В современной технике разработано и используется множество различных типов двигателей. В данном пособии рассматривается лишь один тип - газотурбинные двигатели (ГТД). т.е. двигатели, имеющие в своем составе компрессор, камеру сгорания и газовую турбину. Наибольшее внимание при этом уделено авиационным ГТД. Что касается ГТД. используемых в качестве силового привода в наземных и морских условиях, то у них рассматривается лишь особенности, отличия от авиационных ГТД широко применяются в авиационной, наземной и морской технике. На Рис. 1.1_1 показаны основные объекты применения современных ГТД. В настоящее время в обшем объеме мирового производства ГТД в стоимостном выражении авиационные двигатели составляют около 70 %, наземные и морские - около 30 %. Объем производства наземных и морских ГТД распределяется следующим образом:
- ГТД для привода промышленного оборудования и наземных транспортных средств -5%;
- ГТД для привода судовых движителей -4%.
В современной гражданской и военной авиации ГТД практически полностью вытеснили поршневые двигатели и заняли доминирующее положение. Их широкое применение в энергетике,
промышленности и транспорте стало возможным благодаря более высокой энергоотдачи, компактности и малому весу по сравнению с другими типами силовых установок.
Высокие удельные параметры ГТД обеспечиваются особенностями конструкции и термодинамического цикла. Цикл ГТД хотя и состоит из тех же основных процессов, что и пикл поршневых двигателей внутреннего сгорания, имеет существенное отличие. В поршневых двигателях процессы происходят последовательно, один за другим, в одном и том же элементе двигателя - цилиндре. В ГТД эти же процессы происходят одновременно и непрерывно в различных элементах двигателя. Благодаря этому в ГТД нет такой неравномерности условий работы элементов двигателя, как в поршневом. а средняя скорость и массовый расход рабочего тела в 50...100 раз выше, чем в поршневых двигателях. Это позволяет сосредоточить в малогабаритных ГТД большие мощности [1.6.1].
Авиационные ГТД по способу создания тягового усилия относятся к классу реактивных двигателей. классификация которых показана на Рис. 1.1_2.
Высокие удельные параметры ГТД обеспечиваются особенностями конструкции и термодинамического цикла. Цикл ГТД хотя и состоит из тех же основных процессов, что и пикл поршневых двигателей внутреннего сгорания, имеет существенное отличие. В поршневых двигателях процессы происходят последовательно, один за другим, в одном и том же элементе двигателя - цилиндре. В ГТД эти же процессы происходят одновременно и непрерывно в различных элементах двигателя. Благодаря этому в ГТД нет такой неравномерности условий работы элементов двигателя, как в поршневом. а средняя скорость и массовый расход рабочего тела в 50...100 раз выше, чем в поршневых двигателях. Это позволяет сосредоточить в малогабаритных ГТД большие мощности [1.6.1].
Авиационные ГТД по способу создания тягового усилия относятся к классу реактивных двигателей. классификация которых показана на Рис. 1.1_2.
Среди реактивных двигателей можно выделить две основные группы.
Первую группу составляют ракетные двигатели. Они создают тяговое усилие за счет ускорения рабочего тела, запасенного на борту летательного аппарата (ЛА). В настоящее время наибольшее распространение получили жидкостные ракетные двигатели (ЖРД) и ракетные двигатели твердого топлива (РДТТ). Первые из них используют двухкомпонентное жидкое топливо -размешенные в разных емкостях горючее и окислитель. А вторые - твердое топливо, которое содержит горючие и окисляющие компоненты и целиком размешается в камере сгорания. Ракетные двигатели применяются, в основном, в ракетах различного назначения, и могут использоваться для полетов в безвоздушном пространстве (в космосе), т.к. хтя создания силы тяга им не требуется окружающая среда.
Ко второй группе относятся воздушно-реактивные двигатели (ВРД). для которых атмосферный воздух является основным компонентом рабочего тела, а кислород воздуха используется как
Первую группу составляют ракетные двигатели. Они создают тяговое усилие за счет ускорения рабочего тела, запасенного на борту летательного аппарата (ЛА). В настоящее время наибольшее распространение получили жидкостные ракетные двигатели (ЖРД) и ракетные двигатели твердого топлива (РДТТ). Первые из них используют двухкомпонентное жидкое топливо -размешенные в разных емкостях горючее и окислитель. А вторые - твердое топливо, которое содержит горючие и окисляющие компоненты и целиком размешается в камере сгорания. Ракетные двигатели применяются, в основном, в ракетах различного назначения, и могут использоваться для полетов в безвоздушном пространстве (в космосе), т.к. хтя создания силы тяга им не требуется окружающая среда.
