1. Авіаційна силова установка

Скачати 0.64 Mb.

Назва	1. Авіаційна силова установка
Сторінка	1/5
Дата	20.03.2013
Розмір	0.64 Mb.
Тип	Документи

bibl.com.ua > Інформатика > Документи

1 2 3 4 5

1.Авіаційна силова установка (СУ) призначена для створення тяги (потужності), необхідної для подолання сили лобового опору, сили тяжіння і прискореного переміщення ЛА в просторі. Силова установка літака включає:

1 – авіаційний двигун (АД) – джерело енергії;

2 – регульований або нерегульований вхідний пристрій (повітрозабірник – забезпечує двигун потрібною кількістю повітря) і вихідний пристрій (реактивне сопло – управляє величиною і напрямом тяги реактивних літаків);

3 – повітряні гвинти, що створюють тягу гвинтових літаків;

4 – системи, що забезпечують роботу силової установки (управління вхідним і вихідним пристроями; протипожежна; захисту від обмерзання; паливна; масляна; пускова; охолоджування двигуна і його агрегатів).

Основним елементом силової установки є двигун, від технічних даних якого залежать льотні характеристики літака

Класифікація!!! В теперішній час авіаційні двигуни класифікуються за різними ознаками.

За способом створення тяги авіаційні двигуни підрозділяються на три групи: гвинтові, реактивні і з комбінованою тягою (рис. 3.50).

Рис. 3.50. Класифікація авіаційних двигунів.

До гвинтових двигунів належать поршневі двигуни, що працюють спільно з повітряним гвинтом. Сучасні авіаційні поршневі двигуни являють собою зіркоподібні чотиритактні двигуни, які працюють на бензині. Охолодження циліндрів поршневих двигунів виконується, як правило, повітряним методом. У поршневому двигуні хімічна енергія палива, що згоряє всередині робочого циліндра, перетворюється спочатку в теплову, а потім у механічну. Механічна енергія у вигляді моменту, що крутить, передається валу двигуна. Вал двигуна не має механічної взаємодії з навколишнім середовищем, а отже, не може переміщатися відносно його. Тому для поршневого двигуна необхідний пристрій, який, взаємодіючи з навколишнім середовищем, переміщав би відносно його як сам двигун, так і літальний апарат, на якому він встановлений. Таким пристроєм є повітряний гвинт, що називається рушієм. Лопаті повітряного гвинта, обертаючись, захоплюють повітря і відкидають його назад – убік, протилежний до напряму польоту. Сила реакції повітря і є силою тяги гвинта Р, під дією якої літальний апарат переміщається з певною швидкістю.За способом сумішоутворення палива з повітрям поршневі двигуни поділяються на карбюраторні і двигуни з безпосереднім впорскуванням.

У карбюраторних двигунах паливо дозується і перемішується з повітрям поза циліндром у пристроях, названих карбюраторами. В цих випадках в циліндри двигуна подається готова суміш. У двигунах з безпосереднім впорскуванням паливо дозується паливним насосом і через форсунки під великим тиском впорскується безпосередньо в циліндри, куди подається окремо повітря.

2. Найпростіший реактивний двигун може бути представлений у вигляді камери 1 яка має отвір з одного з її боків (відкрита з одного боку).

Усередині камери 1 в результаті спалювання горючої суміші 2 (твердої або рідкої) створюється підвищений тиск 3 продуктів згоряння (газів). Надлишковий у порівнянні з атмосферним тиск 3 в камері забезпечує витікання газового струменя 4 в навколишнє середовище через отвір 5 (сопло). В процесі витікання між собою взаємодіють камера і гази, що витікають. Сила Р_а, діюча на газовий струмінь 4, що витікає через отвір 5, умовно називається активною силою. Рівна їй за величиною і протилежно направлена сила реакції Р впливає на стінку камери 1, що знаходиться проти сопла 5, штовхає камеру вперед доти, доки в середині камери підтримується підвищений тиск газів. Сила реакції Р називається реактивною силою. Сили тиску газів 3 на бокові стінки камери взаємно врівноважуються і не викликають рух камери.

