Enjin Turboprop: peranti, litar, prinsip operasi. Pembuatan enjin turboprop di Rusia

Enjin turboprop kelihatan seperti enjin piston: kedua-duanya mempunyai skru udara. Tetapi dalam semua aspek lain, mereka berbeza. Pertimbangkan apa yang mewakili unit ini, bagaimana ia berfungsi, apakah kebaikan dan keburukannya.

Ciri-ciri am

Enjin turboprop tergolong dalam kelas turbin gas, yang dibangunkan sebagai penukar kuasa sejagat dan digunakan secara meluas dalam penerbangan. Mereka terdiri daripada enjin haba di mana gas yang diperluaskan berputar turbin dan membentuk tork, dan unit-unit lain dipasang pada batangnya. Enjin turboprop dibekalkan dengan skru udara.

Ia adalah silang antara agregat piston dan turbojet. Pertama, enjin piston dipasang di dalam pesawat, yang terdiri daripada silinder dalam bentuk bintang dengan poros yang terletak di dalamnya. Tetapi disebabkan hakikat bahawa mereka mempunyai dimensi dan berat terlalu besar, serta keupayaan kelajuan rendah, mereka tidak lagi digunakan, memberi keutamaan kepada tanaman turbojet yang baru muncul. Tetapi enjin-enjin ini tidak mempunyai kekurangan. Mereka boleh membangunkan kelajuan supersonik, tetapi mereka menggunakan banyak bahan bakar. Oleh itu, operasi mereka terlalu mahal untuk pengangkutan penumpang.

Enjin turboprop terpaksa mengatasi masalah ini. Dan masalah ini telah diselesaikan. Reka bentuk dan prinsip operasi diambil dari mekanisme enjin turbojet, dan dari enjin omboh - kipas. Oleh itu, ia menjadi mungkin untuk menggabungkan dimensi kecil, ekonomi dan kecekapan tinggi .

Enjin ini dicipta dan dibina pada tahun tiga puluhan abad yang lalu di bawah Kesatuan Soviet, dan dua dekad kemudian memulakan pengeluaran besar-besaran mereka. Kuasa berubah dari 1880 hingga 11000 kW. Untuk tempoh masa yang panjang, mereka digunakan dalam penerbangan tentera dan sivil. Walau bagaimanapun, mereka tidak sesuai untuk kelajuan supersonik. Oleh itu, dengan kemunculan kapasiti seperti itu dalam penerbangan tentera, mereka ditolak. Tetapi pesawat awam terutamanya dibekalkan oleh mereka.

Reka bentuk enjin turboprop dan prinsip operasi

Reka bentuk motor sangat mudah. Ia termasuk:

• Pengurangan;
• Skru udara;
• Kebuk pembakaran;
• Pemampat;
• Nozzle.

Enjin turboprop skema adalah seperti berikut: selepas suntikan dan pemampatan udara pemampat memasuki ruang pembakaran. Bahan api juga disuntik di sana. Campuran yang terhasil menyalakan dan mencipta gas, yang apabila diperluas masuk ke turbin dan memutarnya, dan seterusnya, memutarkan pemampat dan skru. Tenaga yang tidak diperuntukkan keluar melalui muncung, mewujudkan teras reaktif. Oleh kerana magnitudnya tidak signifikan (hanya sepuluh peratus), ia tidak dianggap enjin turbojet turboprop.

Prinsip operasi dan reka bentuk, bagaimanapun, adalah serupa dengannya, tetapi tenaga di sini tidak sepenuhnya keluar melalui muncung, mewujudkan teras reaktif, tetapi hanya sebahagian, kerana tenaga yang berguna juga berputar skru.

Aci kerja

Terdapat enjin dengan satu atau dua batang. Dalam versi single-shaft, pemampat, turbin, dan skru terletak pada satu batang. Dalam dua batang - salah satu daripadanya memasang turbin dan pemampat, dan di sisi yang lain - skru melalui pengurangan. Terdapat juga dua turbin yang disambungkan satu sama lain melalui kaedah gas dinamik. Salah satunya direka untuk skru, dan yang lain adalah untuk pemampat. Pilihan ini adalah yang paling biasa, kerana tenaga boleh digunakan tanpa memulakan skru. Dan ini amat mudah apabila pesawat berada di atas tanah.

