Mio-tech-service.ru

Автомобильный журнал
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Высотная характеристика реактивного двигателя

Двигатель для космолета: на чем люди полетят в дальний космос

Многие специалисты считают именно английский проект самым революционным: если США и СССР развивали традиционные ракетные технологии, заложенные еще Вернером фон Брауном, то Великобритания решила создать принципиально новый воздушно-космический самолет. Самим аппаратом занималась British Aerospace, а уникальный воздушно-реактивный двигатель должна была разработать компания Rolls-Royce. Планировалось, что HOTOL будет взлетать с разгонной аэродромной тележки, двигатель начнет работать в воздушно-реактивном режиме (до высоты около 28 км), используя в качестве окислителя забортный воздух, после чего перейдет в режим классического ракетного жидкостного двигателя. Создание такого двигателя и сейчас задача почти фантастическая, что же говорить о восьмидесятых годах. Довольно скоро Rolls-Royce столкнулась с рядом трудностей, повлекших незапланированный рост затрат на исследовательские работы. В итоге British Aerospace решила отказаться от революционного двигателя и вступить в кооперацию с СССР, переименовав проект в Interim HOTOL. Аппарат планировали оснастить советскими ЖРД и запускать с модифицированного самолета Ан-225. Сотрудничество началось в 1991-м, однако в этом же году Советский Союз закончил свое существование, похоронив под своими обломками и совместный проект.

26)Как обеспечивается высотность авиационного поршневого двс?

Для поддержания мощности двигателя по высоте наибольшее распространение получил центробежный нагнетатель.

В двигателях без нагнетателя сохранение номинальной мощности до определенной высоты, т.е. получение высотности, может быть обеспечено только в том случае, если двигатель развивает свою номинальную мощность на уровне земли при неполностью открытой дроссельной заслонке. Такие двигатели называются «переразмеренными», так как рабочий объем их цилиндров избыточно велик для получения номинальной мощности на уровне земли. Такой «переразмеренный» двигатель дросселируется на земле до номинальной мощности, постоянство которой с высотой поддерживается путем постепенного открытия дроссельной заслонки. Очевидно, что такой путь обеспечения высотности двигателей является крайне нерациональным.

В настоящее время подавляющее большинство авиационных поршневых двигателей имеет установленный на впуске нагнетатель центробежного типа с приводом от вала двигателя или от газовой турбины, использующей энергию отработавших газов, удаляемых из цилиндров двигателя.

Нагнетатель выполняет две основные функции: увеличение мощности двигателя за счет наддува и обеспечение высотности двигателя, т.е. сохранении заданного значения наддува до некоторой расчетной высоты полета. Характеристики двигателей с нагнетателями обладают целым рядом особенностей. Особенно сильно сказывается установка нагнетателя на высотных характеристиках двигателя.

Удельный эффективный расход будет зависеть только от механического КПД, равного ξm = Ne/Ni. До расчетной высоты мощности Ne и Ni изменяются таким образом, что ξm возрастает и достигает наибольшего значения на Нр. После расчетной высоты мощность трения остается почти постоянной, а Ne и Ni падают. Вследствие этого ξm падает, удельный расход топлива растет.

Рис. 11. Высотная характеристика двигателя с турбонагнетателем

На рис.11 показана примерная высотная характеристика двигателя с турбонагнетателем. На уровне земли заслонка перепуска отработавших газов в атмосферу устанавливается в такое положение, чтобы обеспечивалось заданное значение давления наддува. С подъемом на высоту атмосферное давление падает, и чтобы поддержать постоянное давление наддува, необходимо увеличить число оборотов турбонагнетателя. Это достигается уменьшением перепуска отработавших газов в атмосферу путем прикрытия заслонки перепуска. На расчетной высоте полете заслонка перепуска закрывается полностью. При дальнейшем увеличении высоты давление наддува начинает падать, соответственно падает и мощность, развиваемая двигателем.

