Turboprop-enjin: toestel, skema, werkingsbeginsel. Produksie van turboprop-enjins in Rusland

2024 Outeur: Howard Calhoun | [email protected]. Laas verander: 2023-12-17 10:16

'n Turboprop-enjin is soortgelyk aan 'n suierenjin: albei het 'n skroef. Maar op elke ander manier is hulle anders. Oorweeg wat hierdie eenheid is, hoe dit werk, wat is sy voor- en nadele.

Algemene kenmerke

Die turboprop-enjin behoort aan die klas gasturbine-enjins, wat as universele energie-omsetters ontwikkel is en wyd in lugvaart gebruik is. Hulle bestaan uit 'n hitte-enjin, waar die uitgebreide gasse die turbine roteer en wringkrag genereer, en ander eenhede is aan sy as geheg. Die turboprop-enjin word met 'n skroef voorsien.

Dit is 'n kruising tussen suier- en turbojet-eenhede. Aanvanklik is suierenjins in vliegtuie geïnstalleer, bestaande uit stervormige silinders met 'n as binne geleë. Maar as gevolg van die feit dat hulle te groot afmetings en gewig gehad het, sowel as 'n lae spoedvermoë, is hulle nie meer gebruik nie, en verkies die turbojet-installasies wat verskyn het. Maar hierdie enjins was nie sonder nadele nie. Hulle konontwikkel supersoniese spoed, maar het baie brandstof verbruik. Daarom was hul operasie te duur vir passasiersvervoer.

Die turboprop-enjin moes so 'n tekortkoming hanteer. En hierdie probleem is opgelos. Die ontwerp en werkingsbeginsel is geneem uit die meganisme van 'n turbojet-enjin, en skroewe van 'n suierenjin. So het dit moontlik geword om klein afmetings, ekonomie en hoë doeltreffendheid te kombineer.

Enjins is in die dertigerjare van die vorige eeu onder die Sowjetunie uitgevind en gebou, en twee dekades later het hul massaproduksie begin. Krag het gewissel van 1880 tot 11000 kW. Hulle is vir 'n lang tydperk in militêre en burgerlike lugvaart gebruik. Hulle was egter nie geskik vir supersoniese spoed nie. Daarom, met die koms van sulke vermoëns in militêre lugvaart, is hulle laat vaar. Maar burgerlike vliegtuie word hoofsaaklik van hulle voorsien.

Die toestel van 'n turboprop-enjin en die beginsel van sy werking

Die ontwerp van die motor is baie eenvoudig. Sluit in:

• reducer;
• propeller;
• verbrandingskamer;
• kompressor;
• nozzle.

Die skema van 'n turboprop-enjin is soos volg: nadat dit deur 'n kompressor ingespuit en saamgepers is, gaan die lug die verbrandingskamer binne. Dis waar die brandstof ingespuit word. Die resulterende mengsel steek aan die brand en skep gasse wat, wanneer dit uitgebrei word, die turbine binnegaan en dit draai, en dit draai op sy beurt die kompressor en skroef. Onbesteeenergie gaan deur die spuitstuk uit, wat straalstoot skep. Aangesien die waarde daarvan nie betekenisvol is nie (slegs tien persent), word 'n turboprop-enjin nie as 'n turbostralerenjin beskou nie.

Die beginsel van werking en ontwerp is egter soortgelyk daaraan, maar die energie hier ontsnap nie heeltemal deur die spuitkop nie, wat straalstoot skep nie, maar slegs gedeeltelik, aangesien die nuttige energie ook die skroef roteer.

Werkende as

Daar is enjins met een of twee asse. In die enkel-as weergawe is die kompressor, die turbine en die skroef op dieselfde as geleë. In 'n twee-as een is 'n turbine en 'n kompressor op een van hulle geïnstalleer, en 'n skroef deur 'n ratkas op die ander. Daar is ook twee turbines wat op 'n gasdinamiese manier aan mekaar gekoppel is. Een is vir die skroef en die ander is vir die kompressor. Hierdie opsie is die algemeenste, aangesien energie aangewend kan word sonder om die skroewe te begin. En dit is veral gerieflik wanneer die vliegtuig op die grond is.

