Turbopropelleru dzinējs: ierīce, shēma, darbības princips. Turbopropelleru dzinēju ražošana Krievijā

2024 Autors: Howard Calhoun | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2023-12-17 10:35

Turbopropelleru dzinējs ir līdzīgs virzuļdzinējam: abiem ir dzenskrūve. Bet visādi citādi viņi ir atšķirīgi. Apsveriet, kas ir šī iekārta, kā tā darbojas, kādi ir tās plusi un mīnusi.

Vispārīgās īpašības

Turbopropelleru dzinējs pieder pie gāzturbīnu dzinēju klases, kas tika izstrādāti kā universāli enerģijas pārveidotāji un kļuva plaši izmantoti aviācijā. Tie sastāv no siltumdzinēja, kurā izpletušās gāzes rotē turbīnu un rada griezes momentu, un tās vārpstai ir piestiprinātas citas vienības. Turbopropelleru dzinējs tiek piegādāts ar dzenskrūvi.

Tas ir virzuļa un turboreaktīvo dzinēju krustojums. Sākumā lidmašīnās tika uzstādīti virzuļdzinēji, kas sastāvēja no zvaigžņu formas cilindriem ar vārpstu, kas atradās iekšpusē. Bet, ņemot vērā to, ka tiem bija pārāk lieli izmēri un svars, kā arī neliela ātruma iespēja, tie vairs netika izmantoti, dodot priekšroku turboreaktīvo dzinēju iekārtām, kas parādījās. Bet šie dzinēji nebija bez trūkumiem. Viņi varētuattīstīt virsskaņas ātrumu, bet patērējis daudz degvielas. Tāpēc to darbība bija pārāk dārga pasažieru pārvadāšanai.

Turbopropelleru dzinējam bija jātiek galā ar šādu trūkumu. Un šī problēma tika atrisināta. Konstrukcija un darbības princips tika ņemts no turboreaktīvo dzinēja mehānisma, bet dzenskrūves no virzuļdzinēja. Tādējādi radās iespēja apvienot mazus izmērus, ekonomiju un augstu efektivitāti.

Dzinēji tika izgudroti un būvēti pagājušā gadsimta trīsdesmitajos gados Padomju Savienības laikā, un pēc divām desmitgadēm sākās to masveida ražošana. Jauda svārstījās no 1880 līdz 11000 kW. Ilgu laiku tos izmantoja militārajā un civilajā aviācijā. Tomēr tie nebija piemēroti virsskaņas ātrumam. Tāpēc līdz ar šādu jaudu parādīšanos militārajā aviācijā tās tika pamestas. Taču ar tiem galvenokārt tiek piegādātas civilās lidmašīnas.

Turbopropelleru dzinēja ierīce un tās darbības princips

Motora dizains ir ļoti vienkāršs. Ietver:

• reduktors;
• propelleris;
• degšanas kamera;
• kompresors;
• uzgalis.

Turbopropelleru dzinēja shēma ir šāda: pēc kompresora iesmidzināšanas un saspiešanas gaiss nonāk sadegšanas kamerā. Tur tiek iesmidzināta degviela. Iegūtais maisījums aizdegas un rada gāzes, kas, izplešoties, nonāk turbīnā un griež to, un tā savukārt rotē kompresoru un skrūvi. Neiztērētsenerģija iziet caur sprauslu, radot strūklas vilci. Tā kā tā vērtība nav nozīmīga (tikai desmit procenti), turbopropelleru dzinējs netiek uzskatīts par turboreaktīvo dzinēju.

Darbības un konstrukcijas princips tomēr tam ir līdzīgs, taču enerģija šeit pilnībā neizplūst caur sprauslu, radot strūklas vilci, bet tikai daļēji, jo lietderīgā enerģija rotē arī dzenskrūvi.

Darba vārpsta

Ir dzinēji ar vienu vai divām vārpstām. Viena vārpstas versijā kompresors, turbīna un dzenskrūve atrodas uz vienas vārpstas. Divvārpstu vienā no tiem ir uzstādīta turbīna un kompresors, bet otrā - dzenskrūve caur pārnesumkārbu. Ir arī divas turbīnas, kas savienotas viena ar otru gāzu dinamiskā veidā. Viens ir paredzēts propelleram, bet otrs - kompresoram. Šī opcija ir visizplatītākā, jo enerģiju var izmantot, neiedarbinot dzenskrūves. Un tas ir īpaši ērti, kad lidmašīna atrodas uz zemes.

Kompresors

Šī daļa sastāv no diviem līdz sešiem posmiem, kas ļauj uztvert būtiskas temperatūras un spiediena izmaiņas, kā arī samazināt ātrumu. Pateicoties šai konstrukcijai, ir iespējams samazināt svaru un izmērus, kas ir ļoti svarīgi lidmašīnu dzinējiem. Kompresors ietver lāpstiņriteņus un virzošo lāpstiņu. Pēdējais var būt vai var nebūt regulēts.

Propellers

Šī daļa rada vilci, taču ātrums ir ierobežots. Par labāko rādītāju tiek uzskatīts līmenis no 750 līdz 1500 apgr./min, jo arpalielinās, efektivitāte sāks kristies, un paātrinājuma vietā dzenskrūve pārvērtīsies par bremzi. Šo parādību sauc par “bloķēšanas efektu”. To izraisa dzenskrūves lāpstiņas, kuras lielā ātrumā, griežoties, pārsniedzot skaņas ātrumu, sāk darboties nepareizi. Tāda pati ietekme tiks novērota, palielinot to diametru.

Turbīna

Turbīna spēj sasniegt ātrumu līdz divdesmit tūkstošiem apgriezienu minūtē, bet skrūve nespēs to saskaņot, tāpēc ir reduktors, kas samazina ātrumu un palielina griezes momentu. Reduktori var būt dažādi, taču to galvenais uzdevums neatkarīgi no veida ir samazināt ātrumu un palielināt griezes momentu.

Tieši šī īpašība ierobežo turbopropelleru izmantošanu militārajās lidmašīnās. Tomēr attīstība virsskaņas dzinēja radīšanai neapstājas, lai gan tā vēl nav veiksmīga. Lai palielinātu vilci, dažreiz turbopropelleru dzinējs tiek piegādāts ar diviem dzenskrūvēm. Tajā pašā laikā tie īsteno darbības principu, pateicoties rotācijai pretējos virzienos, bet ar vienas ātrumkārbas palīdzību.

Kā piemēru mēs varam uzskatīt D-27 dzinēju (turbopropenatoru), kuram ir divi skrūvju ventilatori, kas ar pārnesumkārbu piestiprināti pie brīvas turbīnas. Šis ir vienīgais šāda dizaina modelis, ko izmanto civilajā aviācijā. Bet tā veiksmīgā pielietošana tiek uzskatīta par lielu lēcienu, lai uzlabotu izskatītā veiktspējumotors.

Priekšrocības un trūkumi

Izcelsim plusus un mīnusus, kas raksturo turbopropelleru dzinēja darbību. Ieguvumi ir:

• viegls svars salīdzinājumā ar virzuļu blokiem;
• ekonomika salīdzinājumā ar turboreaktīvo dzinēju (pateicoties dzenskrūvei, efektivitāte sasniedz astoņdesmit sešus procentus).

Tomēr, neskatoties uz šādām nenoliedzamām priekšrocībām, reaktīvie dzinēji dažos gadījumos ir vēlamā iespēja. Turbopropelleru dzinēja ātruma ierobežojums ir septiņi simti piecdesmit kilometri stundā. Tomēr mūsdienu aviācijai ar to nepietiek. Turklāt radītais troksnis ir ļoti augsts, pārsniedzot Starptautiskās civilās aviācijas organizācijas pieļaujamās vērtības.

Tāpēc turbopropelleru dzinēju ražošana Krievijā ir ierobežota. Tos galvenokārt uzstāda lidmašīnās, kas lido lielos attālumos un ar mazu ātrumu. Tad pieteikums ir pamatots.

Tomēr militārajā aviācijā, kur lidmašīnu galvenās īpašības ir augsta manevrētspēja un klusa darbība, nevis efektivitāte, šie dzinēji neatbilst nepieciešamajām prasībām un šeit tiek izmantoti turboreaktīvie agregāti.

Tajā pašā laikā tiek izstrādāti virsskaņas propelleri, lai pārvarētu "bloķēšanas efektu" un sasniegtu jaunu līmeni. Iespējams, kad izgudrojums kļūs par realitāti, reaktīvie dzinēji tiks atmesti par labu turbopropelleriem un militārajā jomālidmašīnas. Bet šobrīd tos var saukt tikai par "darba zirgiem", nevis visspēcīgākajiem, bet stabili funkcionējošiem.