[PASTE_X]

Модель турбореактивного двигателя своими руками 70

Главная » Двигатель своими руками


Устройство реактивного двигателя

February 27, 2010

Устройство реактивного двигателя

Реактивный двигатель был изобретен Гансом фон Охайном (Dr. Hans von Ohain). выдающимся немецким инженером-конструкторм и Фрэнком Уиттлом (Sir Frank Whittle). Первый патент на работающий газотурбинный двигатель, был получен в 1930 году Фрэнк Уиттлом. Однако первую рабочую модель собрал именно Охайн.

2 августа 1939 года в небо поднялся первый реактивный самолет – He 178 (Хейнкель 178), снаряженный двигателем HeS 3, разработанный Охайном.

Устройство реактивного двигателя достаточно просто и одновременно крайне сложно. Просто по принципу действия: забортный воздух (в ракетных двигателях – жидкий кислород) засасывается в турбину, там смешивается с топливом и сгорая, в конце турбины образует т.н. “рабочее тело” (реактивная струя), которое и двигает машину.

Так все просто, но на деле – это целая область науки, ибо в таких двигателях рабочая температура достигает тысяч градусов по Цельсию. Одна из самых главных проблем турбореактивного двигателестроения – создание не плавящихся деталей, из плавящихся металлов. Но для того, что бы понять проблемы конструкторов и изобретателей нужно сначала более детально изучить принципиальное устройство двигателя.

Устройство реактивного двигателя

основные детали реактивного двигателя

В начале турбины всегда стоит вентилятор. который засасывает воздух из внешней среды в турбины. Вентилятор обладает большой площадью и огромным количеством лопастей специальной формы, сделанных из титана. Основных задач две – первичный забор воздуха и охлаждение всего двигателя в целом, путем прокачивание воздуха между внешней оболочкой двигателя и внутренними деталями. Это охлаждает камеры смешивания и сгорания и не дает им разрушится.

Сразу за вентилятором стоит мощный компрессор. который нагнетает воздух под большим давлением в камеру сгорания.

Камера сгорания выполняет еще и роль карбюратора, смешивая топливо с воздухом. После образования топливо воздушной смеси она поджигается. В процессе возгорания происходит значительный разогрев смеси и окружающих деталей, а также объемное расширение. Фактически реактивный двигатель использует для движения управляемый взрыв.

Камера сгорания реактивного двигателя одна из самых горячих его частей – её необходимо постоянно интенсивное охлаждение. Но и этого недостаточно. Температура в ней достигает 2700 градусов, поэтому её часто делают из керамики.

После камеры сгорания горящая топливо-воздушная смесь направляется непосредственно в турбину.

Турбина состоит из сотен лопаток, на которые давит реактивный поток, приводя турбину во вращение. Турбина в свою очередь вращает вал, на котором “сидят” вентиллятор и компрессор. Таким образом система замыкается и требует лишь подвода топлива и воздуха для своего функционироваия.

После турбины поток направляется в сопло. Сопло реактивного двигателя – последняя, но далеко не по значению часть реактивного двигателя. Оно формирует непосредственно реактивную струю. В сопло направляется холодный воздух, нагнетаемый вентиллятором для охлаждения внутренних деталей двигателя. Этот поток ограничивает манжету сопла от сверхгорячего реактивного потока и ее дает ей расплавится.

Отклоняемый вектор тяги

Сопла у реактивных двигателей бывают самые разные. Самым передовым считает подвижное сопло, стоящее на двигателях с отклоняемым вектором тяги. Оно может сжиматься и расширятся, а также отклонятся на значительные углы, регулируя и направляя непосредственно реактивный поток. Это делает самолеты с двигателями с отклоняемым вектором тяги очень маневренными, т.к. маневрирование происходит не только благодаря механизмам крыла, но и непосредственно двигателем.

Типы реактивных двигателей

Существует несколько основных типом реактивных двигателей.

Классический реактивный двигатель самолета F-15

Классический реактивный двигатель – принципиальное устройство которого мы описыали выше. Используется в основном на истребителях в различных модификациях.

Двухлопастной турбовинтовой двигатель

Турбовинтовой двигатель. В этом типе двигателя мощность турбины через понижающий редуктор направляется на вращение классического винта. Такие двигатели позволят большим самолетам летать на приемлемых скоростях и тратить меньше горючего. Нормальной крейсерской скоростью турбовинтового самолета считается 600—800 км/ч.

Турбовентиляторный реактивный двигатель.

Турбовентиляторный реактивный двигатель.

Этот тип двигателя является более экономичным родственником классического типа. главное отличие в том, что на входе ставится вентилятор большего диаметра, который подает воздух не только в турбину, но и создает достаточно мощный поток вне её. Таким образом достигается повышенная экономичность, за счет улучшения КПД.

Используется на лайнерах и больших самолетах.

Прямоточный воздушно-реактивный двигатель (Ramjet)

Прямоточный воздушно-реактивный двигатель

Работает без подвижных деталей. Воздух нагнетается в камеру сгорания естественным способом, за счет торможения потока об обтекатель входного отверстия.