Показанное на рис.11 снижение эффективной мощности от земли до расчетной высоты объясняется повышением температуры воздуха на впуске в результате повышения сжатия воздуха в нагнетателе при увеличении его оборотов. Отмеченное падение мощности может быть устранено установкой радиатора для охлаждения воздуха, поступающего в двигатель.

Виды реактивных двигателей

Известны следующие главные типы реактивных двигателей:

турбореактивный и турбовинтовой.

Пороховой и жидкостной ракетный двигатели для собственной работы не нуждаются в кислороде из окружающего воздуха, поскольку нужный для сжигания горючего кислород содержится в веществах, входящих в состав пороха, либо в жидком окислителе.

При сгорании пороха либо жидкого горючего в смеси с жидким окислителем образуются продукты сгорания, занимающие многократно больший количество, чем исходные продукты, исходя из этого продукты сгорания в виде газов с громадной скоростью вырываются из реактивного сопла наружу.

В силу закона сохранения энергии количество перемещения совокупности тел имеется величина постоянная. Двигатель и заключенные в нем продукты сгорания являются совокупностью из двух тел. И в случае если одно из тел совокупности (продукты сгорания) массой т приобретает скорость истечения V„CT, т. е. формирует количество перемещения, равное произведению, то и второе тело совокупности (двигатель) должно взять равное по величине, но обратное по направлению количество перемещения.

Лишь в этом случае количество перемещения всей совокупности не изменится и не будет совершить правонарушение сохранения энергии. В случае если двигатель имеет массу, то он возьмёт скорость V в направлении, обратном истечению газа. Количество перемещения двигателя, равное произведению, должно равняться количеству перемещения продуктов сгорания

Применение пороховых и жидкостных ракетных двигателей для вертолета затруднительно из-за ограниченного времени их действия н трудности дросселирования. Будучи запушенными, эти двигатели все время развивают однообразную тягу , пока не сгорит все горючее.

В жидкостных ракетных двигателях сложно регулировать подачу горючего под большим давлением, их экономичность Мала, а срок работы мелок. Исходя из этого как пороховые, так и жидкостные ракетные двигатели не смогут использоваться как двигатели для вращения несущего вита.

Прямоточный воздушно-pеактивный двигатель применяет для сгорания горючего кислород «з окружающего воздуха и складывается из следующих главных частей: воздухозаборника (входной диффузор), камеры сгорания, реактивного сопла.

Читать еще:  Гидроудар двигателя причины возникновения

Воздухозаборник помогает для направления потока воздуха в двигатель. Форма входа в изменение и воздухозаборник площади проходного сечения на протяжении потока выбираются такими, дабы с минимальными гидравлическими утратами на входе обеспечить прирост давления воздуха по пути в камеру сгорания. Для уменьшения утрат на входе в воздухозаборник передняя его кромка выполнена в виде кольцевого крыльевого профиля, носик которого имеет небольшой радиус кривизны.

Для повышения давления воздуха воздухозаборнику придается вид расширяющегося канала (диффузора).

Преобразование тепловой энергии, заключенной в газе, в механическую работу истечения может случиться лишь в следствии расширения газа. Исходя из этого воздушное пространство перед поступлением в камеру сгорания должен быть подвергнут предварительному сжатию с целью увеличения его давления.

В полете воздушное пространство подходит к воздухозаборнику двигателя со скоростью, равной скорости полета. При висении вертолета эта скорость равна окружной скорости финиша лопасти. Перед входом в воздухозаборник воздушное пространство пара притормаживается, за счет чего растет его давление, а попав в расширяющийся канал воздухозаборника, еще больше сокращает собственную скорость, за счет чего увеличивается давление.

Так, в прямоточном двигателе давление воздуха увеличивается за счет применения кинетической энергии входящего в него воздуха. Этим разъясняется невозможность работы прямоточного двигателя на месте, в то время, когда скорость набегающего потока равна нулю. Этим же разъясняется повышение тяги двигателя с повышением скорости его перемещения.

