Что такое турбированный двигатель

Газотурбинный двигатель UGT 25000 Зоря — Машпроект

Трехвальный ГТД Компрессоры осевые. КНД – 9 ступеней, КВД – 9 ступеней Cтепень сжатия – 21,6 — 23,6:1 Камера сгорания трубчато – кольцевая, противоточная, 16 трубная, t3=1245ºC Турбины газогенератора – одноступенчатые Силовая турбина – 4 ступенчатая, частота вращения – 3000-3600, 4700 об/мин. Запуск – электростартерный U=380 В, N=210 (70 х 3) кВт Габаритные размеры – 6,4 х 2,5 х 2,7 м Масса – 16 т

В условиях по ISO 2314

На основе этого двигателя завод «Зоря-Машпроект» выпускает следующие энергоустановки:

 Простого цикла

Когенерационная

STIG

Установка типа «Водолей»

Комбинированная парогазовая установка

Примечания

1. ↑ .
2. ↑ Теория и расчёт воздушно-реактивных двигателей. Учебник для вузов. Авторы: В. М. Акимов, В. И. Бакулев, Р. И. Курзинер, В. В. Поляков, В. А. Сосунов, С. М. Шляхтенко. Под редакцией С. М. Шляхтенко. 2-е издание, переработанное и дополненное. М.: Машиностроение, 1987
3. ↑ Александр Грек. Человек, который купил космодром // Популярная механика. — 2017. — № 11. — С. 54.
4. ↑ Андрей Суворов. Ядерный след // Популярная механика. — 2018. — № 5. — С. 88-92.

«Минус» и «плюс» мотора

Газотурбинный агрегат способен вырабатывать большой момент, а значит повышенные показатели мощности. Для охлаждения сопутствующих элементов нет каких-либо устройств, поскольку соприкасающихся поверхностей мало. В то же время, подшипников используется не много, а качество деталей свидетельствует о надёжности и безотказности агрегата.

Отрицательный аспект, это дороговизна используемых материалов при изготовлении деталей и, как следствие, немалые вложения в починку механизма. Несмотря на недостатки, конструкция постоянно дорабатывается и совершенствуется.

Газотурбинный двигатель используют в авиации, на автомобилях установку применяют как эксперимент. Это произошло по причине постоянной потребности в охлаждении газов, поступающих на лопатки турбины. Это снижает полезное действие агрегата, увеличивая потребление горючего.

Главные преимущества мотора:

• Пониженная степень загрязнения выхлопных газов;
• Починка простая и лёгкая (не содержит расходных материалов);
• Отсутствие вибрации;
• Пониженный шум при эксплуатации агрегата;
• Повышенные характеристики импульса;
• Включение и отклик на педаль акселератора без задержек;
• Повышено соотношение мощности и веса.

Газотурбинный двигатель UGT 10000 Зоря — Машпроект

Трехвальный ГТД. Компрессоры – осевые, КНД -9 ступеней, КВД — 9 ступеней. Камера сгорания – трубчато-кольцевая, противоточная, 10 трубная. Турбины компрессоров – осевые одноступенчатые. Силовая турбина – осевая, 3 и 4 ступени. Запуск – раскруткой ротора ТКНД одним электростартером переменного тока длительной мощностью 30 кВт

В условиях по ISO 2314

Какое значение считается оптимальным?

Чтобы произошло переключение вида топлива, необходимо создание определенных условий. Главным фактором считается прогрев двигателя (а точнее охлождающей жидкости) до нужной температуры. Когда датчик температуры, расположенный на редукторе, зафиксирует необходимое температурное значение произойдет переключение на голубое топливо. В целях экономии, некоторые автомобилисты стараются уменьшить время переключения, чтобы двигатель быстрее перешел на газ.

В результате занижения температуры снизится и расход дорого топлива (бензина). Разумеется, раннее переключение на газ негативно сказывается на мембране редуктора. Но если все настроить правильно, и учитывать время года и температуру «за бортом», то можно немного снизить расход бензина без особых последствий.

Наилучшая температура перехода на газ

Почему профессиональные мастера всегда придерживаются определенных правил, не нарушают технологические требования? Чтобы в этом разобраться, необходимо понять несколько важных факторов.

