Turbopotkurimoottori: laite, kaavio, toimintaperiaate. Potkuriturbimoottoreiden tuotanto Venäjällä

2024 Kirjoittaja: Howard Calhoun | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2023-12-17 10:26

Potkuriturbiinimoottori on samanlainen kuin mäntämoottori: molemmissa on potkuri. Mutta kaikilla muilla tavoilla ne ovat erilaisia. Mieti, mikä tämä laite on, miten se toimii, mitkä ovat sen edut ja haitat.

Yleiset ominaisuudet

Protkuriturbiinimoottori kuuluu kaasuturbiinimoottorien luokkaan, joka kehitettiin yleiskäyttöisiksi energianmuuntimille ja jota käytettiin laaj alti ilmailussa. Ne koostuvat lämpömoottorista, jossa paisuneet kaasut pyörittävät turbiinia ja synnyttävät vääntömomenttia, ja muut yksiköt on kiinnitetty sen akseliin. Potkuriturbiinimoottori toimitetaan potkurilla.

Se on mäntä- ja suihkuturbiiniyksiköiden välinen risteys. Aluksi lentokoneisiin asennettiin mäntämoottorit, jotka koostuivat tähden muotoisista sylintereistä, joiden sisällä oli akseli. Mutta koska niillä oli liian suuret mitat ja paino sekä alhainen nopeus, niitä ei enää käytetty, vaan suosittiin ilmestyneitä turboreettisasennuksia. Mutta nämä moottorit eivät olleet ilman haittoja. He voisivatkehittää yliääninopeutta, mutta kulutti paljon polttoainetta. Siksi niiden käyttö oli liian kallista matkustajakuljetukseen.

Potkuriturbiinimoottorin oli selviydyttävä tällaisesta puutteesta. Ja tämä ongelma ratkesi. Suunnittelu ja toimintaperiaate otettiin suihkuturbiinimoottorin mekanismista ja potkurit mäntämoottorista. Siten tuli mahdolliseksi yhdistää pienet mitat, taloudellisuus ja korkea hyötysuhde.

Moottorit keksittiin ja rakennettiin viime vuosisadan 30-luvulla Neuvostoliiton aikana, ja kaksi vuosikymmentä myöhemmin aloitettiin niiden massatuotanto. Teho vaihteli välillä 1880-11000 kW. Niitä käytettiin pitkään sotilas- ja siviili-ilmailussa. Ne eivät kuitenkaan olleet sopivia yliäänenopeuteen. Siksi, kun tällaiset kapasiteetit tulivat sotilasilmailuun, ne hylättiin. Mutta siviililentokoneita toimitetaan pääasiassa niiden mukana.

potkuriturbiinimoottorin laite ja sen toimintaperiaate

Moottorin rakenne on hyvin yksinkertainen. Sisältää:

• reduktori;
• potkuri;
• polttokammio;
• kompressori;
• suutin.

Potkuriturbiinimoottorin kaavio on seuraava: kompressorin ruiskutuksen ja puristamisen jälkeen ilma pääsee polttokammioon. Siellä ruiskutetaan polttoainetta. Tuloksena oleva seos syttyy ja muodostaa kaasuja, jotka paisuessaan menevät turbiiniin ja pyörittävät sitä, ja se puolestaan pyörittää kompressoria ja ruuvia. Käyttämättäenergia poistuu suuttimen kautta muodostaen suihkun työntövoiman. Koska sen arvo ei ole merkittävä (vain kymmenen prosenttia), potkuriturbiinimoottoria ei pidetä suihkuturbiinimoottorina.

Toimintaperiaate ja suunnittelu ovat kuitenkin samank altaisia, mutta energia ei pääse kokonaan ulos suuttimen läpi luoden suihkun työntövoimaa, vaan vain osittain, koska hyödyllinen energia pyörittää myös potkuria.

Työakseli

On olemassa moottoreita, joissa on yksi tai kaksi akselia. Yksiakselisessa versiossa kompressori, turbiini ja potkuri sijaitsevat samalla akselilla. Kaksiakselisessa yhdelle on asennettu turbiini ja kompressori ja toiselle potkuri vaihteiston läpi. Myös kaksi turbiinia on kytketty toisiinsa kaasudynaamisesti. Toinen on potkurille ja toinen kompressorille. Tämä vaihtoehto on yleisin, koska energiaa voidaan käyttää käynnistämättä potkuria. Ja tämä on erityisen kätevää, kun kone on maassa.