Несущий винт вертолета с установленными на финишах лопастей прямоточными двигателями требует исходя из этого перед запуском двигателей предварительной раскрутки от постороннего источника энергии.

В камеру сгорания через форсунки непрерывно подается горючее. При горении горючего воздушное пространство нагревается и расширяется, за счет чего происходит повышение его скорости. Газ выходит из реактивного сопла со скоростью, существенно превышающей скорость входа.

В следствии ускорения массы газа в двигателя образуется реактивная тяга.

Прямоточный двигатель возможно с успехом применен для вертолета, в случае если обеспечить предварительную раскрутку винта.

Пульсирующий воздушно-pеактивный двигатель в этом отношении выгодно отличается от прямоточного, поскольку может создавать тягу на месте (без перемещения вертолета) и не требует раскрутки винта.

В пульсирующем двигателе сгорание горючего происходит не непрерывно, как в прямоточном, а иногда. Перед камерой сгорания пульсирующего двигателя установлена решетка с клапанами. Из-за наличия разности давлений воздуха в камере и воздухозаборнике сгорания клапаны раскрываются и пропускают в камеру сгорания порцию свежего воздуха.

Одновременно с этим в камеру сгорания впрыскивается горючее и поджигается. Нагрев воздуха приводит к кратковременному повышению давления в камере сгорания, в следствии чего клапаны в решетке закрываются. Газы из камеры сгорания с громадной скоростью вытекают через реактивное сопло, что приводит к понижению давления

в камере сгорания, и клапаны снова раскрываются, впуская в камеру очередную порцию свежего воздуха, по окончании чего цикл повторяется. Тяга для того чтобы двигателя изменяется от большого до нулевого значения. Но ввиду того, что частота пульсаций весьма громадна, трансформации тяги фактически не сказываются -на равномерности вращения несущего винта.

Частота пульсаций обратно пропорциональна длине двигателя. Так, в случае если двигатель, имеющий длину 610 мм, трудится с частотой пульсаций 270 циклов в секунду, то двигатель, имеющий длину 915 мм, — с частотой 180 циклов в секунду.

направляться заявить, что подача горючего к двигателям на финишах лопастей не требует применения насосов для принудительной подачи. Дело в том, что появляющаяся при вращении несущего винта центробежная сила сама гонит горючее от втулки винта к двигателям по горючее-проводам, проложенным на протяжении лопасти. Но в этом случае тяжело осуществить герметизацию подвижного соединения, через которое горючее от трубопроводов, находящихся на неподвижной части вертолета, передается на вращающуюся втулку.

регулировка подачи и Конструкция двигателя горючего и зажигания должны быть таковы, дабы обеспечить синхронность сгорания с пульсацией столба газов.

Пульсирующий двигатель, помимо этого, что может развивать тягу при работе на месте, имеет кроме этого то преимущество, что он намного меньше расходует топлива на создание каждого килограмма тяги, чем другие типы воздушно-реактивных двигателей. При выборе двигателя для установки на финишах лопастей вертолета конструкторы значительно чаще останавливаются «а пульсирующем двигателе еще и вследствие того что данный двигатель развивает громаднейшую величину тяги на каждую единицу лобовой площади.

Главным недочётом пульсирующих двигателей являются большие вибрационные нагрузки, этим разъясняется небольшой срок работы впускных клапанов (пара часов) и нередкие усталостные поломки хвостовой трубы. Помимо этого, к недочётам относятся потребность в сжатом воздухе для запуска (для начальных циклов работы) и, наконец, громадный шум трудящегося двигателя.

Турбореактивный и турбовинтовой двигатели в том виде, в котором они существуют на данный момент, на финишах лопастей употребляться не смогут. Не смотря на то, что эти двигатели и владеют мельчайшим удельным расходом горючего в час на любой килограмм тяги либо на каждую лошадиную силу, но удельный вес этих двигателей, т. е. отношение веса к тяге, еще так велик, что не разрешает их действенно применять на финишах лопастей. Эти двигатели смогут быть применены на вертолетах в простой силовой установке с механическим приводом к несущему винту.