Далее все происходит так же как в обычном реактивном двигателе – воздух смешивается с горючим и выходит в виде реактивной струи из сопла.

Использовался на поездах, самолетах, БЛА, и в боевых ракетах, а также на велосипедах и скутерах.

И напоследок – видео работы реактивного двигателя:

Картинки взяты из различных источников. Русификация картинок – Лаборатори 37.

Похожие записи:

При всей своей мощи и кажущейся невероятной сложности - ракетные и турбореактивные двигатели на самом деле имеют довольно простой принцип работы.

Самым простым является ракетный двигатель. Начнем с него.


Для того, чтобы работать в условиях космоса, ракетные двигатели должны иметь собственный запас кислорода для обеспечения сжигания топлива. Топливо-воздушная смесь впрыскивается в камеру сгорания, где происходит ее постоянное сжигание. Образующийся во время сгорания газ под очень большим давлением высвобождается наружу через сопло, создавая реактивную силу и заставляя ракетный двигатель, а вместе с ним и ракету двигаться в противоположном направлении.
Наглдный пример реактивной силы в повседневной жизни это обычный воздушный шарик. Если его надуть и отпустить, не завязывая, то шарик будет двигаться за счет реактивной силы, создаваемой вылетающим из него воздухом.

Турбореактивный двигатель (ТРД)

Турбореактивный двигатель (ТРД) работает по тому же принципу, что и ракетный, за исключением того, что в нем сжигается атмосферный кислород.

Сходства:
Топливо постоянно сжигается внутри камеры сгорания турбины. Освобождающийся через сопло газ создает реактивную силу.

Различия:
На выходе из сопла установлены несколко ступеней турбины, закрепленные на общем валу. проходя через лопатки турбин газ приводит их во вращение. Между колесами турбин установлены неподвижные направляющие лопатки, которые придаю определенное направление потоку газа на пути ко следующей ступени (колесу) турбины, что создает более эффективое вращение.

Вместе с турбиной на едином валу в передней части двигателя установлен компрессор, который служит для сжатия и подачи воздуха в камеру сгорания.

Турбовинтовой двигатель (ТВД).

Принцип работы точно такой же как и у ТРД, за исключением того, что на валу перед компрессором установлен редуктор, приводящий во вращение воздушный винт с более низкими оборотами, чем турбина.
Получение мощности, необходимой для вращения ротора компрессора и воздушного винта, обеспечивается турбиной с увеличенным числом ступеней, поэтому расширение газа в турбине происходит почти полностью и реактивная тяга, получаемая за счет реакции газовой струи, вытекающей из двигателя, составляет только 10–15% суммарной тяги, в то время как воздушный винт создает основное тяговое усилие (85–90%).

ТВД сочетают в себе преимущества ТРД на больших скоростях полета (способность создавать большую тягу при относительно небольшой массе и габаритах двигателя) и ПД на малых скоростях (низкие расходы топлива) и, обладая высокой топливной эффективностью, широко применяются в силовых установках имеющих большую грузоподъемность и дальность полета самолетов (летающих на скоростях 600–800 км/ч) и вертолетов.

Турбовентиляторный двигатель (ТВлД)

Этот двигатель является неким копромиссом между турбореактивным и турбовинтовым двигателем. У турбовентиляторного двигателя (ТВлД) на валу перед компрессором установлен вентилятор, имеющий большее количество лопаток, чем воздушный винт и обеспечивающий высокий расход воздуха через двигатель на всех скоростях полета, включая низкие скорости при взлете.

Поставьте такой опыт. Надуйте воздушный шарик, а потом, не завязывая, отпустите его. Шарик начнет беспорядочно летать по вашей комнате.

Какая сила движет шарик? Сила сжатого воздуха. Его молекулы, вылетая через отверстие в шаре, согласно третьему закону Ньютона, который гласит, что действие равно противодействию, толкают оболочку в обратную сторону. На этом же принципе работают и реактивные двигатели.

Рассмотрение их конструкций начнем с прямоточного воздушно-реактивного двигателя - ПВРД. Он имеет наиболее простую схему работы.

Представьте себе металлическую трубку, движущуюся в воздушном потоке. Передний край трубки вбирает в себя воздух, - это воздухозаборник. Из сопла - задней части трубки - выходят отработанные газы. Средняя часть - камера сгорания.

Для разгона попадающего в трубку воздуха сделаем в средней ее части маленькое отверстие и вставим в него тонкую трубочку - форсунку. Через форсунку будем впрыскивать в камеру какое-нибудь топливо (лучше всего керосин) и подожжем керосино-воздушную смесь электрическим разрядом.

Теперь все части ПВРД стали оправдывать свои названия. Воздухозаборник всасывает воздушный поток. В камере сгорания горит воздушно-топливная смесь. Температура газа при этом повышается, возрастает скорость его движения. Раскаленные газы с силой выбрасываются через сопло, создавая реактивную тягу.

ПВРД может работать лишь тогда, когда на входе имеется скоростной поток воздуха. Значит, стартовать с таким двигателем самостоятельно самолет не может. Его нужно предварительно разогнать.

