Техника - молодёжи 1948-08, страница 16

Схема работы авиационного газотурбинного двигателя: / — винт, 2 — редуктор, 3 — осевой компрессор, 4 форсунка, 5 — газовая турбина, 5—для регулирования отверстия сопла.

В газотурбинной установке, принцип действия которой мы только что рассмотрели, компрессор и турбина сообщаются с атмосферой: компрессор забирает воздух, а турбина выбрасывает выхлопные газы в атмосферу. Это так называемый открытый цикл. Предложены схемы турбин и с закрытым циклом. Если в открытом цикле рабочим телом служат воздух и продукты сгорания, то при закрытом цикле им может служить любой газ с большой плотностью и теплоемкостью. Газ сжимается компрессором, подогревается и направляется на лопатки. Газ циркулирует под бблыпим давлением, чем при открытом цикле, и потому размеры механической части установки уменьшаются ® несколько раз. Но появляется котел, в котором вместо воды циркулирует воздух или специальный -газ. Такие установки представят интерес как для транспорта, так и для промышленности.

Области применения газовой турбины определяются ее особенностями как теплового двигателя. Она будет применяться во всех случаях, когда требуется легкий, дешевей, простой и мощный двигатель. Паровая и дизельная установки сегодня превосходят газовую турбину в общей экономии топлива. Но с появлением- возможности, подвысить начальную температуру газов и сжигать твердое топливо' преимущества окажутся на стороне газовой турбины. Пока что основное преимущество газовой турбины — не экономия топлиаа, а простота, компактность, малый вес и почти полное отсутствие вспомогательных устройств. Это объясняется тем, что по сравнению с паровой установкой турбина не требует котлов, питательных, циркуляционных и конденоатных насосов, эжекторов, конденсаторов и других устройств.

Современный двигатель внутреннего сгорания, а особенно авиационный, устроен очень сложно. Число цилиндров в авиационных двигателях доходит до 412! В то же время энергия топлива используется в них далеко не полностью. Из четырех тактов двигателя внутреннего сгорания — всасывания, сжатия, расширения и выхлопа — лишь два хода рабочих — это сжатие и расширение. В течение этих ходов и сЬ-вершается полезная работа. В остальные два такта двигатель выполняет роль насоса. В лучших условиях находится двухтактный двигатель: в нем только два такта — расширение и сжатие. Это дает некоторый прирост мощности. Но еще большее увеличение

14

мотору нормальную мощность на больших высотах полета, несмотря на уменьшение плотности воздуха.

Перед газовой турбиной открываются широкие перспективы.

Как показывают исследования, она сможет в будущем стать главным судовым двигателем. Газотурбинные локомотивы будут иметь особенно важное значение для безводных местностей, так мак потребность в воде у газовой турбины несравненно меньше, чем у паросиловых установок. Можно предполагать, что дальнейшее усовершенствование газовой турбины приведет к использованию ее и на автомобилях, когда удастся построить газовую турбину с малыми -габаритами и достаточной экономичностью, приспособленную к изменениям нагрузки, что необходимо в условиях работы автомобиля. Важнейшее значение будут иметь газовые турбины для энергетики страны. На электрических станциях газовые турбины уже теперь могут использоваться как резервные, а в будущем, после того как пазовая турбина станет не менее экономичной, чем* дизель, и более экономичной, чем паротурбинные установки, можно ожидать широкого распространения газовых турбин на электростанциях. Простая, дешевая, легкая газотурбинная установка требует небольших площадей и объемов для своего размещения и делает электростанцию менее зависящей от водоснабжения.

Огромное значение здесь будет иметь и то, что газотурбинная установка неприхотлива в выборе топлива. Она может работать на дешевых сортах жидкого -горючего. Для стационарных газовых турбин может быть использовано газообразное топливо — отходящие газы различных промышленных производств (.металлургических, химических и др.).

В будущем возможно также ожидать применения в этих турбинах и твердого пылевидного топлива.

В связи с проблемой подземной гази« фикации угля газовая турбина приобретает еще большее практическое значение. Ленин, указывая «а проблему подземной газификации, писал. о необходимости использования генераторных газов для работы газовых моторов: «Газ приводит в движение газовые моторы, которые дают возможность использовать вдвое большую долю энергии, заключающейся в каменном угле, чем это было при паровых машинах. Газовые моторы, в свою очередь, служат для превращения энергии в электричество, которое техника уже теперь умеет передавать на громадные расстояния».

Газовая турбина еще только начинает свое развитие. Но несомненно одно: в ряд тепловых двигателей стал еще один новый экономичный двигатель.

мощности способна дать газовая турбина. В ней происходит лишь непрерывный рабочий ход — расширение газов. И все время, пока длится этот нный ход, производится и по-ая работа. Поэтому газовая турби-способна развить большую мощность. Это свойство газовой турбины чрезвычайно важно для транспорта и, в осо-нности, для авиации. Важнейшая характеристика двигателя — удельный вес, то есть вес, приходящийся на единицу мощности. У авиационного поршневого двигателя он составляет около 1,5 кг на л. с. У авиационной же газотурбинной реактивной установки он составляет 0,5—0,8 кг на л. е. —примерно в 2—3 раза меньше! В этом одна из причин того, что именно в авиации газовая турбина уже получила широкое применение. Очень важным для авиации является также тот факт, что техника расчета и проектирования пазовой турбины позволяет создать условия, при которых конструктор сможет получать силовую установку для самолета «по заказу», а не приспосабливать конструкцию самолета к уже существующим типам авиационных двигателей. Иными словами, можно будет осуществить идеальную организацию проектирования, когда, проектирование, расчет и изготовление самолета и силовых установок для него производятся одновременно.

В авиации газовая турбина может быть использована или в качестве основного двигателя, или в качестве вспомогательного в реактивной установке. Во втором случае турбина необходима лишь для вращения компрессора, засасывающего воздух в камеру сгорания реактивного двигателя. Тяга же создается истечением газов из сопла. Возможна и комбинированная схема, в которой турбина вращает не только компрессор, но и воздушный винт; одновременно создается также и реактивная тяга при помощи сопла. Такие турбовинтовые двигатели при малых скоростях полета экономичнее безвинтовых турбореактивных двигателей и обеспечивают на взлете большую тягу, что сокращает длину разбега самолета.

Газовая турбина появилась на самолете в качестве двигателя сравнительно недавно — во время второй м войны. Но как вспомогательный элемент поршневого авиационного мотора в турбокомпрессоре — газовая турбина утвердилась на самолете давно. Турбокомпрессор — небольшая газотурбинная установка, состоящая из-центробежного компрессора и газовой одноступенчатой турбины, работающей на выхлопных газах поршневого мотора. Он подает воздух в систему наддува авиационного двигателя. Это позволяет сохранить