Модели реактивных двигателей

Увлекательные записи:

  • Сухой су-7 — фронтовой истребитель. фото. характеристики.
  • Самолет миг-29. фото и видео. характеристики и история.
  • Аэропорт барнаул. bax. unbb. бан. официальный сайт.
Читать еще:  Волговский двигатель почему не заводится

Похожие статьи, которые вам, наверника будут интересны:

Реактивный двигатель самолета — двигатель, создающий нужную для перемещения силу тяги при помощи преобразования внутренней энергии горючего в…

Реактивный двигатель – устройство, создающее требуемую для перемещения силу тяги, преобразовывая внутреннюю энергию горючего в кинетическую энергию…

Основное отличие реактивного двигателя от поршневого пребывает в том, что в реактивном двигателе энергия сгораемого горючего расходуется на создание силы…

Реактивный двигатель – силовой агрегат, что формирует требуемое для полета самолета тяговое упрочнение посредством изменения внутренней энергии горючего…

Турбовинтовые двигатели употребляются в тех случаях, в то время, когда скорости полета самолета довольно малы. На громадном количестве современных…

Жидкостный ракетный двигатель – это двигатель, горючим для которого помогают химические жидкости и сжиженные газы. В зависимости от количества…

Новый рекорд, вдохновит на новые достижения

Ян Уорхерст, генеральный директор Bloodhound LSR, сказал: «Наша миссия проекта заключается в том, чтобы вдохновить следующее поколение на изучение науки и техники… и что проект интересует людей по всему миру. Это удивительная история технологий и человеческих усилий, которая выдержит испытание временем, и рекорд, который мы установим, никогда не будет побит. Я также рад, что теперь мы можем привнести много новых, более экологически значимых технологий в дизайн проекта. Чтобы вдохновить будущие поколения инженеров, мы должны делать это с соответствующими технологиями».

В настоящее время автомобиль Bloodhound LSR находится на своей базе, в центре UK Land Speed Record Centre, где специалисты команды готовятся к установке реактивного двигателя Nammo и проводят некоторые работы по улучшению отдельных узлов и конструкции автомобиля в целом.

Вооружение

В 1941 году истребитель МиГ-3 был вооружён одним крупнокалиберным пулемётом и двумя винтовочного калибра. МиГ-9 над такой огневой мощью мог только «посмеяться».

Первоначально на него вообще планировали установить пушку калибра 57 мм (устанавливалась на несколько первых экземпляров).

Но в итоге самолёт вооружили батареей из 3 орудий. В носовой части фюзеляжа, под воздухозаборником, монтировались две 23 мм пушки НС-23. За перегородкой, разделяющей воздухозаборник на 2 канала, устанавливалось 37 мм орудие Н-37. Патронные ящики находились перед кабиной, между бронепереборками. Обе 23 мм пушки имели боезапас по 80 выстрелов, 37 мм 40 выстрелов.

Первые самолёты имели простой коллиматорный прицел ПКИ-1. Позже начали устанавливать прицел АСП-1Н, оснащённой системой гироскопов, вырабатывающей поправки на упреждение (при известной дальности до цели). Результаты стрельбы фиксировал кинофотопулемёт. Подобный комплекс вооружения сохранится и на последующих истребителях КБ, включая МиГ-17. А вот установка ракетного или бомбового вооружения на истребителе не предполагалась.

Галерея М-4

Мясищев М-4 (по классификации НАТО: Bison) — советский тяжелый реактивный стратегический бомбардировщик, разработанный в ОКБ Мясищева в начале 1950-хх годов.

История М-4

После окончания Второй Мировой войны главными дальними бомбардировщиками США и СССР были самолеты Boeing B-29 Stratofortress и Туполев Ту-4. Однако, не смотря на свою прогрессивность они были слишком тихоходными. Война в Корее показала, что малая скорость и высота полета не позволяли бомбардировщикам эффективно наносить авиаудары, более того, самолеты становились легкой добычей первый реактивных истребителей. Было ясно — поршневые двигатели уступили место реактивным.

