Техника - молодёжи 1954-09, страница 21

боной древности. Истечение газов, образующихся при сгорании твердого топлива — пороха, создает движущую силу. Сгорать может не твердое, а жидкое топливо, состоящее из горючего и окислителя, запасаемых на борту самолета или ракеты. Такие жидкостно-реактивные двигатели получили широкое распространение за последние годы. Но ЖРД расходует очень много горючего.

Его используют для того, чтобы в короткий промежуток времени развить большую тягу, значит забросить ракетный снаряд на огромные высоты. Вот почему ЖРД мы встретим на высотных ракетах, поднимающихся в самые высокие слои атмосферы.

Мысль конструкторов давно уже работала над тем, чтобы снизить расход топлива, увеличить продолжительность действия двигателя, дать авиации более экономичную силовую установку.

Естественно, что они обратились к идее использования наружного воздуха в качестве окислителя. Появились воздушно-реактивные двигатели — ВРД, которые берут кислород, необходимый для сгорания, из окружающей атмосферы. Воздух этот необходимо сжать, перед тем как впрыснуть в него топливо, — исследования показали, что чем выше степень сжатия воздуха, подаваемого в камеры сгорания двигателя, тем лучше он работает.

Если в ВРД на пути воздуха поставить решетку с клапанами, то работа будет пульсирующей: сгорело топливо, давление повысилось, закрылись клапаны, вытекли образовавшиеся газы — давление упало, засасывается свежая порция воздуха. И все повторяется сначала.

Но если прямоточный двигатель способен пропустить сквозь себя огромное количество воздуха, то пульсирующий двигатель неспособен этого сделать. К тому же у него имеется сложная система клапанов, что не способствует надежности работы.

Пока что пульсирующий двигатель не получил применения ни в гражданской, ни в военной авиации. И лишь на самолетах-снарядах, предназначенных для поражения наземных или морских целей, применялись пульсирующие двигатели.

В прямоточном ВРД воздух сжимается скоростным напором. Недостаток их тот, что они не могут развивать достаточную тягу на месте. Лишь в полете обеспечивается необходимое сжатие воздуха.

И конструкторы решили обратиться к помощи специального аппарата для сжатия воздуха — компрессора. Компрессор давно уже применяется в технике, когда требуется сжатый воздух.

Основными двигателями для скоростной авиации стали воздушнореак-тивные двигатели с газовой турбиной. Компрессор в них приводится в движение газовой турбиной, мощной, высокооборотной, позволяющей получать высокие скорости компрессора, а значит, прогонять через двигатель большое количество воздуха.

Различные типы реактивных двигателей ныне все более широко используются в авиационной технике.

С помощью ракетных ускорителей — двигателей на твердом топливе — сокращается длина предвзлет-ного разбега самолета, достигается кратковременное увеличение скорости в полете. ЖРД применяются и

2*

как стартовые двигатели и как основные на самолетах с небольшим радиусом действия, а также на ракетах для исследования высоких слоев атмосферы. ЖРД способны сообщить моделям самолетов скорость намного выше звуковой, и маленькие ракетные самолеты используются теперь для полетных аэродинамических испытаний при больших скоростях.

Среди воздушно-реактивных двигателей наибольшее распространение получили турбореактивные с газовой турбиной. Именно они в настоящее время стали основным типом двигателей для скоростной авиации. О них и пойдет речь в нашей статье.

ТРД

Принцип работы турбореактивного двигателя несложен. Как и всякий реактивный двигатель, он не нуждается для получения тяги в посреднике, каким в винтомоторной установке является воздушный винт. Сила тяги возникает благодаря тому, что воздушный поток разгоняется до весьма значительной скорости в самом двигателе.

Несколько задач надо решить, чтобы обеспечить получение тяги. Воздух должен поступить в двигатель. К воздуху необходимо подвести тепло, увеличить его энергию. И, наконец, струя большой скорости должна покинуть двигатель, создав силу тяги и приведя в действие механизмы, с помощью которых совершается весь рабочий цикл.

