Введение - Элементы конструкции турбореактивных двигателей
Турбореактивный двигатель (ТРД, англоязычный термин -- turbojet engine) -- воздушно-реактивный двигатель (ВРД), в котором сжатие рабочего тела на входе в камеру сгорания и высокое значение расхода воздуха через двигатель достигается за счет совместного действия встречного потока воздуха и компрессора, размещенного в тракте ТРД сразу после входного устройства, перед камерой сгорания. Компрессор приводится в движение турбиной, смонтированной на одном валу с ним, и работающей на том же рабочем теле, нагретом в камере сгорания, из которого образуется реактивная струя. Во входном устройстве осуществляется рост статического давления воздуха за счет торможения воздушного потока. В компрессоре осуществляется рост полного давления воздуха за счет совершаемой компрессором механической работы. В камере сгорания производится подвод теплоты. Часть энергии рабочего тела отнимается турбиной. В реактивном сопле формируется реактивная струя.
Ключевые характеристики ТРД следующие.
- 1. Создаваемая двигателем тяга. 2. Удельный расход топлива. (Масса топлива потребляемая за единицу времени для создания единицы тяги/мощности) 3. Расход воздуха. (Масса воздуха проходящего через каждое из сечений двигателя за единицу времени) 4. Степень повышения полного давления в компрессоре 5. Температура газа на выходе из камеры сгорания. 6. Масса и габариты.
Степень повышения полного давления в компрессоре является одним из важнейших параметров ТРД, поскольку от него зависит эффективный КПД двигателя. Если у первых образцов ТРД (Jumo-004) этот показатель составлял 3, то у современных он достигает 40 (General Electric GE90). Для повышения газодинамической устойчивости компрессоров они выполняются двухкаскадными. Каждый из каскадов работает со своей скоростью вращения и приводится в движение своим каскадом турбины, которую также делают двухкаскадной. При этом вал 1-го каскада компрессора (низкого давления), вращаемого последним (самым низкооборотным) каскадом турбины, проходит внутри полого вала компрессора второго каскада (высокого давления). Каскады двигателя также именуют роторами низкого и высокого давления.
ТРД J85 производства компании General Electric. Между 8 ступенями компрессора и 2 ступенями турбины расположена кольцевая камера сгорания.
Камера сгорания большинства ТРД имеет кольцевую форму и вал турбина-компрессор проходит внутри кольца камеры. При поступлении в камеру сгорания воздух разделяется на 3 потока.
Первичный воздух -- поступает через фронтальные отверстия в камере сгорания, тормозится перед форсунками и принимает непосредственное участие в формировании топливно-воздушной смеси. Непосредственно участвует в сгорании топлива. Топливо-воздушная смесь в зоне сгорания топлива в ВРД по своему составу близка к стехиометрической.
Вторичный воздух -- поступает через боковые отверстия в средней части стенок камеры сгорания и служит для их охлаждения путем создания потока воздуха с гораздо более низкой температурой, чем в зоне горения.
Третичный воздух -- поступает через специальные воздушные каналы в выходной части стенок камеры сгорания и служит для выравнивания поля температур рабочего тела перед турбиной.
Из камеры сгорания нагретое рабочее тело поступает на турбину, расширяется, приводя ее в движение и отдавая ей часть своей энергии, а после нее расширяется в сопле и истекает из него, создавая реактивную тягу.
ТРД ВК-1 КБ Климова, с редко использующимися центробежным компрессором и трубчатой камерой сгорания. Использовался на самолетах МиГ-15, МиГ-17
Благодаря компрессору ТРД (в отличие от ПВРД) может "трогать с места" и работать при низких скоростях полета, что для двигателя самолета является совершенно необходимым, при этом давление в тракте двигателя и расход воздуха обеспечиваются только за счет компрессора.
При повышении скорости полета давление в камере сгорания и расход рабочего тела растут за счет роста напора встречного потока воздуха, который затормаживается во входном устройстве (так же, как в ПВРД) и поступает на вход низшего каскада компрессора под давлением более высоким, чем атмосферное, при этом повышается и тяга двигателя.
Диапазон скоростей, в котором ТРД эффективен, смещен в сторону меньших значений, по сравнению с ПВРД. Агрегат "турбина-компрессор", позволяющий создавать большой расход и высокую степень сжатия рабочего тела в области низких и средних скоростей полета, является препятствием на пути повышения эффективности двигателя в зоне высоких скоростей:
Температура, которую может выдерживать турбина, ограничена, что накладывает ограничение на количество тепловой энергии, подводимой к рабочему телу в камере сгорания, а это ведет к уменьшению работы, производимой им при расширении.