Ко второй группе относятся воздушно-реактивные двигатели (ВРД). для которых атмосферный воздух является основным компонентом рабочего тела, а кислород воздуха используется как
окислитель. Задействование воздушной среды позволяет значительно сократить запас рабочего тела на борту ЛА, повысить экономичность и дальность полета.
В свою очередь ВРД подразделяются на две основные подгруппы.
1. Бескомпрессорные ВРД. включающие прямоточные (ПВРД) и пульсирующие (ПуВРД) двигатели. В прямоточных ВРД воздуха сжимается за счет скоростного напора. Двигатели могут применяться для сверхзвуковых скоростей полета при Мп>2...3 (СПВРД) и гиперзвуковых скоростей (ГПВРД, Мп>6...7). Однако, прямоточные ВРД не имеют стартовой тяга. Этот органический недостаток ПВРД можно исправить переходом к пульсирующему процессу подачи воздуха и сжиганию топлива при постоянном объеме. Такой процесс реализован в пульсирующих ВРД (ПуВРД). В них сжатие воздуха происходит без использования скоростного напора и компрессора. ПуВРД использовались в Германии в конце второй мировой войны на крылатых ракетах «V-1». но дальнейшего развития не получили. В последнее время интерес к пульсирующим ВРД возобновился. Активно изучаются так называемые импульсные детонационные двигатели, в которых тяга дискретно создается за счет ударных волн, образующихся в результате детонационного (взрывного) сгорания топлива в камере сгорания.
2. Газотурбинные ВРД. получившие свое название из-за наличия турбокомпрессорного агрегата. имеющего в своем составе газовую турбину как основной источник механической энергии. Классификация авиационных ГТД показана на Рис. 1.1_2, характеристика основных типов авиационных ГТД приведена в разделе 1.2.
ВРД отдельных типов могут быть конструктивно объединены друг с другом или с ракетными двигателями в единой двигательной установке. Такие комбинированные двигатели совмещают в себе положительные качества исходных двигателей. Например, в турбопрямоточном двигателе сочетаются возможность самостоятельного старта ТРД и работоспособность при высоких сверхзвуковых скоростях полета СПВРД. Группа комбинированных двигателей может включать большое число схем и вариантов, наиболее характерные из которых показаны на Рис. 1.1 _2 - турбопрямоточный. ракетно-прямоточный, ракетно-турбинный.
Реактивные двигатели, в которых вся полезная работа цикла затрачивается на ускорение рабочего тела, называются двигателями прямой реакции. К ним относятся ракетные двигатели всех типов, комбинированные двигатели, прямоточные и пульсирующие ВРД. а из группы ГТД — турбореактивные двигатели (ТРД) и двухконтурные турбореактивные двигатели (ТРДД) (см. Рис. 1.1 _2). Если же основная часть полезной работы цикла в виде механической работы на валу двигателя передается специальному движителю, например, воздушному винту, то такой двигатель называется двигателем непрямой реакции. Примерами двигателей непрямой реакции являются турбовинтовой двигатель (ТВД) и вертолетный ГТД. Классическим примером двигателя непрямой реакции может служить также поршневая винтомоторная установка. Качественного отличия по способу создания тягового усилия между ней и турбовинтовым двигателем нет. Применение ГТД в военной и гражданской авиации начавшееся после второй мировой войны. позволило совершить качественный скачок в развитии авиации: освоить большие высоты полета и сверхзвуковые скорости с числом Маха до 3,0...3,3, значительно повысить грузоподъемность и дальность.
