Авиационные силовые установки

Силовые авиационные установки предназначены для создания тяги: турбореактивный двигатель, реактивный двигатель, воздушный винт.

Для обеспечения нормальной работы силовой установки необходимо смазывать трущиеся деталей двигателя и охлаждать их. Вся силовая установка должна крепиться к самолету при помощи специальных узлов - или подмоторных рам. Для нормальной эксплуатации силовой установки необходимо иметь приборы контроля и органы управления всеми системами; наиболее простой в эксплуатации будет силовая установка с полностью автоматизированной системой управления. Запуск двигателя требует специальных пусковых систем.

48. Реактивный двигатель — двигатель, создающий необходимую для движения силу тяги посредством преобразования потенциальной энергии топлива в кинетическую энергию реактивной струи рабочего тела (двигатель прямой реакции).

Рабочее тело с большой скоростью истекает из двигателя, и, в соответствии с законом сохранения импульса, образуется реактивная сила, толкающая двигатель в противоположном направлении. Для разгона рабочего тела может использоваться как расширение газа, нагретого тем или иным способом до высокой температуры (тепловые реактивные двигатели), так и другие физические принципы, например, ускорение заряженных частиц в электростатическом поле (ионный двигатель).

Еще воздушно-реактивные двигатели делятся на двигатели прямой и непрямой реакции.
К воздушно реактивным двигателям непрямой реакции относятся:
Турбовинтовые, турбовальные, винто-вентиляторные

в двигателе непрямой реакции, тепловая энергия сгорания топлива преобразовывается в кинетическую энергию вращения вала и винта.

Классификация РД

Существует два основных класса реактивных двигателей:

· Воздушно-реактивные двигатели — тепловые двигатели, которые используют энергию окисления горючего кислородом воздуха, забираемого из атмосферы. Рабочее тело этих двигателей представляет собой смесь продуктов горения с остальными компонентами забранного воздуха.

· Ракетные двигатели — содержат все компоненты рабочего тела на борту и способны работать в любой среде, в том числе и в безвоздушном пространстве.

50. Поршневой двигатель состоит из набора полых цилиндров, в которые вставлены цилиндры сплошные, меньшие по высоте (это и есть поршень). В пространство над поршнем в нужный момент подается смесь из топлива и воздуха. Эта смесь воспламеняется от искры либо от сжатия и сгорает. В результате сгорания получаются газы высокого давления и температуры, которые давят на поршень и заставляют его двигаться.

Авиационные поршневые двигатели имеют такую особенность, как высотность. То есть с увеличением высоты, когда плотность и давление воздуха падают, они могут работать без потери мощности.

А также может работать в перевернутом положении.

51. ПАРОВОЙ ДВИГАТЕЛЬ - двигатель, приводимый в действие силой пара. Пар, получаемый путем нагрева воды, используют для движения. В некоторых двигателях сила пара заставляет двигаться поршни, расположенные в цилиндрах. Таким образом, создается возвратно-поступательное движение. Подсоединенный механизм обычно преобразует его во вращательное движение вала.

52. Турбореактивный двигатель состоит из компрессора, турбины, сопла. В компрессоре осуществляется рост полного давления воздуха за счёт совершаемой компрессором механической работы. В камере сгорания производится подвод теплоты. Часть энергии рабочего тела отнимается турбиной. В реактивном сопле формируется реактивная струя.

ТРД с форсажной камерой

В камере сгорания имеет место избыток кислорода. Этот резерв мощности используется в двигателях, оборудованных форсажной камерой, расположенной между турбиной и соплом. В режиме форсажа в этой камере сжигается дополнительное количество горючего, внутренняя энергия рабочего тела перед расширением в сопле повышается, в результате чего скорость его истечения возрастает, и тяга двигателя увеличивается. При форсаже значительно повышается расход топлива.

54. Турбовинтовой двигатель — тип газотурбинного двигателя, в котором основная часть энергии горячих газов используется для привода воздушного винта через понижающий частоту вращения редуктор, и лишь небольшая часть энергии составляет выхлоп реактивной тяги. Наличие понижающего редуктора обусловлено необходимостью преобразования мощности: турбина- высокооборотный агрегат с малым крутящим моментом, в то время как для вала воздушного винта требуются относительно малые обороты, но большой крутящий момент.

55. В турбовальном двигателе вся полезная энергия срабатывается на валу и через него передается для привода агрегатов.

Такой двигатель чаще всего имеет свободную турбину. То есть вся турбина как бы поделена на две части, между собой механически несвязанные. Связь между ними только газодинамическая. Газовый поток, вращая первую турбину, отдает часть своей мощности для вращения компрессора и далее, вращая вторую, тем самым через вал этой (второй) турбины приводит в действие полезные агрегаты. Сопла на таком двигателе нет. То есть выходное устройство для отработанных газов конечно имеется, но соплом оно не является и тяги не создает. Просто труба. Зачастую еще и искривленная. Неотъемлемая часть двигателя – редуктор; используется в основном в вертолетах.

56. В основу двухконтурных турбореактивных двигателей положен принцип присоединения к ТРД дополнительной массы воздуха, проходящей через внешний контур двигателя, позволяющий получать двигатели с более высоким полетным КПД, по сравнению с обычными ТРД.

Пройдя через входное устройство, воздух попадает в компрессор низкого давления, именуемый вентилятором. После вентилятора воздух разделяется на 2 потока. Часть воздуха попадает во внешний контур и, минуя камеру сгорания, формирует реактивную струю в сопле. Другая часть воздуха проходит сквозь внутренний контур, полностью идентичный с ТРД, о котором говорилось выше, с той разницей, что последние ступени турбины в ТРДД являются приводом вентилятора.