В конце 1940-хх годов начались проработки проектов реактивных бомбардировщиков. Одним из первых был знамениты туполевский Ту-16, способный патрулировать небо и море на расстоянии нескольких тысяч километров.

Однако, перед СССР была еще одна, куда более сложная задача. У обеих сверхдержав было ядерное оружие, но, у США были союзники в Европе и они имели возможность размещать стратегическую авиацию на ее территории и, в случае войны, наносить ядерные удары по СССР. Советской же авиации для нанесения аналогичного ответного удара нужно было преодолеть огромное расстояние. Эта проблема должна была быть решена.

Техническое задание было коротким: нужен был самолет, способный доставить 5-тонную атомную бомбу на дальность 12 000 километров, иметь скорость до 950 км/ч и летать на высоте 12-13 километров. В то время такая задача казалась просто безумной.

Собственно, Туполев, получив такое задание так и решил. Реактивные двигатели в то время были слишком сложны и ненадежны. Достичь такой дальности, как он считал, можно было только с турбовинтовыми двигателями. В итоге, он занялся близким проектом и его концепция переросла в будущий Ту-95.

Тем не менее, проект закрыт не был. За него взялся Владимир Мясищев. Работая в МАИ он прорабатывал возможности создания и применения дальних бомбардировщиков с реактивными двигателями и подал заявку. В 1951 году разработка «изделия М» была официально начата.

На работу были предоставлены серьезные ресурсы, но времени почти не было. Единственным подходящим двигателем для самолета был АМ-03 разработки Микулина. Были двигатели с лучшими расходными характеристиками, но они были недостаточно мощными для четырехмоторной версии (у Boeing была аналогичная проблема и они решили пойти путем многомоторности — на B-52 Stratofortress их 8).

Множество инноваций вносились во все элементы самолета: крыло впервые в СССР было сделано гибким, что критиковалось в инженерных кругах, но оправдало себя (сейчас такая конструкция применяется во всех самолетах с крупным крылом), так же было применено множество новых материалов и сплавов. Так же одним из крупных новшеств было применение шасси велосипедной схемы (основные опоры одна за другой вдоль фюзеляжа).

Читать еще:  Датчик температуры двигателя пежо 806

Сборка первого прототипа началась в 1952 году. Работа велась круглые сутки в три смены. Уже в конце года самолет был доставлен в Жуковский. Первый полет прототип М-4 совершил 20 января 1953 года. Самолет мог летать на расстояние в 9050 километров на скорости до 800 км/ч.

В 1954 году опытные самолеты (тогда их было уже 2) были переданы на государственные испытания. Тогда же, второй борт был показан публике 1 мая пролетев над Красной площадью.

Документальный фильм о стратегическом бомбардировщике Мясищев М-4

После доводок в процессе испытаний дальность возросла до 10 500 километров.

Серийное производство было начать уже в 1954 году. Но слишком сжатые сроки работ давали о себе знать. При производстве возникало множество сложностей, а в конструкцию постоянно вносились изменения — это задерживало выпуск. С огромным трудом была выпущена партия из 32 самолетов, 3 из которых вскоре погибли, похоронив с собой экипажы. Одна катастрофа произошла при перегонке в строевую часть из-за попадания в грозу. Другая — во время приемо-сдаточных испытаний из-за пожара, возникшего в результате разрушения прослабленного топливопровода, с которого в борьбе за уменьшение веса сняли «лишние» узлы крепления. Третья катастрофа случилась также при облете самолета заводским экипажем. После взлета М-4 слишком сильно задрал нос, потерял скорость и упал.

Вызвавший при создании немало проблем М-4 стал первым в мире реактивным тяжелым стратегическим бомбардировщиком, поступившим в строевые части. Он на несколько месяцев опередил заокеанский В-52, который так же с огромными трудностями попал в парк ВВС США в 1955 году.