Повышение допустимой температуры рабочего тела на входе в турбину является одним из главных направлений совершенствования ТРД. Если для первых ТРД эта температура едва достигала 1000 К, то в современных двигателях она приближается к 2000 К. Это обеспечивается как за счет применения особо жаропрочных материалов, из которых изготовляются лопатки и диски турбин, так и за счет организации их охлаждения: воздух из средних ступеней компрессора (гораздо более холодный, чем продукты сгорания топлива) подается на турбину и проходит сквозь сложные каналы внутри турбинных лопаток.
Турбина поглощает часть энергии рабочего тела перед поступлением его в сопло.
В результате максимальная скорость истечения реактивной струи у ТРД меньше, чем у ПВРД.
Воздушно-реактивные двигатели по способу предварительного сжатия воздуха перед поступлением в камеру сгорания разделяются на компрессорные и бескомпрессорные. В бескомпрессорных воздушно-реактивных двигателях используется скоростной напор воздушного потока. В компрессорных двигателях воздух сжимается компрессором. Компрессорным воздушно-реактивным двигателем является турбореактивный двигатель (ТРД). В группу, получившую название смешанных или комбинированных двигателей, входят турбовинтовые двигатели (ТВД) и двухконтурные турбореактивные двигатели (ДТРД). Однако конструкция и принцип работы этих двигателей во многом схожи с турбореактивными двигателями. Часто все типы указанных двигателей объединяют под общим названием газотурбинных двигателей (ГТД). В качестве топлива в газотурбинных двигателях используется керосин.
Похожие статьи
-
Турбореактивные двигатели - Элементы конструкции турбореактивных двигателей
Конструктивные схемы. Турбореактивный двигатель (рис. 100) состоит из входного устройства, компрессора, камеры сгорания, газовой турбины и выходного...
-
Турбореактивный двигатель (ТРД, англоязычный термин -- turbojet engine) -- воздушно-реактивный двигатель (ВРД), в котором сжатие рабочего тела на входе в...
-
Двухконтурные турбореактивные двигатели - Элементы конструкции турбореактивных двигателей
Стремление повысить тяговый коэффициент полезного действия ТРД на больших дозвуковых скоростях полета привело к созданию двухконтурных турбореактивных...
-
Турбовинтовые двигатели - Элементы конструкции турбореактивных двигателей
Турбореактивный двигатель форсунка Устройство и принцип действия. Для современных самолетов, обладающих большой грузоподъемностью я дальностью полета,...
-
Введение - Тепловой расчет и построение индикаторной диаграммы двигателя судна
Современное развитие транспортного флота характеризуется созданием высокопроизводительных грузовых, буксирных и пассажирских судов; повышением их...
-
ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ РАБОЧЕГО ЦИКЛА ДВС НА БАЗЕ "РАЗОМКНУТОЙ" СХЕМЫ СИСТЕМЫ РЕСИВЕР - ЦИЛИНДР - КОЛЛЕКТОР S = 77.0 D = 81.0 [мм]; Epsг = 9.5; Lam =...
-
Введение, Общее устройство системы охлаждения двигателя автомобиля - Система охлаждения двигателя
ЗМЗ-402 - семейство бензиновых 4-цилиндровых автомобильных двигателей, производства ОАО "Заволжский моторный завод. Данное семейство двигателей...
-
Устройство, назначение двигателя - Устройство, назначение и диагностика двигателя
Двигателем называется энергосиловая машина, преобразующая какую-либо энергию в механическую работу. Двигатели, в которых механическая работа создается в...
-
Введение - Проверка состояния системы смазки двигателя, замена масла на соответствующий сезону сорт
Смазочные материалы впервые понадобились человеку около 6 тысяч лет назад. Многие ученые считают, что в те времена люди изобрели колесо, а потом и...
-
К параметрам, характеризующим действительный рабочий цикл двигателя, относятся давление в конце сжатия, давление в конце горения, среднее индикаторное...
-
Введение - Средства обеспечения пуска двигателя
Для пуска двигателя необходимо провернуть коленчатый вал с такой частотой вращения, при которой обеспечиваются хорошее смесеобразование, достаточное...
-
Особенности и тенденции развития конструкций автомобильных двигателей полностью определяется требованиями, предъявляемыми к автомобилям промышленностью и...
-
Особенности конструкции форсунки двигателей MAN&;amp;BW L-MC - Судовые дизельные установки
Конструкцию распылителя форсунки судовых дизелей Бурмейстер и Вайн (рис. 6.4.5., а) с незначительными изменениями применяли до тех пор, пока не была...
-
В самом деле, никого не надо убеждать в том, что высокая мощность, экономичность и экологические показатели любого двигателя во многом определяются...
-
Дизельные двигатели (дизели) - Транспортные средства
Дизельными двигателями называются двигатели внутреннего сгорания с воспламенением от сжатия. В дизельном двигателе, изобретенном Рудольфом Дизелем в...
-
Рабочий цикл 4-хтактного дизеля - Устройство и техническое обслуживание Мерседес 123
Принцип работы дизельного двигателя Главным отличием ДВС с воспламенением от сжатия (дизеля) от ДВС с воспламенением от искры (бензиновый двигатель)...
