Принцип работы турбовинтового двигателя такой же, как и турбореактивного, за исключением того, что за камерой сгорания добавляется турбина, а в передней части двигателя — пропеллер, который вращается через регулирующий скорость редуктор и вал. Турбовентиляторный двигатель используется в небольших пригородных самолетах и медленных транспортных самолетах.
Этот тип двигателя имеет проталкивающее сопло, турбину, камеру сгорания, компрессор, редуктор и впускное отверстие. В этом двигателе, во-первых, воздух поступает в камеру сгорания, где он сжимается. После сжатия воздуха топливо всасывается в камеру, где оно смешивается с воздухом, и топливно-воздушная смесь воспламеняется.
Горячий воспламенившийся газ расширяется, проходя через турбину. Некоторое количество энергии, вырабатываемой турбиной, используется для работы компрессора. После этого процесса сгоревший газ выходит из задней части двигателя.
По сравнению с турбореактивными двигателями, выхлопные газы турбовинтового двигателя не обладают достаточной мощностью для создания высокого уровня тяги, так как почти вся энергия двигателя используется для привода пропеллеров.
Работа турбовинтового двигателя
Работа турбовинтового двигателя очень похожа на работу газовой турбины. Турбовинтовой двигатель работает следующим образом:
- Во-первых, двигатель всасывает воздух из атмосферы в компрессор двигателя.
- В турбовентиляторном двигателе для сжатия воздуха используется центробежный компрессор.
- Когда воздух попадает в компрессор, он сжимает его до высокой температуры и давления.
- Когда воздух сжимается в соответствии с требованиями, компрессор направляет его в камеру сгорания.
- Когда сжатый воздух попадает в камеру сгорания, топливная форсунка впрыскивает топливо, которое смешивается с воздухом.
- Благодаря высокому сжатию воздуха топливно-воздушная смесь самовоспламеняется.
- В процессе воспламенения повышается температура и внутренняя энергия топливовоздушной смеси.
- После процесса сгорания сгоревшая топливовоздушная смесь попадает в турбинную зону, где происходит ее расширение.
- Когда высокоскоростная топливовоздушная смесь ударяется о лопатки турбины, лопатки извлекают максимальную энергию топливовоздушной смеси для привода компрессора, и очень небольшое количество энергии выхлопных газов выбрасывается в атмосферу.
- Когда компрессор получает энергию от турбины, он приводит в движение пропеллер двигателя (как показано на рисунке выше). Когда пропеллер двигателя начинает вращаться, он создает тягу, которая помогает самолету двигаться вперед.
Для лучшего понимания посмотрите следующее видео:
Компоненты турбовинтового двигателя
- Воздухозаборник
- Компрессор
- Камера сгорания
- Топливная форсунка
- Турбина
- Пропеллер
- Выхлоп
1) Воздухозаборник
Турбовинтовому двигателю необходим воздухозаборник, из которого он может всасывать воздух. Эта часть двигателя используется для передачи воздуха из атмосферы в двигатель. Если у турбовинтового двигателя нет этой части, он не сможет работать.
2) Компрессор
В турбовинтовом двигателе используется осевой центробежный компрессор. В этом компрессоре воздух поступает и выходит в осевом направлении на вал.
В центробежном компрессоре для сжатия воздуха используется крыльчатка и диффузор. После всасывания, когда воздух ударяется о лопасти крыльчатки, лопасти придают воздуху К.Е. и увеличивают его скорость. После увеличения скорости воздуха крыльчатка передает его в диффузор.
Диффузор также имеет несколько лопастей. Он замедляет воздух и преобразует скорость воздуха в давление. Таким образом, компрессор повышает давление и температуру воздуха. После этого процесса воздух под высоким давлением поступает в камеру сгорания.
3) Камера сгорания
Когда воздух под давлением достигает камеры сгорания, топливный насос впрыскивает топливо в камеру сгорания. Когда топливо смешивается со сжатым воздухом, происходит процесс воспламенения из-за высокого давления и температуры сжатого воздуха.
Когда в камере сгорания происходит горение, температура воздушно-топливной смеси становится очень высокой. Во время этого процесса давление смеси остается постоянным.
4) Турбина
В турбовинтовом самолете используется газовая турбина, имеющая несколько лопастей. Эти лопасти используются для извлечения энергии из рабочей жидкости. Когда сгоревшая воздушно-топливная смесь поступает в турбину, она ударяется о лопатки турбины. Эти лопатки извлекают максимальную энергию из топливно-воздушной смеси. Турбина использует эту извлеченную энергию для вращения вала. Это тот самый вал, который соединяется с компрессором и всеми остальными частями двигателя.
5) Редуктор
Это тип трансмиссионной системы, используемой в турбовинтовых самолетах. Редуктор связан с тем же валом, на котором работает компрессор. Он соединяет двигатель и пропеллер. Эта часть двигателя используется для снижения оборотов двигателя. Чем выше обороты, тем быстрее вращаются пропеллеры.