Pemampat

Bahagian ini terdiri daripada dua hingga enam langkah, membolehkan anda melihat perubahan ketara dalam suhu dan tekanan, serta mengurangkan kelajuan. Terima kasih kepada reka bentuk ini, adalah mungkin untuk mengurangkan berat dan dimensi, yang sangat penting untuk enjin pesawat. Pemampat termasuk pendorong dan mengarahkan peranti. Yang terakhir ini mungkin atau mungkin tidak menyediakan peraturan.

Skru udara

Disebabkan bahagian ini, draf dibentuk, tetapi kelajuannya terhad. Penunjuk terbaik ialah tahap 750 hingga 1500 rpm, dengan peningkatan kecekapan akan mula jatuh, dan skru bukan pecutan akan berubah menjadi brek. Fenomena ini dikenali sebagai "kesan mengunci". Ia disebabkan oleh bilah kipas, yang mula berfungsi dengan tidak betul pada kelajuan tinggi semasa putaran, melebihi kelajuan bunyi . Kesan yang sama akan diperhatikan dengan peningkatan diameternya.

Turbin

Turbin boleh mencapai kelajuan sehingga dua puluh ribu revolusi setiap minit, tetapi skru tidak dapat dipadankan, jadi terdapat gear pengurangan, mengurangkan kelajuan dan meningkatkan tork. Reducers boleh berbeza, tetapi tugas utama mereka, tanpa mengira jenisnya, adalah untuk mengurangkan kelajuan dan meningkatkan tork.

Ia adalah ciri yang membatasi penggunaan enjin turboprop dalam pesawat tentera. Walau bagaimanapun, perkembangan enjin supersonik tidak berhenti, walaupun mereka belum berjaya. Untuk meningkatkan daya tarikan, enjin turboprop kadang-kadang dibekalkan dengan dua skru. Prinsip operasi dalam kes ini mereka direalisasikan kerana putaran dalam arah bertentangan, tetapi dengan bantuan pengurang tunggal.

Sebagai contoh, kita boleh mempertimbangkan enjin D-27 (turbo-rotor-type), yang mempunyai dua peminat skru dipasang pada turbin percuma oleh pengurang. Ini adalah satu-satunya model reka bentuk ini yang digunakan dalam penerbangan awam. Tetapi aplikasi yang berjaya dianggap lonjakan ke hadapan dalam meningkatkan prestasi enjin yang dipersoalkan.

Kelebihan dan kekurangan

Kami akan menyerlahkan minus dan tambah yang mencirikan kerja enjin turboprop. Kelebihannya ialah:

• Berat rendah berbanding unit omboh;
• Kecekapan berbanding dengan enjin turbojet (berkat skru udara, kecekapan mencapai lapan puluh enam peratus).

Walau bagaimanapun, walaupun kelebihan yang tidak dapat dinafikan, enjin jet dalam beberapa kes pilihan yang lebih disukai. Batasan kelajuan enjin turboprop adalah tujuh ratus lima puluh kilometer sejam. Walau bagaimanapun, ini tidak mencukupi untuk penerbangan moden . Di samping itu, bunyi yang sangat tinggi, melebihi nilai yang dibenarkan dari Pertubuhan Penerbangan Awam Antarabangsa.

Oleh itu, pengeluaran enjin turboprop di Rusia adalah terhad. Mereka terutamanya dipasang dalam kapal terbang yang terbang jauh dan jarak yang rendah. Kemudian permohonan tersebut dibenarkan.

Walau bagaimanapun, dalam penerbangan ketenteraan, di mana ciri-ciri utama yang mesti dimiliki oleh pesawat adalah kendalian tinggi dan operasi yang tenang, dan bukan ekonomi, enjin ini tidak memenuhi keperluan yang diperlukan dan agregat turbojet digunakan di sini.

Pada masa yang sama, pembangunan kipas supersonik sentiasa dijalankan untuk mengatasi "kesan menyekat" dan mencapai tahap yang baru. Mungkin, apabila ciptaan itu menjadi kenyataan, enjin jet akan ditolak memihak kepada turboprop dan pesawat ketenteraan. Tetapi pada masa ini mereka hanya boleh dipanggil "kerja keras", bukan yang paling kuat, tetapi berfungsi dengan cekap.