Turboprop-motor: enhet, skjema, operasjonsprinsipp. Produksjon av turbopropmotorer i Russland

2024 Forfatter: Howard Calhoun | [email protected]. Sist endret: 2023-12-17 10:37

En turbopropmotor ligner på en stempelmotor: begge har en propell. Men på alle andre måter er de forskjellige. Vurder hva denne enheten er, hvordan den fungerer, hva er fordeler og ulemper.

Generelle egenskaper

Turbopropmotoren tilhører klassen av gassturbinmotorer, som ble utviklet som universelle energiomformere og ble mye brukt i luftfarten. De består av en varmemotor, der de utvidede gassene roterer turbinen og genererer dreiemoment, og andre enheter er festet til akselen. Turbopropmotoren leveres med propell.

Det er en krysning mellom stempel- og turbojetenheter. Først ble stempelmotorer installert i fly, bestående av stjerneformede sylindre med en aksel plassert inni. Men på grunn av det faktum at de hadde for store dimensjoner og vekt, samt en lavhastighetskapasitet, ble de ikke lenger brukt, og foretrakk turbojet-installasjonene som dukket opp. Men disse motorene var ikke uten ulemper. De kunneutvikle supersonisk hastighet, men forbrukte mye drivstoff. Derfor var driften deres for dyr for passasjertransport.

Turbopropmotoren måtte takle en slik mangel. Og dette problemet ble løst. Designet og operasjonsprinsippet ble hentet fra mekanismen til en turbojetmotor, og propeller fra en stempelmotor. Dermed ble det mulig å kombinere små dimensjoner, økonomi og høy effektivitet.

Motorer ble oppfunnet og bygget tilbake på 30-tallet av forrige århundre under Sovjetunionen, og to tiår senere begynte masseproduksjonen deres. Effekten varierte fra 1880 til 11000 kW. I en lang periode ble de brukt i militær og sivil luftfart. Imidlertid var de ikke egnet for supersonisk hastighet. Derfor, med fremkomsten av slike kapasiteter i militær luftfart, ble de forlatt. Men sivile fly leveres hovedsakelig med dem.

Enheten til en turbopropmotor og prinsippet for dens drift

Utformingen av motoren er veldig enkel. Inkluderer:

• reducer;
• propell;
• forbrenningskammer;
• kompressor;
• dyse.

Oppsettet for en turbopropmotor er som følger: etter å ha blitt injisert og komprimert av en kompressor, kommer luften inn i forbrenningskammeret. Det er der drivstoffet sprøytes inn. Den resulterende blandingen antennes og lager gasser som, når de utvides, kommer inn i turbinen og roterer den, og den roterer igjen kompressoren og skruen. Ubruktenergi kommer ut gjennom munnstykket, og skaper strålekraft. Siden verdien ikke er signifikant (bare ti prosent), regnes ikke en turbopropmotor som en turbojetmotor.

Prinsippet for drift og design er imidlertid likt det, men energien her slipper ikke helt ut gjennom dysen, og skaper jettrykk, men bare delvis, siden den nyttige energien også roterer propellen.

Arbeidsaksel

Det finnes motorer med en eller to aksler. I en-akslet versjon er kompressoren, turbinen og propellen plassert på samme aksel. I en to-akslet er en turbin og en kompressor installert på den ene, og en propell gjennom en girkasse på den andre. Det er også to turbiner koblet til hverandre på en gassdynamisk måte. Den ene er for propellen og den andre er for kompressoren. Dette alternativet er det vanligste, siden energi kan brukes uten å starte propellene. Og dette er spesielt praktisk når flyet er på bakken.

Compressor

Denne delen består av to til seks trinn, som lar deg oppfatte betydelige endringer i temperatur og trykk, samt redusere hastigheten. Takket være denne utformingen er det mulig å redusere vekt og dimensjoner, noe som er svært viktig for flymotorer. Kompressoren inkluderer løpehjul og en ledevinge. Sistnevnte kan være regulert eller ikke.

Propeller

Denne delen genererer skyvekraft, men hastigheten er begrenset. Den beste indikatoren anses å være et nivå fra 750 til 1500 rpm, siden medøke, effektiviteten vil begynne å falle, og i stedet for akselerasjon vil propellen bli til en brems. Fenomenet kalles "låseeffekten". Det er forårsaket av propellbladene, som ved høye hastigheter, når de roterer over lydhastigheten, begynner å fungere feil. Den samme effekten vil bli observert ved å øke diameteren.

Turbine

Turbinen er i stand til hastigheter opp til tjue tusen omdreininger i minuttet, men skruen vil ikke kunne matche den, så det er et reduksjonsgir som reduserer turtallet og øker dreiemomentet. Redusere kan være forskjellige, men deres hovedoppgave, uansett type, er å redusere hastigheten og øke dreiemomentet.

Det er denne egenskapen som begrenser bruken av turboprops i militære fly. Utviklingen for å lage en supersonisk motor stopper imidlertid ikke, selv om den ennå ikke er vellykket. For å øke skyvekraften leveres noen ganger en turbopropmotor med to propeller. Samtidig implementerer de driftsprinsippet på grunn av rotasjon i motsatte retninger, men ved hjelp av én girkasse.

Som et eksempel kan vi vurdere D-27-motoren (turbopropfan), som har to skruevifter festet til en fri turbin med en girkasse. Dette er den eneste modellen av denne designen som brukes i sivil luftfart. Men den vellykkede søknaden anses som et stort sprang i å forbedre ytelsen til de vurdertemotor.

Fordeler og ulemper

La oss fremheve plussene og minusene som kjennetegner driften av en turbopropmotor. Fordelene er:

• lett vekt sammenlignet med stempelenheter;
• økonomi sammenlignet med turbojetmotorer (takket være propellen når effektiviteten åttiseks prosent).

Men til tross for slike ubestridelige fordeler, er jetmotorer i noen tilfeller det foretrukne alternativet. Fartsgrensen for en turbopropmotor er syv hundre og femti kilometer i timen. Dette er imidlertid ikke nok for moderne luftfart. I tillegg er støyen som genereres svært høy, og overskrider de tillatte verdiene til International Civil Aviation Organization.

Derfor er produksjonen av turbopropmotorer i Russland begrenset. De er hovedsakelig installert i fly som flyr lange avstander og i lave hastigheter. Da er søknaden begrunnet.

Men i militær luftfart, hvor hovedegenskapene som fly bør ha er høy manøvrerbarhet og stillegående drift, og ikke effektivitet, oppfyller ikke disse motorene de nødvendige kravene og her brukes turbojetenheter.

Samtidig pågår utviklingen for å lage supersoniske propeller for å overvinne «låseeffekten» og nå et nytt nivå. Kanskje, når oppfinnelsen blir en realitet, vil jetmotorer bli forlatt til fordel for turboprops og i militæretfly. Men for tiden kan de bare kalles "arbeidshester", ikke de kraftigste, men stabile funksjonene.