Compressor

Hierdie deel bestaan uit twee tot ses fases, wat jou toelaat om beduidende veranderinge in temperatuur en druk waar te neem, asook spoed te verminder. Danksy hierdie ontwerp is dit moontlik om gewig en afmetings te verminder, wat baie belangrik is vir vliegtuigenjins. Die kompressor sluit waaiers en 'n leiswaan in. Laasgenoemde mag of mag nie gereguleer word nie.

Skroef

Hierdie deel genereer stukrag, maar die spoed is beperk. Die beste aanwyser word beskou as 'n vlak van 750 tot 1500 rpm, aangesien metverhoog, sal die doeltreffendheid begin daal, en in plaas van versnelling, sal die skroef in 'n rem verander. Die verskynsel word die "sluiteffek" genoem. Dit word veroorsaak deur die skroeflemme, wat teen hoë spoed, wanneer hulle meer as die spoed van klank roteer, verkeerd begin funksioneer. Dieselfde effek sal waargeneem word deur hul deursnee te vergroot.

Turbine

Die turbine is in staat om tot twintigduisend omwentelinge per minuut te snel, maar die skroef sal nie daarby kan pas nie, so daar is 'n reduksierat wat spoed verminder en wringkrag verhoog. Verminderaars kan anders wees, maar hul hooftaak, ongeag die tipe, is om spoed te verminder en wringkrag te verhoog.

Dit is hierdie eienskap wat die gebruik van turbostutte in militêre vliegtuie beperk. Ontwikkelings om 'n supersoniese enjin te skep hou egter nie op nie, hoewel dit nog nie suksesvol is nie. Om stukrag te verhoog, word soms 'n turboprop-enjin van twee skroewe voorsien. Terselfdertyd implementeer hulle die beginsel van werking as gevolg van rotasie in teenoorgestelde rigtings, maar met behulp van een ratkas.

As 'n voorbeeld kan ons die D-27-enjin (turbopropfan) oorweeg, wat twee skroefwaaiers het wat met 'n ratkas aan 'n vrye turbine gekoppel is. Dit is die enigste model van hierdie ontwerp wat in burgerlugvaart gebruik word. Maar die suksesvolle toepassing daarvan word beskou as 'n groot sprong in die verbetering van die prestasie van die oorweegsemotor.

Voordele en nadele

Kom ons beklemtoon die plus- en minusse wat die werking van 'n turboprop-enjin kenmerk. Die voordele is:

• lig gewig in vergelyking met suier-eenhede;
• ekonomie in vergelyking met turbojet-enjins (danksy die skroef bereik die doeltreffendheid ses-en-tagtig persent).

Ten spyte van sulke onmiskenbare voordele, is straalmotors egter in sommige gevalle die voorkeuropsie. Die spoedgrens van 'n turboprop-enjin is sewehonderd-en-vyftig kilometer per uur. Dit is egter nie genoeg vir moderne lugvaart nie. Boonop is die geraas wat gegenereer word baie hoog, wat die toelaatbare waardes van die Internasionale Burgerlugvaartorganisasie oorskry.

Daarom is die produksie van turboprop-enjins in Rusland beperk. Hulle word hoofsaaklik geïnstalleer in vliegtuie wat lang afstande en teen lae spoed vlieg. Dan is die aansoek geregverdig.

In militêre lugvaart, waar die hoofkenmerke wat vliegtuie behoort te hê hoë manoeuvreerbaarheid en stil werking is, en nie doeltreffendheid nie, voldoen hierdie enjins egter nie aan die nodige vereistes nie en word turbostraler-eenhede hier gebruik.

Terselfdertyd is ontwikkelings aan die gang om supersoniese skroewe te skep om die "sluiteffek" te oorkom en 'n nuwe vlak te bereik. Miskien, wanneer die uitvinding 'n werklikheid word, sal straalmotors laat vaar word ten gunste van turboprops en in die weermagvliegtuie. Maar tans kan hulle net "werkesels" genoem word, nie die kragtigste nie, maar stabiele funksionering.