-
Топливо . В соответствии с ГОСТ 305-82 для рассчитываемого двигателя принимаем дизельное топливо (для работы в летних условиях - марки Л и для работы в...
-
Введение - Техническое обслуживание и ремонт карбюратора
ВАЗ-2107 и его модификации - пятиместные легковые автомобили классической компоновки с передним продольным расположением силового агрегата и задними...
-
Требуется спроектировать транспортный бензиновый двигатель для автомобиля мощностью: Ne=140 кВт при 6000 об/мин. Основным топливом для данного двигателя...
-
Вопрос об уширении основной площадки земляного полотна должен решаться в комплексе с принимаемыми решениями по ее стабилизации на основе...
-
ВВЕДЕНИЕ - Нормативно-технические требования к конструкциям, типам и элементам железнодорожного пути
Путь железнодорожный ремонт На железнодорожном транспорте и путевом хозяйстве проводится реформирование железнодорожного транспорта и путевого хозяйства....
-
Как отмечал А. И. Колчин и В. П. Демидов [ ] тепловой расчет позволяет с достаточной степенью точности аналитическим путем определить основные параметры...
-
Рис.1' Построение внешних скоростных характеристик двигателей сравниваемых автомобилей Трансмиссия автомобиль силовой буксование Внешней скоростной...
-
Диаметр цилиндра: D=0,081 м. Ход поршня: S=0,077 м. Степень сжатия - отношение полного объема цилиндра к объему камеры сжатия: е=9,5. Число цилиндров:...
-
Роторные двигатели, Инжекторныте двигатели - Транспортные средства
В роторном двигателе, созданном в 1957 г. немецким инженером и изобретателем Феликсом Ванкелем, используется ротор приблизительно треугольного сечения,...
-
Возможность изменения степени сжатия - Конструирование и расчет двигателей внутреннего сгорания
Впервые мотор с изменяемой степенью сжатия был представлен на Женевском автосалоне в 2000 г. компанией Saab. Пятицилиндровый двигатель объемом 1,6 л...
-
Перегон : Ново-Талица - Ново-Алексеевка Данный участок длинной 10 км, двух - путный, электрофицированный. На данном участке иметься 11 кривых :...
-
Назначение работ по видам ремонтов производится по фактическому состоянию пути, определяемому по результатам комплексной оценки состояния пути,...
-
Нормативно-технические требования к конструкции, типам и элементам верхнего строения пути при реконструкции и капитальных ремонтах железнодорожного пути...
-
Обоснование критерии данного ремонта пути : А) замена креплений с КБ на АРС; Б) увеличение скорости движения для пассажирских поездов с 120 км/ч до 160...
-
Классы путей устанавливаются в соответствии с классификацией железнодорожных линий, утвержденной распоряжением ОАО "РЖД" от 1 июля 2009 года № 1393р....
-
Введение - Разработка технологического процесса восстановление гильзы цилиндров двигателя КамАЗ-740
О надежности и долговечности машины судят обычно по стабильности рабочих характеристик, заложенных в ней при изготовлении. В условиях эксплуатации...
-
Двигатель, топливо и ходовая часть. - Гибридные экскаваторы
Модель 336E H оснащается двигателем Cat C9.3 ACERT, предназначенным для работы на дизельном топливе с очень низким содержанием серы или на смеси...
-
Особенности КШМ, ГРМ дизельного двигателя, ТО - Устройство и техническое обслуживание Мерседес 123
Легковой автомобиль "MERCEDES" приводится в движение 4- или 5-цилиндровым рядным двигателем, с жидкостным охлаждением. Двигатель расположен продольно в...
-
Средства облегчения пуска - Средства обеспечения пуска двигателя
При низких температурах пуск двигателя затруднен. Это обусловлено следующими факторами: ухудшением характеристики аккумуляторной батареи и соответственно...
-
Светодиод (СИД) представляет собой полупроводниковый прибор с p - n переходом, протекание электрического тока через который вызывает интенсивное...
-
Окончательно, после уточнения : Температура конца расширения, К: , Давление конца расширения, МПа: . Проверка ранее принятой температуры остаточных газов...
-
Тепловое состояние, угол опережения и характеристика впрыска топлива, тип смесеобразования, частота вращения, степень сжатия, качество и давление...
-
Введение - Восстановление клапанов двигателя ЗИЛ-4314
Ограниченные государственные запасы материалов и энергии не позволяют в достаточной мере развивать машиностроение, и с целью сохранения парка машин в...
-
ВВЕДЕНИЕ - Конструкция самолетов
Целью предприятий авиационной промышленности, и в частности на предприятии корпорации НПК "Иркут", сделавших выбор в пользу автоматизированных систем...
Введение - Элементы конструкции турбореактивных двигателей