Таким чином, реактивним двигуном називається такий тепловий двигун, у якого теплова енергія, що виділяється при згорянні палива, перетворюється на кінетичну енергію газового струменя, а реакція (реактивна сила), що виникає при цьому, безпосередньо використовується як рушійна сила (сила тяги).

Реактивна сила безпосередньо сприймається елементами конструкції двигуна, передається через вузли його кріплення до ЛА і використовується як сила тяги, необхідна для польоту. Реактивний двигун наче відштовхується від свого власного газового струменя.
2.1. Турбореактивний двигун з форсажною камерою (ТРДФ)

У ТРД є надлишок кисню в камері згоряння. Цей резерв потужності не має можливості реалізувати напряму, тобто збільшенням розходу палива в камері згоряння із-за обмеження температури робочого тіла, яке поступає на турбіну. Але цей резерв можна використати в двигунах, якщо обладнати їх форсажною камерою 2, яку розташувати між турбіною 1 і регульованим соплом 3

Форсажна камера призначена для згоряння додаткової кількості палива. При цьому підвищується внутрішня енергія робочого тіла перед розширенням в соплі, зростає швидкість його течії та тяга двигуна збільшується. Форсажна камера дозволяє при тих же розмірах двигуна збільшити тягу на 40 – 60 %, але при цьому витрата палива збільшується в 2 – 2,5 рази.

Режим роботи двигуна з включеною форсажною камерою називається "Форсаж" (французьке слово, означає примус, форсування, збільшення). Форсаж вмикається льотчиком при необхідності різкого збільшення тяги двигуна (на зльоті, при перехопленні цілі, виконанні складних маневрів літака і таке інше). З форсажної камери гази поступають у регульоване сопло, в якому ще більше зростає швидкість їх течії з двигуна. На нефорсажних режимах двигуна вихідні гази проходять через форсажну камеру як через вихлопну трубу.

Враховуючи різке збільшення витрати палива і температури газового потоку на виході форсажної камери (обмежується теплостійкістю реактивного сопла) при включенні форсажу, форсаж дозволяється включати короткочасно.

Конструктивно надзвуковий повітрозабірник виконують регульованим і забезпечують системою управління. Вихідне сопло, як і у ТРД, профілюють по типу надзвукового сопла Лаваля, площа критичного перетину якого може змінюватися. На форсажному режимі сопло розкривається, щоб при роботі форсажної камери режим роботи турбокомпресорної частини двигуна не змінювався і залишався постійним. Сопло виконується двопозиційним, якщо в системі управління двигуна не передбачається можливість зміни тяги форсажного режиму, або всережимним регульованим с плавною або ступеневою змінною площі критичного перетину, коли необхідно змінити величину форсажної тяги в деякому діапазоні за умовами маневрування літака в польоті.

Можливістю змінювання величини площі критичного перетину користуються не тільки в зв’язку з роботою форсажної камери, але і в інших випадках. Наприклад, при запуску сопло розкривають для полегшення процесу запуску двигуна. Всережимне сопло може використовуватися на нефорсажних режимах для поліпшення характеристик двигуна в польоті. Форсажна камера має самостійну систему паливоподачі, автоматичного регулювання і управління.

3. Турбогвинтовим називається авіаційний ГТД, у якого тяга створюється роботою повітряного гвинта, з’єднаного з валом турбокомпресора, і реакцією струменя газового потоку, що витікає з двигуна. Для цього використовується турбіна зі збільшеним числом ступенів, так що розширення газу в турбіні відбувається майже повністю і тільки 10 – 15 % тяги забезпечується за рахунок газового струменя. Турбогвинтовий двигун (рис. 3.55) складається з таких же вузлів і агрегатів як і ТРД, але додатково забезпечений повітряним гвинтом 1 і редуктором 2.