Жидкий газ поступает в газовый редуктор, в котором происходит его преобразование, он превращается в пар. Такой переход из одного состояния в другое сопровождается серьезным понижением температуры. Она падает до – 40°С. Чтобы редуктор не замерз, а преобразование газа происходило в соответствии с технологическим процессом, редуктор необходимо предварительно прогреть.

Если уменьшить температуру переключения, редуктор хорошо не прогреется. Переход жидкого газа в парообразное состояние будет происходить недостаточно эффективно. Температура выходящего газа будет слишком низкой, его плотность не будет соответствовать установленной норме.

В результате таких действий до прогрева, двигатель начнет работать нестабильно:

• частые перебои;
• падение мощности;
• повышенный расход газа,
• пропуски зажигания;
• автомобиль двигается рывками.

Прогрев двигателя не требует обязательного движения автомобиля. Достаточно завести мотор и дать ему поработать несколько минут на холостых оборотах. Температура достигнет нужных значений, редуктор никогда не выйдет из строя.

Устройство и принцип работы агрегата

По своей конструкции движок не очень сложный, он представлен камерой сгорания, где оборудованы форсунки и свечи зажигания, которые необходимы для подачи горючего и добычи искрового заряда. Компрессор оснащен на валу вместе с колесом, обладающим особыми лопатками.

Помимо этого мотор состоит из таких составляющих как — редуктор, канал впуска, теплообменник, игла, диффузор и выпускной трубопровод.

Во время вращения компрессорного вала, воздушный поток, поступающий через канал впуска, захватывается его лопастями. После увеличения скорости компрессора до пятисот м в секунду, он нагнетается в диффузор. Скорость у воздуха на выходе диффузора снижается, но давление увеличивается. Затем воздушный поток оказывается в теплообменнике, где происходит его нагрев за счет отработанных газов, а после этого воздух подается в камеру сгорания.

Вместе с ним туда попадает горючее, которое распыляется через форсунок. После того как топливо перемешивается с воздухом, создается топливно-воздушная смесь, которая загорается благодаря искре получаемой от свечи зажигания. Давление в камере при этом начинает увеличиваться, а турбинное колесо приводится в действие за счет газов попадающих на лопатки колеса.

В итоге осуществляется передача крутящего момента колеса на трансмиссию авто, а отходящие газы выбрасываются в атмосферу.

Классификация авиационных двигателей

К авиационным двигателям относятся все типы тепловых машин, используемых как движители для летательных аппаратов авиационного типа, т. е. аппаратов, использующих аэродинамическое качество для перемещения, маневра и т. п. в пределах атмосферы (самолеты, вертолеты, крылатые ракеты классов «В-В», «В-3», «3-В», «3-3», авиакосмические системы и др.). Отсюда вытекает большое разнообразие применяемых двигателей — от поршневых до ракетных.

Авиационные двигатели (рис.1) делятся на три обширных класса:

• поршневые (ПД);
• воздушно-реактивные (ВРД включая ГТД);
• ракетные (РД или РкД).

Более детальной классификации подлежат два последних класса, в особенности класс ВРД.

По принципу сжатия воздуха ВРД делятся на:

• компрессорные, т. е. включающие компрессор для механического сжатия воздуха;
• бескомпрессорные:
  • прямоточные ВРД (СПВРД) со сжатием воздуха только от скоростного напора;
  • пульсирующие ВРД (ПуВРД) с дополнительным сжатием воздуха в специальных газодинамических устройствах периодического действия.

Класс ракетных двигателей ЖРД также относится к компрессорному типу тепловых машин, так как в этих двигателях сжатие рабочего тела (топлива) осуществляется в жидком состоянии в турбонасосных агрегатах.

Ракетный двигатель твердого топлива (РДТТ) не имеет специального устройства для сжатия рабочего тела. Оно осуществляется при начале горения топлива в полузамкнутом пространстве камеры сгорания, где располагается заряд топлива.

По принципу действия существует такое деление: ПД и ПуВРД работают по циклу периодического действия, тогда как в ВРД, ГТД и РкД осуществляется цикл непрерывного действия. Это дает им преимущества по относительным показателям мощности, тяги, массе и др., что и определило, в частности, целесообразность их использования в авиации.

По принципу создания реактивной тяги ВРД делятся на:

• двигатели прямой реакции;
• двигатели непрямой реакции.

