Motor turbopropulsor: dispozitiv, schemă, principiu de funcționare. Producția de motoare turbopropulsoare în Rusia

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Modificat ultima dată: 2023-12-17 10:39

Un motor turbopropulsor este similar cu un motor cu piston: ambele au o elice. Dar în orice alt fel, ele sunt diferite. Luați în considerare ce este această unitate, cum funcționează, care sunt avantajele și dezavantajele ei.

Caracteristici generale

Motorul turbopropulsor aparține clasei de motoare cu turbină cu gaz, care au fost dezvoltate ca convertoare universale de energie și au devenit utilizate pe scară largă în aviație. Ele constau dintr-un motor termic, unde gazele expandate rotesc turbina și generează cuplu, iar alte unități sunt atașate la arborele acesteia. Motorul turbopropulsor este furnizat cu o elice.

Este o încrucișare între unitățile cu piston și turboreactor. La început, motoarele cu piston au fost instalate în aeronave, constând din cilindri în formă de stea cu un arbore situat în interior. Dar din cauza faptului că aveau dimensiuni și greutate prea mari, precum și o capacitate de viteză redusă, nu au mai fost folosite, preferând instalațiile de turboreacție apărute. Dar aceste motoare nu erau lipsite de dezavantaje. Ei ar puteadezvoltă viteză supersonică, dar consumă mult combustibil. Prin urmare, operarea lor a fost prea costisitoare pentru transportul de pasageri.

Motorul turbopropulsor a trebuit să facă față unui astfel de neajuns. Și această problemă a fost rezolvată. Designul și principiul de funcționare au fost preluate de la mecanismul unui turboreactor, iar elicele de la un motor cu piston. Astfel, a devenit posibilă combinarea dimensiunilor mici, economiei și eficienței ridicate.

Motoarele au fost inventate și construite în anii treizeci ai secolului trecut sub Uniunea Sovietică, iar două decenii mai târziu și-au început producția în masă. Puterea a variat de la 1880 la 11000 kW. Pentru o perioadă lungă de timp au fost folosite în aviația militară și civilă. Cu toate acestea, nu erau potrivite pentru viteza supersonică. Prin urmare, odată cu apariția unor astfel de capacități în aviația militară, acestea au fost abandonate. Dar aeronavele civile sunt furnizate în principal cu ele.

Dispozitivul unui motor turbopropulsor și principiul funcționării acestuia

Designul motorului este foarte simplu. Include:

• reductor;
• propeller;
• cameră de ardere;
• compresor;
• duză.

Schema unui motor turbopropulsor este următoarea: după ce a fost injectat și comprimat de un compresor, aerul intră în camera de ardere. Acolo se injectează combustibilul. Amestecul rezultat se aprinde și creează gaze care, atunci când sunt expandate, intră în turbină și o rotesc, iar aceasta, la rândul său, rotește compresorul și șurubul. Necheltuitenergia iese prin duză, creând tracțiunea jetului. Deoarece valoarea sa nu este semnificativă (doar zece procente), un motor turbopropulsor nu este considerat un motor turboreactor.

Principiul de funcționare și proiectare, totuși, sunt similare cu acesta, dar energia de aici nu scapă complet prin duză, creând tracțiunea jetului, ci doar parțial, deoarece energia utilă rotește și elicea.

Arbore de lucru

Există motoare cu unul sau doi arbori. În versiunea cu un singur arbore, compresorul, turbina și elicea sunt situate pe același arbore. Într-una cu doi arbori, pe una dintre ele sunt instalate o turbină și un compresor, iar pe ceal altă o elice printr-o cutie de viteze. Există, de asemenea, două turbine conectate între ele într-un mod gaz-dinamic. Unul este pentru elice, iar celăl alt este pentru compresor. Această opțiune este cea mai comună, deoarece energia poate fi aplicată fără pornirea elicelor. Și acest lucru este deosebit de convenabil când avionul este la sol.

Compresor

Această parte constă din două până la șase etape, permițându-vă să percepeți schimbări semnificative de temperatură și presiune, precum și să reduceți viteza. Datorită acestui design, este posibilă reducerea greutății și dimensiunilor, ceea ce este foarte important pentru motoarele de aeronave. Compresorul include rotoare și o paletă de ghidare. Acesta din urmă poate fi sau nu reglementat.

Elice

Această parte generează tracțiune, dar viteza este limitată. Cel mai bun indicator este considerat a fi un nivel de la 750 la 1500 rpm, deoarece cucrește, eficiența va începe să scadă, iar în loc de accelerație, elicea se va transforma într-o frână. Fenomenul se numește „efect de blocare”. Este cauzată de palele elicei, care, la viteze mari, atunci când se rotesc peste viteza sunetului, încep să funcționeze incorect. Același efect va fi observat prin creșterea diametrului lor.

Turbină

Turbina este capabilă de viteze de până la douăzeci de mii de rotații pe minut, dar șurubul nu o va putea egala, așa că există un reducător care reduce viteza și crește cuplul. Reductoarele pot fi diferite, dar sarcina lor principală, indiferent de tip, este reducerea vitezei și creșterea cuplului.

Această caracteristică limitează utilizarea turbopropulsoarelor în aeronavele militare. Cu toate acestea, evoluțiile pentru crearea unui motor supersonic nu se opresc, deși încă nu au succes. Pentru a crește tracțiunea, uneori un motor turbopropulsor este furnizat cu două elice. În același timp, implementează principiul funcționării datorită rotației în direcții opuse, dar cu ajutorul unei singure cutii de viteze.

Ca exemplu, putem lua în considerare motorul D-27 (turbopropfan), care are două ventilatoare cu șuruburi atașate la o turbină liberă printr-o cutie de viteze. Acesta este singurul model al acestui design utilizat în aviația civilă. Dar aplicarea sa cu succes este considerată un mare s alt în îmbunătățirea performanței celui consideratmotor.

Avantaje și dezavantaje

Să evidențiem plusurile și minusurile care caracterizează funcționarea unui motor turbopropulsor. Beneficiile sunt:

• greutate redusă în comparație cu unitățile cu piston;
• economie în comparație cu motoarele cu turboreacție (mulțumită elicei, eficiența ajunge la optzeci și șase la sută).

Cu toate acestea, în ciuda acestor avantaje incontestabile, motoarele cu reacție sunt în unele cazuri opțiunea preferată. Limita de viteză a unui motor turbopropulsor este de șapte sute cincizeci de kilometri pe oră. Cu toate acestea, acest lucru nu este suficient pentru aviația modernă. În plus, zgomotul generat este foarte mare, depășind valorile admise ale Organizației Aviației Civile Internaționale.

De aceea, producția de motoare turbopropulsoare în Rusia este limitată. Sunt instalate în principal în aeronavele care zboară pe distanțe lungi și la viteze mici. Apoi cererea este justificată.

Cu toate acestea, în aviația militară, unde principalele caracteristici pe care ar trebui să le aibă aeronavele sunt manevrabilitatea ridicată și funcționarea silențioasă, și nu eficiența, aceste motoare nu îndeplinesc cerințele necesare și aici sunt folosite unități cu turboreacție.

În același timp, sunt în curs de dezvoltare pentru a crea elice supersonice pentru a depăși „efectul de blocare” și a ajunge la un nou nivel. Poate că, atunci când invenția va deveni realitate, motoarele cu reacție vor fi abandonate în favoarea turbopropulsoarelor și în armată.avioane. Dar în prezent, aceștia pot fi numiți doar „cai de muncă”, nu cei mai puternici, dar funcționează stabil.