Принцип дії ТГвД багато в чому схожий на принцип дії ТРД. Атмосферне повітря, стиснуте в компресорі, подається в камеру згоряння. Тут зжате повітря змішується з паливом, утворюючи паливо-повітряну суміш. Вона згоряє в камері згоряння, створюючи газовий потік. Газовий потік, який має велику температуру і тиск, поступає в турбіну. Тут відбувається перетворення теплової енергії газового потоку в механічну енергію обертання турбіни, яка передається компресору, повітряному гвинту і приводам агрегатів.

3.1. Турбореактивний двигун двоконтурний

На основі досліджень, які проводилися з 1937 року, А.М. Люлька представив заявку на винахід двоконтурного турбореактивного двигуна (авторське свідоцтво вручили 22 квітня 1941 року). В основі двоконтурних ТРД (ТРДД) лежить принцип приєднання до ТРД додаткової маси повітря, яка проходить через зовнішній контур двигуна і дозволяє отримати двигун з більш високим польотним ККД, в порівнянні зі звичайним ТРД.

Атмосферне повітря проходить вхідний пристрій (рис. 3.56), попадає на лопатки компресора низького тиску (вентилятора) 1. Після вентилятора повітря розділяється на два потоки. Одна частина повітря з цього компресора подається в зовнішній (холодний) контур низького тиску 3, мінує камеру згоряння і формує реактивний струмінь 5 у вихідному соплі. Друга частина повітря проходить крізь внутрішній контур 2. Робочий процес у внутрішньому контурі високого тиску аналогічний робочому процесу в ТРД. Тяга двоконтурного ТРД створюється струменем розжарених газів 4, що виходять із турбіни внутрішнього контуру 2, і холодним струменем повітря 5, стислого компресором 1 у зовнішньому контурі. В результаті зменшується середня швидкість витікання суміші (повітря та газів) з вихідних сопел контурів і шум двигуна, зменшується температура вихідного газу та витрата палива. Внаслідок цього економічність ТРДД на землі, в порівнянні з ТРД, вища на 40-50 %, а рівень шуму двигуна нижчий.

4. . Основні параметри авіаційних ГТД

Найбільш важливий параметр, що характеризує авіаційні ГТД, є сила тяги Р, яку він розвіває.

Тяга ТРД визначається аналітичним шляхом за формулою

Р = m_в·(W – V),

де m_в – секундна маса повітря, що проходить через двигун;W – швидкість газового потоку на виході з двигуна;

V – швидкість польоту літака.

Із формули видно, що тяга ТРД тим більша, чим більша секундна маса повітря, яка проходить через двигун, і чим більша швидкість витікання газів перевищує швидкість польоту. Сила тяги ТРД являє собою рівнодіючу осьових сил тиску повітря і газу, які прикладені до всіх внутрішніх та зовнішніх поверхонь двигуна. На одних поверхнях ці сили направлені за напрямом польоту, на других – проти напряму польоту Отже, сила тяги не має всередині двигуна будь-якої відокремленої ділянки прикладення та передається на літак у вигляді зосередженої сили тільки у вузлах кріплення до нього двигуна.

Тяга ТРДД Р = m_в1·(W₁ – V) + m_в2·(W₂ – V)

де m_в1 – секундна маса повітря через внутрішній контур двигуна;m_в2 – секундна маса повітря через зовнішній контур двигуна;W₁ – швидкість газового потоку з реактивного сопла внутрішнього контуру;W₂ – швидкість витікання повітря з зовнішнього контуру

Для порівняльної оцінки різних типів двигуна, а також різних двигунів одного і того ж типу застосовують питомі параметри, основними з яких є питома тяга Р_пит, питома витрата палива С_пит, питома маса m_пит і питома лобова тяга Р_лоб.

Питома тяга Р_пит – це відношення тяги, що розвивається двигуном, до секундної витрати повітря через двигун:

_.

Фактично Р_пит – це тяга, що розвивається двигуном при витраті 1 кг повітря, тобто вона характеризує міру використання повітря в двигуні та його розміри. Чим більше Р_пит, тим менше при заданій величині тяги витрата повітря через двигун, а отже його діаметр і маса.

Питома витрата палива С_пит – це відношення годинної витрати палива C_h до тяги двигуна Р:

_.