Конструкция М-4

Мясищев М-4 — четырехдвигательный реактивный стратегический бомбардировщик. Крыло цельнометаллическое, стреловидное, имело так называемую «чистую» конструкцию — без гондол для шасси и двигателей на крыле. Шасси вилосипедного типа — две основные опоры шасси размещались одна за другой под фюзеляжем. Четыре реактивных двигателя были утоплены в центроплан.

Главным оружием самолета М-4 была водородная бомба «изделие 37Д» мощностью 3 мегатонны, так же бомбардировщик мог применять другие советские авиационные атомные бомбы.

Модификации

  • М-4 — базовая версия самолета
  • М-4А — опытные образцы. Имел систему дозаправки в воздухе.
  • М-4-2 — топливозаправщик. Бомбовый отсек был заменен топливным баком. Было установлено оборудование для заправки других самолетов.
  • 2М — высотный вариант с новыми двигателями ВД-5. Не был реализован. Наработки по проекту применялись при создании бомбардировщика 3М.

Эксплуатация М-4

Всего было изготовлено 2 прототипа и 32 серийных бомбардировщика М-4. Базировались самолеты на базе дальней авиации Энгельс.

Не смотря на то, что по большинству характеристик М-4 превосходил аналоги, он был слишком ненадежен и сложен в эксплуатации. В конце концов главным бомбардировщиком СССР стал Ту-95 (летающий до сих пор), а парк М-4 был переоборудован в самолеты-заправщики М-4-2.

Схема самолета Мясищев М-4

Зеленый керосин

Еще одно направление развития авиатопливного рынка совпадает с вектором движения рынка автомобильного — это снижение уровня вредных выбросов в атмосферу. Главная технология здесь — создание более чистого топлива, в первую очередь за счет разработки и использования биокомпонентов.

На сегодня процедуру сертификации прошли несколько технологий производства авиационного биотоплива. Биокеросин производят из биомассы с помощью процесса Фишера — Тропша*, из растительного масла, создают горючее для самолетов и на основе этилового спирта. Биокомпоненты в разных пропорциях (максимум 50×50) смешиваются с обычным авиакеросином, что позволяет сократить объем выбросов углекислого газа в атмосферу почти на 50 %. При этом конечный продукт по химическому составу эквивалентен традиционному авиатопливу, и его применение не влияет на эксплуатационные характеристики самолетов.

Одним из первых коммерческие заправки биотопливом начал аэропорт норвежского Осло, а пионером в использовании экологичного керосина стала немецкая Lufthansa. Использование биотоплива одобрено Федеральной авиационной администрацией США (FAA), им уже заправляют свои самолеты в США несколько десятков авиакомпаний.

Но у развития этого направления есть одно но — производство биотоплива пока слишком дорого, поэтому сегодня, во времена низких цен на нефть, оно не может на равных конкурировать с обычным «Джетом», а тем более с ТС-1.

Полезные дополнения

Авиакеросин, как правило, не используется в чистом виде. Для улучшения его характеристик используются различные присадки. Основные из них:

Противодокристаллизационная (ПВК-жидкость): наиболее известная присадка этого типа — жидкость «И-М». При полете на большой высоте топливо охлаждается до очень низких температур (от −30°С до −45°С). В таких условиях вода, содержащаяся в топливе, кристаллизуется, частицы льда могут забить фильтры, и двигатель остановится. Присадки эффективно решают эту проблему.

Антистатическая: увеличивает электропроводность топлива, снижая при этом активность накопления статического электричества в топливной системе и, соответственно, риск возникновения пожара.

Антиокислительная: борется с окислением топлива и отложением смолистых образований в топливной системе и двигателе.

Противоизносная: увеличивает срок эксплуатации механизмов топливной системы.

* Процесс Фишера — Тропша — химическая реакция, происходящая в присутствии катализатора, в которой монооксид углерода (CO) и водород H2 преобразуются в различные жидкие углеводороды. Обычно используются катализаторы, содержащие железо и кобальт. Принципиальное значение этого процесса — производство синтетических углеводородов

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector