Motopropulsor: dispozitiv, circuit, principiu de funcționare. Fabricarea motoarelor cu turbopropulsie în Rusia

Motorul turbopropulsor arată ca un motor cu piston: ambele au un șurub de aer. Dar, în toate privințele, ele sunt diferite. Luați în considerare ce reprezintă această unitate, cum funcționează, care sunt argumentele sale pro și contra.

Caracteristici generale

Motorul turbopropulsat face parte din clasa de turbine cu gaz, care au fost dezvoltate ca convertoare de energie universale și au devenit utilizate pe scară largă în aviație. Se compun din mașină termică, unde gazele expandate rotesc turbina și formează un cuplu și alte agregate sunt atașate la arborele său. Motorul turbopropulsor este livrat cu un șurub de aer.

Este o cruce între agregatele cu piston și turbojet. În primul rând, în aeronavă au fost instalate motoare cu piston compuse din cilindri sub formă de stea cu arbore situat în interior. Dar, datorită faptului că aveau dimensiuni și greutăți prea mari, precum și o capacitate de viteză redusă, nu mai erau folosite, preferând instalațiile turbojet emergente. Dar chiar și aceste motoare nu erau lipsite de deficiențe. Ei puteau dezvolta o viteză supersonică, dar au consumat mult combustibil. Prin urmare, funcționarea lor a fost prea costisitoare pentru transportul de pasageri.

Motorul turbopropul a trebuit să facă față unui astfel de dezavantaj. Și această sarcină a fost rezolvată. Designul și principiul de funcționare au fost preluate din mecanismul motorului turbojet și din motorul cu piston - elicele. Astfel, a devenit posibilă combinarea dimensiunilor mici, economice și ridicate coeficientul de eficiență.

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

Principiul de proiectare și funcționare a motorului turbopropulsoare

Designul motorului este foarte simplu. Acesta include:

• reductor;
• șurub de aer;
• camera de ardere;
• un compresor;
• duză.

Schema turbopropulsoare este după cum urmează: după injectarea și comprimarea aerului compresorului intră în camera de combustie. De asemenea, se injectează combustibil acolo. Amestecul rezultat se aprinde și creează gaze, care, atunci când se extind, intră în turbină și îl rotesc și, la rândul său, rotește compresorul și înșurubă. Energia nealocată părăsește duza, creând reactiv. Deoarece magnitudinea nu este semnificativă (doar 10%), nu este considerată motor turbopropulsor turbojet.

Principiul de funcționare și de design, cu toate acestea, sunt similare cu ele, dar energia nu este complet prin duza, creând un braț de reacție a cuplului, dar numai parțial, deoarece energia utilă este, de asemenea, rotiți șurubul.

Arbore de lucru

Există motoare cu unul sau două arbori. Într-o versiune cu un singur arbore, un compresor, o turbină și un șurub sunt situate pe un ax. În cele două arbori - pe una dintre ele a fost instalată o turbină și un compresor, iar pe de altă parte - un șurub prin reductor. Există, de asemenea, două turbine conectate între ele printr-o metodă gaz-dinamică. Una dintre ele este proiectată pentru șurub, iar cealaltă este pentru compresor. Această opțiune este cea mai obișnuită, deoarece energia poate fi utilizată fără a porni șuruburile. Și acest lucru este deosebit de convenabil atunci când aeronava este pe teren.

compresor

Această parte este formată din două până la șase pași, permițându-vă să percepeți schimbări semnificative de temperatură și presiune, precum și să reduceți viteza. Datorită acestui design, este posibil să se reducă greutatea și dimensiunile, ceea ce este foarte important pentru motoarele de avioane. Compresorul include rotoare și dispozitiv de direcționare. Acestea din urmă pot sau nu pot prevedea reglementări.

Șurub de aer

Datorită acestei părți se formează pescajul, dar viteza este limitată. Cel mai bun indicator este nivelul de la 750 la 1500 rpm, la fel ca și creșterea eficienței va începe să scadă și șurubul în loc de accelerație se va transforma într-o frână. Fenomenul se numește "efect de blocare". Este cauzată de lamele șurubului, care la viteze mari când se rotesc, depășind viteza de sunet, începe să funcționeze incorect. Același efect va fi observat cu o creștere a diametrului lor.

Turbina

Turbina este capabil să dezvolte o viteză de până la douăzeci de mii de rotații pe minut, dar nu se poate șurub în formă, așa că aici există o reducere de viteze care reduce viteza și crește cuplul. Reductoarele pot fi diferite, dar sarcina principală, indiferent de tipul acestora, este de a reduce viteza și de a crește cuplul.

Această caracteristică limitează utilizarea unui motor turbopropulsor în aeronave militare. Cu toate acestea, dezvoltarea unui motor supersonic nu se oprește, deși acestea nu au reușit încă. Pentru a crește tracțiunea, un motor turbopropulsor este uneori alimentat cu două șuruburi. Principiul de funcționare în acest caz sunt realizate datorită rotației în direcții opuse, dar cu ajutorul unui singur reductor.

De exemplu, putem considera motorul D-27 (turbo-rotor), care are doi ventilatoare cu șurub atașat la turbina liberă de un reductor. Acesta este singurul model al acestui design utilizat în aviația civilă. Dar aplicarea sa cu succes este considerată un salt important în îmbunătățirea performanțelor motorului în cauză.

Avantaje și dezavantaje

Vom sublinia minusurile și plusurile care caracterizează activitatea unui motor turbopropulsor. Avantajele sunt:

• greutate redusă în comparație cu unitățile de piston;
• în comparație cu motoarele turbojet (datorită unui șurub de aer, eficiența atinge optzeci și șase la sută).

Cu toate acestea, în ciuda unor astfel de avantaje incontestabile, motoarele cu jet sunt, în unele cazuri, o opțiune mai preferabilă. Limita de viteză a motorului turbopropulsor este de șapte sute cincizeci de kilometri pe oră. Cu toate acestea, pentru aviația modernă acest lucru este foarte mic. În plus, zgomotul este foarte ridicat, depășind valorile admise ale Organizației Aviației Civile Internaționale.

Prin urmare, producția de motoare turbopropulsoare în Rusia este limitată. Acestea sunt instalate în principal în avioane care zboară pe distanțe lungi și la viteză mică. Aplicația este justificată.

Cu toate acestea, în aviația militară, în cazul în care principalele caracteristici necesare ale aeronavei sunt manevrabilitate ridicată și funcționare silențioasă, mai degrabă decât eficiență, aceste motoare nu îndeplinesc cerințele necesare și unitățile turboreactoare sunt folosite aici.

În același timp, dezvoltarea elicelor supersonice este în mod constant realizată pentru a depăși "efectul de blocare" și a ajunge la un nou nivel. Poate că, atunci când invenția devine realitate, motoarele cu reacție vor fi respinse în favoarea turbopropulsoarelor și aeronavelor militare. Dar, în prezent, ele pot fi numite numai "muncitori", nu cei mai puternici, dar funcționali.