennukid nõuavad võimsamaid, töökindlamaid ja odavamaid gaasiturbiinmootoreid. Praegusel hetkel uus ja paljulubav kodumaine mootor on MD-120, Salyut Corporation. Mootori kaal - 35 kg, mootori tõukejõud 120 kgf.
Üldskeem
GTD-350 disain on mõnevõrra ebatavaline, kuna põlemiskamber ei asu kohe kompressori taga, nagu tavamudelitel, vaid turbiini taga. Sel juhul on turbiin kompressori külge kinnitatud. Selline komponentide ebatavaline paigutus vähendab mootori jõuvõllide pikkust, vähendab seega seadme kaalu ja võimaldab saavutada suur kiirus rootor ja efektiivsus.
Mootori töötamise ajal siseneb õhk läbi VNA, läbib aksiaalkompressori astmeid, tsentrifugaalastme ja jõuab õhku koguva kerini. Sealt juhitakse kahe toru kaudu õhk mootori taha põlemiskambrisse, kus see pöörab voolusuuna ja siseneb turbiini ratastele. GTD-350 põhikomponendid on: kompressor, põlemiskamber, turbiin, gaasikollektor ja käigukast. Esitletakse mootorisüsteeme: määrimine, juhtimine ja jäätumisvastane.
Seade on jagatud iseseisvateks sõlmedeks, mis võimaldab toota üksikuid varuosi ja tagada nende kiire remont. Mootorit täiustatakse pidevalt ja täna teostab selle muutmist ja tootmist Klimov OJSC. GTD-350 esialgne ressurss oli vaid 200 tundi, kuid muutmise käigus suurendati seda järk-järgult 1000 tunnini. Pildil on kõigi komponentide ja koostude üldine mehaaniline ühendus.
Väikesed gaasiturbiinmootorid: kasutusvaldkonnad
Mikroturbiine kasutatakse tööstuses ja igapäevaelus autonoomsete elektriallikatena.
— Mikroturbiinide võimsus on 30-1000 kW;
— maht ei ületa 4 kuupmeetrit.
Väikeste gaasiturbiinmootorite eeliste hulgas on järgmised:
— lai valik koormaid;
— madal vibratsiooni- ja müratase;
- töötama selle jaoks erinevat tüüpi kütus;
- väikesed mõõtmed;
— madal tase heitgaasid.
Negatiivsed punktid:
- keerukus elektrooniline skeem(standardversioonis teostatakse toiteahel kahekordse energiamuundusega);
— pöörlemiskiiruse hoidmise mehhanismiga jõuturbiin tõstab oluliselt omahinda ja raskendab kogu agregaadi tootmist.
Tänapäeval pole turbogeneraatorid Venemaal ja postsovetlikus ruumis nii laialt levinud kui USA-s ja Euroopas kõrgete tootmiskulude tõttu. Arvutuste kohaselt saab aga 100 kW võimsusega ja 30% kasuteguriga ühtse autonoomse gaasiturbiini agregaadi energiaga varustada standardse 80 gaasipliidiga korterit.
Lühivideo turbovõllmootori kasutamisest elektrigeneraatori jaoks.
Absorptsioonkülmikuid paigaldades saab mikroturbiini kasutada kliimaseadmena ja olulise hulga ruumide samaaegseks jahutamiseks.
Autotööstus
Väikesed gaasiturbiinmootorid on teekatsetel näidanud rahuldavaid tulemusi, kuid sõiduki maksumus tõuseb konstruktsioonielementide keerukuse tõttu kordades. Gaasiturbiinmootor võimsusega 100-1200 hj. omavad sarnaseid omadusi bensiinimootorid, aga selliste autode masstootmist lähiajal oodata ei ole. Nende probleemide lahendamiseks on vaja parandada ja vähendada mootori kõigi komponentide maksumust.
Kaitsetööstuses on asjad teisiti. Sõjaväelased ei pööra tähelepanu kuludele, nende jaoks on see olulisem jõudlusomadused. Sõjavägi vajas võimsat, kompaktset, probleemideta tankide elektrijaama. Ja 20. sajandi 60. aastate keskel looja Sergei Izotov. elektrijaam MI-2 jaoks - GTD-350. Izotovi disainibüroo alustas arendustööd ja lõi lõpuks tanki T-80 jaoks GTD-1000. Võib-olla on see ainus positiivne kogemus gaasiturbiinmootorite kasutamisel maapealne transport. Paagil mootori kasutamise miinuseks on selle ahnus ja valivus tööteed läbiva õhu puhtuse suhtes. Allpool on lühike video tanki GTD-1000 tööst.
Väikelennundus
Tänapäeval kõrge hind ja madal töökindlus kolbmootorid võimsusega 50-150 kW ei lase Vene väikelennukitel enesekindlalt tiibu sirutada. Mootorid nagu Rotax ei ole Venemaal sertifitseeritud ning põllumajanduslennunduses kasutatavad Lycomingi mootorid on ilmselgelt ülehinnatud. Lisaks töötavad need bensiiniga, mida meie riigis ei toodeta, mis suurendab veelgi kasutuskulusid.
Väikelennundus, nagu ükski teine tööstusharu, vajab väikeseid gaasiturbiinmootorite projekte. Väiketurbiinide tootmise infrastruktuuri arendades võime julgelt rääkida põllumajandusliku lennunduse elavnemisest. Välismaal tegeleb väikeste gaasiturbiinmootorite tootmisega piisav hulk ettevõtteid. Kasutusala: eralennukid ja droonid. Kergetele lennukitele mõeldud mudelite hulgas on Tšehhi mootorid TJ100A, TP100 ja TP180 ning Ameerika TPR80.
Venemaal on alates NSV Liidu aegadest välja töötatud väikese ja keskmise suurusega gaasiturbiinmootoreid peamiselt helikopterite ja kergete lennukite jaoks. Nende ressurss oli vahemikus 4 kuni 8 tuhat tundi,
Täna jätkatakse MI-2 helikopteri vajaduste jaoks Klimovi tehase väikeste gaasiturbiinmootorite tootmist, näiteks: GTD-350, RD-33, TVZ-117VMA, TV-2-117A, VK-2500PS- 03 ja TV-7-117V.
