Техника - молодёжи 1963-02, страница 6

Пользуйтесь воздушным транспортом!» — призываю! сватовы* рекламы на крышах зданий городов всего мира. К этой рекламе привыкли, большинство просто ее не замечают. А ведь за зтими стандартными словами кроется непрерывная работа авиаконструкторов и рабочих, непрерывное совершенствование воздушного транспорта. И одно из самых революционных изменений в авиации — появление газотурбинных двигателей. Их широкое применение в авиации было вызвано тем, что дальнейшее увеличение скорости полета и тем более полет со сверхзвуковой скоростью для самолета с поршневыми двигателями практически оказывается невозможным.

Дело в том, что с повышением скорости полета сильно увеличивается сопротивление воздуха. Для его преодоления тяга также должна расти. Требуется более мощный двигатель, а с увеличением мощности растут его размеры и вес. В результате вес поршневой установки оказывается сравнимым с весом самолета. Это препятствие удалое> преодолеть реактивным двигателям, которые развивают большую тягу при весе и размерах, во много раз меньших, чем у поршневых двигателей такой же мощности. Если в 1939 году на специальном рекордном самолете удалось достичь скорости 755 км./ч, то в настоящее время реактивные самолеты летают со скоростями, превышающими 3 тыс. км/ч.

Основной характерный признак реактивного двигателя состоит в том, что его тяга создается за счет струи газов, получающих ускорение а самом двигателе н выбрасываемых из него со скоростью, большей скорости полета.

Наибольшее распространение в авиации получили турбореактивные двигатели (ТРД).

В полете набегающий поток воздуха поджимается ао входном устройстве специального профиля, а затем поступает в компрессор. В компрессоре воздух сжимается до 4— 10 атмосфер. Сжатый воздух подается а камеру сгорания, куда через форсунки впрыскивается мелкораспыленное топливо. Эта смесь зажигается при запуске электрическими свечами, а в дальнейшем воспламеняется за счет образовавшегося в камере устойчивого факела пламени. Горячие газы при температуре 700—900° С вращают газовую турбину, находящуюся на одном валу с компрессором и отдающую всю свою энергию на сжатие воздуха. Горячие газы, обладающие некоторым избыточным давлением, расширяются почти до атмосферного давления в сопле. Скорость истечения газа из сопла намного больше скорости полета, что и приводит к возникновению реактивной силы. ТРД способен создавать огромную тягу, намного превышающую тягу поршневых двигателей. Но ТРД уступает по экономичности поршневым авиадвигателям при сравнительно небольших скоростях полета. Это привело к появлению турбовинтовых воздушно-реактивных двигателей (ТВД).

Газовая турбина ТВД развивает мощность больше той, которая необходима для сжатия воздуха в компрессоре. Избыточная мощность передается на воздушный винт, связанный с валом компрессора через редуктор. Применение редуктора вызвано тем, что наивыгоднейшая скорость вращения воздушного винта значительно ниже скорости вращения компрессора. Основная тяга в ТВД создается за счет воздушного винта. Редуктор ТВД утяжеляет и усложняет конструкцию. Но вскоре выяснилось, что винт, помещенный в закрытый капот, позволяет значительно увеличить скорость вращения, не ухудшая его тяговых свойств. Так родился двухконтурный ТРД схема которого была предложена а 1937 году известным советским авиаконструктором А. М. Люлька.

В таком двигателе удлиненные лопатки первых ступеней компрессора вращаются в кольцевом канале, по которому протекает поток воздуха. По сравнению с обычным воздушным винтом такой многолопастный вентилятор работает эффективнее при высоких скоростях полета и не требует редуктора. На взлете м небольших скоростях полета двухконтурный двигатель уступает турбовинтовому, занимая промежуточное положение между ТРД и 'ТВД.

Двухконтурный двигатель можно форсировать, дополнительно сжигая топливо во втором контуре. 36 счет резкого увеличения расхода керосина удается увеличить тягу на 40%. Этот тип двигателя — один из самых перспективных.

Но техника не стоит на месте, и двигатели завтрашнего дня должны быть мощнее и акономичнее существующих сегодня. Кроме того, а процессе эксплуатации часто возникает необходимость на короткое время увеличить тягу двигателя — «форсировать» двигатель. Форсирование позволяет сократить длину разбега самолета при взлете, а в полете — повысить максимальную скорость или высоту. Простейший способ форсирования — увеличить по-

с; ш

ь-<

На вкладке: схема д»и гателя: I — входной ионус;

2 — заслонни регулирования;

3 — компрессор; 4 — турбина; 5 — воздухопроводы системы регулирования; в — стабилизатор пламени; 7 — форсунки форсажной камеры; В — щели для аэродинамического регулирования; • — воздушный коллектор; 10 — пневматические моторы; 11 — сдвижная часть для изменения площади сопла.

дачу топлива а камеру сгорания. При этом увеличивается число оборотов двигателя, растет давление воздуха за компрессором, резко возрастает тяга, но это повышает температуру газов перед турбиной. Даже кратковременное повы-

т^- ш шание температуры перед турбиной ^^^^ чрезвычайно опасно, так как материал лопаток и в нормальных условиях рабо-^jei тает на пределе допускаемых нагрузок.

Но можно сильно увеличить тягу двч-Lb^J гателя, не приводя его на грань аварии.

^^^тЦ ШШШШ Для этого между турбиной и выходным соплом помещают топливные форсунки, подающие распыленное топливо а поток газов, выходящих из турбины. Топливо сгорает за счет воздуха, оставшегося неиспользованным а основной камере сгорания. Эта часть двигателя называется форсажной камерой. Сгорание топлива в форсажной камере повышает температуру газа перед соплом, увеличивает скорость истечения газов и тягу двигателя. Наибольший эффект от применения форсажной камеры получается а том случае, когда режим работы турбокомпрессора остается таким же, каким он был на максимальном режиме работы двигателя без форсажа. Для этого сопло делается регулируемым по величине выходного сечения. Без этой регулировки повышение температуры газа за турбиной повысит температуру перед турбиной, а это может привести к аварии двигателя.

Многообразие газотурбинных реактивных двигателей не исчерпывается описанными типами. Существует множество других оригинальных конструкций, новых идей. И это обилие нового говорит о том, что будущее сулит блестящие перспективы реактивным двигателям, исторйя которых пишется на наших глазах.