Воздух, поступающий из атмосферы, сжимается компрессором-сжима-телем. В камерах сгорания в него впрыскивается топливо, сгорает, и газовый поток проходит через турбину, вращающую компрессор, а затем покидает двигатель через сопло. Компрессор, камеры сгорания, газовая турбина, сопло—основные части всякого ТРД. Их мы встретим и в двигателе, предназначенном для получения одной лишь реактивной тяги, и в двигателе турбовинтовом, в котором реактивная тяга помогает тяге воздушного винта. Они встречаются и в двигателе двухконтурном, с внутренним винтом-вентилятором, прогоняющим воздух, помимо основного, еще и через дополнительный канал, чтобы увеличить общую тягу.

Компрессор авиационного ТРД питает двигатель сжатым воздухом. Он представляет собою ряд лопаток, укрепленных на цилиндрическом барабане или отдельных дисках, сидящих на общем валу.

Поток воздуха переходит от одного ряда к другому, а в промежутках между рядами подвижных лопаток выпрямляется рядами неподвижных, спрямляющих

Двигается он вдоль оси, откуда и название компрессора — осевой.

Но воздух можно сжать и под действием центробежной силы, если отбрасывать его от центра диска к краям, расположив лопатки по радиусам. Так происходит в центробежном компрессоре.

Далее воздух поступает в камеры сгорания: одну общую—кольцевую — или, чаще, раздельные, расположенные вокруг корпуса двигателя. Затем воздушно-газовый поток направляется в турбину. Турбина вращает компрессор, подающий в двигатель воздух. Она представляет собой диск с лопатками, сидящий на одном валу

с компрессором. Сначала поток проходит через сопловой аппарат — направляющие лопатки; проходя через изогнутые рабочие лопатки, он меняет направление и заставляет их поворачиваться, а значит, весь диск вращаться. Окончательно^ же расширение газов совершается в трубе, стоящей за турбиной, и в сопле. Газовый поток, имеющий скорость около 600 м в секунду и температуру примерно 600° С, выбрасывается наружу из двигателя. ТРД проще по устройству, меньше по весу и размерам, чем поршневой мотор винтомоторной установки. Тяга его с ростом скорости не падает непрерывно, как у винта, а несколько уменьшаясь сначала, затем возрастает. Такой двигатель может развить мощность, необходимую для полета с околозвуковыми и сверхзвуковыми скоростями, не будучи при этом слишком тяжелым и большим. Вот почему он стал основной силовой установкой скоростного реактивного самолета.

«РД-500»

М ы познакомимся с устройством ТРД на примере двигателя отечественного производства — «РД-500».

Двигатель имеет центробежный компрессор, причем лопатки на нем расположены по обеим сторонам диска — крыльчатки, Двусторонний вход дает возможность при том же диаметре диска прогонять большее количество воздуха. Девять камер сгорания опоясывают двигатель. Сопловой аппарат, турбина, переходная камера — труба, где помещается конус, и сопло — таков дальнейший путь газового потока.

От вала турбины через систему передач приводятся в движение вспомогательные механизмы как двигателя, так и самолета. В передней части двигателя находится коробка передач. На ней установлен электрический стартер, генератор тахометра (счетчика оборотов), масляный насос, фильтры, клапаны. К ней примыкают коробка самолетных агрегатов и привод самолетного электрогенератора и гидронасосов.

Турбина развивает максимальное число оборотов—14 700 в минуту. При этом на взлетном режиме создается тяга 1 590 кг. При скорости 1 ООО км в час мощность такого двигателя составляет 5 ООО лошадиных сил. Наибольшая же мощность поршневого двигателя не превосходит 4 000 лошадиных сил. Пришлось бы увеличить его мощность больше чем втрое, чтобы самолет с винтомоторной установкой полетел бы с такой же скоростью, как реактивный. Но вес и размеры двигателя возросли бы при этом настолько, что его нельзя было бы установить на самолет. «РД-500» весит всего лишь около 600 кг.

Топлива двигатель расходует примерно 1 кг на килограмм тяги в час (топливо — авиационный^ керосин), в то время, как поршневой двигатель расходует значительно меньше. Зато расход масла у ТРД очень мал: в час всего 0,6 кг. Небольшой масляный бак (емкостью всего в 10 л) помещен па самом двигателе.

Такие части __

двигателя, как компрессор, коробка передач, изготовлены из алю-мнниевого

. А