Питома витрата палива С_пит характеризує економічність двигуна. Чим менше С_пит, тим більша дальність і тривалість польоту.

Питома маса двигуна m_пит – це відношення маси двигуна m_дв (без маси палива і масла) до максимальної тяги Р_макс:

_.

Чим менше m_пит, тим менша абсолютна маса двигуна при заданій величині тяги. Питома маса залежить від конструкції та якості конструкційних матеріалів двигуна і характеризує його вагову досконалість. Зокрема, саме менша питома маса реактивних двигунів визначила перехід від поршневих двигунів до реактивних у швидкісній авіації.

Питома лобова тяга Р_лоб – це відношення максимальної тяги Р_макс до найбільшої площі поперечного перетину двигуна F_лоб:

_.

Питома лобова тяга Р_лоб характеризує аеродинамічну досконалість силової установки. Чим більше значення Р_лоб, тим менший аеродинамічний опір, що створюється силовою установкою у польоті.

Питомі параметри двигуна змінюються при зміні режиму роботи двигуна, швидкості V і висоти Н польоту.

4.1. Області застосування авіаційних ГТД

Кожен з розглянутих газотурбінних двигунів має певну сферу можливого і найвигіднішого застосування за швидкістю, висотою польоту і за витратою палива.

ТРД найбільш активно розвивалися як двигуни для літаків до 70-80-х років XX століття. ТРД використовуються у високошвидкісній пілотованій і безпілотній авіації. При роботі на форсажному режимі вони забезпечують істотне зростання тяги при збільшенні швидкості польоту до великих надзвукових значень. Проте ТРД в області дозвукових швидкостей польоту поступаються по тягових характеристиках і головне в економічності іншим типам ГТД.

Із 70-х років XX століття в будівництві літакових двигунів настала і продовжується по теперішній час ера ТРДД. ТРДД різноманітних типів є найбільш розповсюдженим класом повітряно-реактивних двигунів. Ці двигуни використовуються на літаках, від високошвидкісних винищувачів–перехоплювачів з ТРДДФзм з малою ступінню двоконтурності, до велетенських комерційних та військово-транспортних літаків з ТРДД, які мають велику ступінь двоконтурності.

На пасажирських літаках широко використовуються в якості силових установок турбогвинтові двигуни. Турбогвинтові двигуни більш економічні ніж двигуни інших типів ГТД при польотах зі швидкостями до 700 км/год на висотах до 8 – 10 км, при яких повітряний гвинт зберігає досить високі значення коефіцієнта корисної дії.

1 2 3 4 5

Схожі:

ЗАТВЕРДЖУЮ «Авіаційна та ракетно-космічна техніка» на основі базової вищої освіти та ступеня бакалавра неспорідненого напряму підготовки	7. Закон повного струму Головною властивістю магнітного поля є силова дія на рухому електрично-заряджену частку, сила впливу пропорційна заряду частки і...
ЗАТВЕРДЖУЮ Начальник СДПЧ-3 Заводського району майор вн сл. Корчинський О. Г ...	УРОК №16 КМЗ: комп’ютер, мультимедійна установка, періодична система хімічних елементів, доповіді учнів, картки
«Від творчого вчителя до творчого учня» така цільова установка науково-методичної... «Від творчого вчителя – до творчого учня» така цільова установка науково-методичної роботи нашого навчального закладу	Ключевые термины и понятия Ключові терміни і поняття: економічна безпека підприємства; корпоративні ресурси, фінансова складова; інтелектуальна і кадрова складова;...
П Л А Н Створення текстового документа. Введення тексту. Установка параметрів сторінки. Розмір паперу. Прокрутка документа	St. Valentine’s Day Обладнання: мультимедійна установка, костюми та реквізити для сценок, мультимедійна презентація, відео фрагменти, аудіо записи
2 Система електропостачання автомобіля В, а для системи пуску – напругою 24В. Джерелами електричної енергії на автомобілі є генераторна установка (ГУ) й акумуляторна батарея...	ТЕМА 1 ...

Додайте кнопку на своєму сайті:
Портал навчання