Kompressori

Tämä osa koostuu kahdesta kuuteen vaiheesta, joiden avulla voit havaita merkittäviä lämpötilan ja paineen muutoksia sekä vähentää nopeutta. Tämän suunnittelun ansiosta on mahdollista vähentää painoa ja mittoja, mikä on erittäin tärkeää lentokoneiden moottoreille. Kompressori sisältää juoksupyörät ja ohjaussiiven. Jälkimmäistä voidaan säännellä tai ei.

Potkuri

Tämä osa tuottaa työntövoimaa, mutta nopeus on rajoitettu. Parhaaksi indikaattoriksi pidetään tasoa 750 - 1500 rpm, koska kanssalisääntyy, hyötysuhde alkaa laskea, ja kiihdytyksen sijaan potkuri muuttuu jarruksi. Ilmiötä kutsutaan "lukitusefektiksi". Sen aiheuttavat potkurin siivet, jotka suurilla nopeuksilla, kun pyörivät yli ääninopeuden, alkavat toimia väärin. Sama vaikutus havaitaan lisäämällä niiden halkaisijaa.

Turbiini

Turbiini pystyy pyörimään jopa 20 000 kierrosta minuutissa, mutta ruuvi ei pysty vastaamaan sitä, joten siinä on alennusvaihde, joka vähentää nopeutta ja lisää vääntömomenttia. Vaimentimet voivat olla erilaisia, mutta niiden päätehtävä tyypistä riippumatta on nopeuden vähentäminen ja vääntömomentin lisääminen.

Tämä ominaisuus rajoittaa potkuriturbiinien käyttöä sotilaslentokoneissa. Kehitys yliäänimoottorin luomiseksi ei kuitenkaan lopu, vaikka se ei ole vielä onnistunut. Työntövoiman lisäämiseksi potkuriturbiinimoottori toimitetaan joskus kahdella potkurilla. Samalla ne toteuttavat vastakkaisiin suuntiin pyörimisestä johtuvaa toimintaperiaatetta, mutta yhden vaihteiston avulla.

Esimerkkinä voidaan harkita D-27-moottoria (turbopropfan), jossa on kaksi ruuvituuletinta, jotka on kiinnitetty vapaaseen turbiiniin vaihteiston avulla. Tämä on ainoa tämän mallin malli, jota käytetään siviili-ilmailussa. Mutta sen onnistunutta soveltamista pidetään suurena harppauksena harkitun suorituskyvyn parantamisessamoottori.

Edut ja haitat

Korostetaan plussat ja miinukset, jotka ovat ominaisia potkuriturbiinimoottorin toiminnalle. Edut ovat:

• kevyt mäntäyksiköihin verrattuna;
• talous verrattuna turbimoottoreihin (potkurin ansiosta hyötysuhde on kahdeksankymmentäkuusi prosenttia).

Tällaisista kiistattomista eduista huolimatta suihkumoottorit ovat joissakin tapauksissa suositeltu vaihtoehto. Potkuriturbiinimoottorin nopeusrajoitus on seitsemänsataaviisikymmentä kilometriä tunnissa. Tämä ei kuitenkaan riitä nykyaikaiselle ilmailulle. Lisäksi syntyvä melu on erittäin korkea, ylittäen Kansainvälisen siviili-ilmailujärjestön sallitut arvot.

Siksi potkuriturbimoottoreiden tuotanto Venäjällä on rajoitettua. Ne asennetaan pääasiassa lentokoneisiin, jotka lentävät pitkiä matkoja ja pienillä nopeuksilla. Silloin hakemus on perusteltu.

Kuitenkin sotilasilmailussa, jossa lentokoneen tärkeimmät ominaisuudet ovat hyvä ohjattavuus ja hiljainen toiminta, ei tehokkuus, nämä moottorit eivät täytä tarvittavia vaatimuksia ja täällä käytetään turboreettisia yksiköitä.

Samaan aikaan kehitetään yliäänipotkurien luomista "lukitusefektin" voittamiseksi ja uudelle tasolle pääsemiseksi. Ehkä, kun keksintö tulee todeksi, suihkumoottorit hylätään potkuriturbiinien ja armeijan hyväksilentokoneita. Mutta tällä hetkellä niitä voidaan kutsua vain "työhevosiksi", ei tehokkaimmiksi, mutta vakaasti toimiviksi.