1. Бескомпрессорные ВРД. включающие прямоточные (ПВРД) и пульсирующие (ПуВРД) двигатели. В прямоточных ВРД воздуха сжимается за счет скоростного напора. Двигатели могут применяться для сверхзвуковых скоростей полета при Мп>2...3 (СПВРД) и гиперзвуковых скоростей (ГПВРД, Мп>6...7). Однако, прямоточные ВРД не имеют стартовой тяга. Этот органический недостаток ПВРД можно исправить переходом к пульсирующему процессу подачи воздуха и сжиганию топлива при постоянном объеме. Такой процесс реализован в пульсирующих ВРД (ПуВРД). В них сжатие воздуха происходит без использования скоростного напора и компрессора. ПуВРД использовались в Германии в конце второй мировой войны на крылатых ракетах «V-1». но дальнейшего развития не получили. В последнее время интерес к пульсирующим ВРД возобновился. Активно изучаются так называемые импульсные детонационные двигатели, в которых тяга дискретно создается за счет ударных волн, образующихся в результате детонационного (взрывного) сгорания топлива в камере сгорания.
2. Газотурбинные ВРД. получившие свое название из-за наличия турбокомпрессорного агрегата. имеющего в своем составе газовую турбину как основной источник механической энергии. Классификация авиационных ГТД показана на Рис. 1.1_2, характеристика основных типов авиационных ГТД приведена в разделе 1.2.
ВРД отдельных типов могут быть конструктивно объединены друг с другом или с ракетными двигателями в единой двигательной установке. Такие комбинированные двигатели совмещают в себе положительные качества исходных двигателей. Например, в турбопрямоточном двигателе сочетаются возможность самостоятельного старта ТРД и работоспособность при высоких сверхзвуковых скоростях полета СПВРД. Группа комбинированных двигателей может включать большое число схем и вариантов, наиболее характерные из которых показаны на Рис. 1.1 _2 - турбопрямоточный. ракетно-прямоточный, ракетно-турбинный.
Реактивные двигатели, в которых вся полезная работа цикла затрачивается на ускорение рабочего тела, называются двигателями прямой реакции. К ним относятся ракетные двигатели всех типов, комбинированные двигатели, прямоточные и пульсирующие ВРД. а из группы ГТД — турбореактивные двигатели (ТРД) и двухконтурные турбореактивные двигатели (ТРДД) (см. Рис. 1.1 _2). Если же основная часть полезной работы цикла в виде механической работы на валу двигателя передается специальному движителю, например, воздушному винту, то такой двигатель называется двигателем непрямой реакции. Примерами двигателей непрямой реакции являются турбовинтовой двигатель (ТВД) и вертолетный ГТД. Классическим примером двигателя непрямой реакции может служить также поршневая винтомоторная установка. Качественного отличия по способу создания тягового усилия между ней и турбовинтовым двигателем нет. Применение ГТД в военной и гражданской авиации начавшееся после второй мировой войны. позволило совершить качественный скачок в развитии авиации: освоить большие высоты полета и сверхзвуковые скорости с числом Маха до 3,0...3,3, значительно повысить грузоподъемность и дальность.
- Название: Газотурбинные двигатели
- Автор:А.А.Иноземцев, В.Л.Сандрацкий
- Издательство: ОАО "Авиадвигатель"
- Год:2006
- Страниц: 1195
- Формат: .pdf
- Размер: 100 Мб
- Качество: отличное
- Серия или Выпуск:-----
Скачать БЕСПЛАТНО Газотурбинные двигатели
Внимание! У Вас нет прав для просмотра скрытого текста.
или на vk.com
ОТКРЫТЬ ДОСТУП К ФАЙЛАМ
ЧТО ПОЛУЧИТЕ СРАЗУ:
Этот файл (Газотурбинные двигатели)
+ библиотека из 900+ уникальных документов по турбинам
ТАРИФЫ НА ВЫБОР:
1 день
•
5 дней
•
1 месяц
•
6 месяцев
•
1 год
•
НАВСЕГДА
От 195₽/день до 4990₽/навсегда
ВНИМАНИЕ: Данная информация получена путем сканирования, цифровой обработки физических носителей или обмена с неравнодушными пользователями. Она не имеет отметок грифа секретности и тайны, если вы считаете, что эта информация нарушает Ваши авторские или другие права. Незамедлительно сообщите администратору для удаления ее из портала.
💬 Обсуждение (0)
Есть вопросы или опыт работы с этим оборудованием? Делитесь в комментариях или пишите в Telegram