Обычный самолет разгоняется при помощи воздушного винта. Но ведь таким винтом-пропеллером можно разогнать и поток воздуха на входе двигателя. Так появился ТРД - турбореактивный двигатель. Чтобы запустить его к компрессору присоединяют стартер, и компрессор создает первоначальный напор воздуха на входе. Затем уже начинает работать сам реактивный двигатель.

Теперь стартер можно и исключить, поскольку конструкторы предусмотрели в конструкции ТРД такую техническую хитрость. На пути раскаленных газов они поставили газовую турбину и соединили ее с компрессором единым валом. Выходящие газы вращают турбину, соединенный с ней компрессор нагнетает воздушный поток в камеру сгорания, топливно-воздушная смесь горит, горячие газы вытекают из сопла, и цикл повторяется.

С помощью мощного и компактного турбореактивного двигателя самолеты очень скоро превысили скорость звука. Тяга турбореактивного двигателя может быть увеличена путем дополнительного сжигания топлива в форсажной камере, расположенной между турбиной и реактивным соплом.

Турбореактивный двигатель: 1 - корпус; 2 - многоступенчатый компрессор; 3 - камера сгорания; 4 - двухступенчатая турбина; 5 - форсажная камера; 6 - ковшовые створки реверса; 7 - решетка реверса; 8- вторичное сопло; 9 - первичное сопло; 10 - вал компрессора высо-кого давления; 11 - вспомогательные механизмы двигателя; 12 - маслобак. Справа: схема различных авиационных реактивных двигателей: А. 1 - воздухозаборник; 2 - впрыск топлива; 3 - камера сгорания; 4 - сопло. Б. 1. -воздухозаборник; 2 - компрессор; 3 - камера сгорания; 4 - турбина; 5 - форсажная камера; 6 - сопло. В. 1 - воздушный винт; 2 - редуктор; 3 - камера сгорания; 4 - сопло. Г. 1 - компрессор второго контура; 2 - компрессор первого контура; 3 - камера сгорания; 4 - форсажная камера; 5 - сопло.

Турбореактивный двигатель: 1 - корпус; 2 - многоступенчатый компрессор; 3 - камера сгорания; 4 - двухступенчатая турбина; 5 - форсажная камера; 6 - ковшовые створки реверса; 7 - решетка реверса; 8- вторичное сопло; 9 - первичное сопло; 10 - вал компрессора высо-кого давления; 11 - вспомогательные механизмы двигателя; 12 - маслобак. Справа: схема различных авиационных реактивных двигателей: А. 1 - воздухозаборник; 2 - впрыск топлива; 3 - камера сгорания; 4 - сопло. Б. 1. -воздухозаборник; 2 - компрессор; 3 - камера сгорания; 4 - турбина; 5 - форсажная камера; 6 - сопло. В. 1 - воздушный винт; 2 - редуктор; 3 - камера сгорания; 4 - сопло. Г. 1 - компрессор второго контура; 2 - компрессор первого контура; 3 - камера сгорания; 4 - форсажная камера; 5 - сопло.

Однако такие двигатели далеко не всегда выгодны экономически. Для огромных транспортных самолетов, которые летают со скоростями 650-700 км/ч и поднимают в воздух одновременно десятки тонн груза, лучше использовать турбовинтовые двигатели - ТВД. Турбина может вращать и обычный воздушный винт. Для этого нужно удлинить вал, соединяющий ее с компрессором, добавить редуктор (см. Механизм), который снизит частоту вращения винта (иначе воздушный поток станет срываться с лопастей и пропеллер в основном будет вращаться вхолостую) .

Автохимия для автомобиля

Источники: http://lab-37.com/science_world/turbojet/, http://www.ingenerov.net/technichka/374-2009-08-25-20-08-55.html, http://www.freshdesigner.ru/bookstehnik-196.htm

Комментариев пока нет! Модель турбореактивного двигателя своими руками фото. Поделитесь новостью Модель турбореактивного двигателя своими руками с друзьями!
Модель турбореактивного двигателя своими руками 66
Модель турбореактивного двигателя своими руками 37
Модель турбореактивного двигателя своими руками 95
Модель турбореактивного двигателя своими руками 76
Модель турбореактивного двигателя своими руками 53
Модель турбореактивного двигателя своими руками 48
Модель турбореактивного двигателя своими руками 31
Модель турбореактивного двигателя своими руками 87
Модель турбореактивного двигателя своими руками 62
Модель турбореактивного двигателя своими руками 98
Модель турбореактивного двигателя своими руками 28
Модель турбореактивного двигателя своими руками 33
Модель турбореактивного двигателя своими руками 30
Модель турбореактивного двигателя своими руками 62
Модель турбореактивного двигателя своими руками 82
Модель турбореактивного двигателя своими руками 69
Модель турбореактивного двигателя своими руками 55
Модель турбореактивного двигателя своими руками 74
Модель турбореактивного двигателя своими руками 69
Модель турбореактивного двигателя своими руками 72