Если понижающий редуктор не установлен, пропеллер будет вращаться с высоким числом оборотов, и двигатель будет потреблять очень большое количество топлива. Поэтому для повышения топливной эффективности двигателя используется понижающий редуктор.
6) Пропеллер
Это самая главная часть турбовинтового двигателя. Он соединен с коробкой передач, которая далее связана с компрессором. Когда турбина передает вращательную энергию компрессору, компрессор вращается и передает энергию вращения на редуктор.
Редуктор регулирует скорость, получаемую компрессором, и приводит в движение пропеллер. Когда пропеллер получает энергию, он создает тягу, выталкивая окружающий воздух назад. Благодаря этой тяге самолет движется вперед.
Пропеллер хорошо работает до тех пор, пока скорость самолета не станет достаточно высокой, чтобы воздух, проходя через кончик лопасти, достиг скорости звука. За пределами этой скорости отношение силы, движущей преобразованный пропеллер, к тяге пропеллера резко падает. Поэтому турбовинтовой двигатель не истощается в самолетах, летающих на скоростях выше 0,6-0,7 Маха.
Преимущества и недостатки турбовинтового двигателя
Ниже приведены преимущества и недостатки турбовинтовых двигателей:
Преимущества турбовинтовых двигателей
- Эти двигатели имеют меньший вес, чем турбореактивные двигатели, благодаря чему хорошо работают при взлете.
- Этот двигатель обладает большей эффективностью.
- Он обеспечивает большую выходную мощность, чем реактивный двигатель.
- Турбовинтовые самолеты могут садиться на небетонированные и короткие взлетно-посадочные полосы.
- Турбовинтовой двигатель имеет более низкую стоимость, чем турбореактивный.
- Эти двигатели сжигают меньше топлива.
- Он более надежен благодаря меньшему количеству движущихся частей.
- У него низкая стоимость технического обслуживания.
- Турбовинтовой двигатель более эффективен, чем турбовентиляторный, при скорости полета менее 725 км/ч.
- Он обладает непоколебимыми механическими свойствами благодаря небольшому количеству движущихся частей.
- Он прост в эксплуатации.
Недостатки турбовинтовых двигателей
- Эти двигатели имеют низкую крейсерскую скорость.
- Эти типы двигателей не могут летать на больших высотах.
- Низкая скорость этого двигателя увеличивает время полета.
- Эти двигатели не подходят для поездок на дальние расстояния.
- На больших высотах пропеллер теряет эффективность.
- Он имеет высокий уровень вибрации, что доставляет дискомфорт пассажирам.
- Из-за рабочей высоты климатическая турбулентность на дороге может создавать проблемы и дополнительные неудобства для путешественников.
Турбовинтовой VS реактивный
Ниже приведены основные различия между турбовентиляторным и реактивным двигателями:
Производитель турбовинтовых самолетов
Ниже приведены лучшие компании по производству турбовинтовых самолетов:
Раздел часто задаваемых вопросов
Имеет ли турбовинтовой двигатель механический компрессор?
Турбовинтовой двигатель имеет множество обязательных компонентов для создания тяги. Турбовинтовой двигатель имеет центробежный компрессор для сжатия воздуха. Без компрессора процесс воспламенения в турбовинтовом двигателе невозможен.
Кто изобрел турбовинтовой двигатель?
Инженер Дьёрдь Ендрасик изобрел первый турбовинтовой самолет. Он запатентовал свое изобретение 12 марта 1929 года.
Является ли N1 тем же самым, что и Ng?
Скорее, крутящий момент и скорость пропеллера используются для регулировки мощности, а N1 используется для наблюдения за работой системы и управления запуском двигателя.
Примечание: NG и N1 обычно являются взаимозаменяемыми величинами для турбовинтовых самолетов.
Лучше ли турбовинтовой двигатель, чем поршневой?
Поршневой или поршневой двигатель имеет очень простую конструкцию, но турбовинтовой или пропеллерный двигатель имеет гораздо меньше вращающихся деталей, а отсутствие вибраций и плавность работы турбовинтового двигателя, как правило, обеспечивает более длительные интервалы обслуживания, чем надежность поршневых самолетов.
Турбовинтовой самолет громче реактивного?
Уровень шума в кабине турбовинтового самолета на 10-30 децибел выше, чем уровень шума коммерческого реактивного самолета. В отличие от шума реактивного самолета, в спектре шума турбовинтового двигателя преобладают некоторые низкочастотные шумы.
5 мыслей о «Что такое турбовинтовой двигатель? | Как работает турбовинтовой двигатель?»
Отличный у вас сайт… В наши дни трудно найти качественную литературу, подобную вашей. Я искренне ценю таких людей, как үօu! Takе care!!!