Двигатели первого типа создают тяговое усилие (тягу Р) непосредственно — это все ракетные двигатели (РкД), турбореактивные без форсажа и с форсажными камерами (ТРД и ТРДФ), турбореактивные двухконтурные (ТРДД и ТРДДФ), прямоточные сверхзвуковые и гиперзвуковые (СПВРД и ГПВРД), пульсирующие (ПуВРД) и многочисленные комбинированные двигатели.

Газотурбинные двигатели непрямой реакции (ГТД) передают вырабатываемую ими мощность специальному движителю (винту, винтовентилятору, несущему винту вертолета и т. п.), который и создает тяговое усилие, используя тот же воздушно-реактивный принцип (турбовинтовые, турбовинтовентиляторные, турбовальные двигатели — ТВД, ТВВД, ТВГТД). В этом смысле класс ВРД объединяет все двигатели, создающие тягу по воздушно-реактивному принципу.

На основе рассмотренных типов двигателей простых схем рассматривается ряд комбинированных двигателей, соединяющих особенности и преимущества двигателей различных типов, например, классы:

• турбопрямоточных двигателей — ТРДП (ТРД или ТРДД + СПВРД);
• ракетно-прямоточных — РПД (ЖРД или РДТТ + СПВРД или ГПВРД);
• ракетно-турбинных — РТД (ТРД + ЖРД);

и многие другие комбинации двигателей более сложных схем.

Газотурбинный двигатель UGT 6000 Зоря — Машпроект

Трехвальный ГТД. Компрессоры – осевые, КНД — 8 ступеней, КВД — 9 ступеней. Камера сгорания – трубчато — кольцевая, противоточная, 10 трубная. Турбины компрессоров – осевые, одноступенчатые. Силовая турбина – осевая, 2x, 3х, 4х и 6-ти ступенчатая (в зависимочти от модификации). Запуск – раскруткой ротора ТКНД одним электростатером переменного тока длительной мощностью 30 кВт.

В условиях по ISO 2314

Принцип работы двигателя

Автомобильный двигатель такого типа представляет собой два агрегата: турбину с компрессией и газогенератор. Основное отличие газогенератора автомобильного двигателя от авиационного заключается в том, что газы после выхода из камеры сгорания попадают в турбину, которая собственно и запускает движение колес автомобиля. Основное преимущество – это наличие теплообменника, который снижает расход топлива и уменьшает шум от отработанных газов.

Использование подобной установки компенсирует отсутствие гидротраснформатора и поршневого двигателя. Потому необходимость использования сложных гидромеханических коробок передач отпадает, а также упрощается управление самим автомобилем.

Виды и срок службы турбокомпрессоров

Основным недостатком работы турбины является возникающий на малых оборотах двигателя эффект «турбоямы». Он представляет собой временную задержку отклика системы на изменение оборотов двигателя. Для устранения этого недостатка разработаны различные виды турбокомпрессоров:

• Система twin-scroll, или раздельный турбокомпрессор. Конструкция имеет два канала, которые разделяют камеру турбины и, соответственно, поток отработавших газов. Это обеспечивает более быстрое реагирование, максимальную производительность турбины, а также предотвращает перекрытие выпускных каналов.
• Турбина с изменяемой геометрией (с переменным соплом). Такая конструкция чаще используется на дизеле. Она предусматривает изменение сечения входа в колесо турбины за счет подвижности ее лопастей. Смена угла поворота позволяет регулировать поток отработавших газов, благодаря чему происходит согласование скорости отработавших газов и рабочих оборотов двигателя. На бензиновом двигателе турбина с изменяемой геометрией часто устанавливается на спортивных автомобилях.К минусам турбокомпрессоров можно отнести и небольшой срок службы турбины. Для бензиновых двигателей он в среднем составляет 150 000 километров пробега машины. В свою очередь, ресурс турбины дизельного двигателя несколько больше и в среднем достигает 250 000 километров. При постоянной езде на высоких оборотах, а также при неправильном подборе масла сроки эксплуатации могут сократиться в два или даже в три раза.В зависимости от того, как работает турбина, на бензиновом или дизельном двигателе, можно судить о ее исправности. Сигналом о необходимости проверки узла является появление синего или черного дыма, снижение мощности двигателя, а также появление свиста и скрежета. Для профилактики неисправностей необходимо вовремя менять масло, воздушные фильтры и регулярно проходить техобслуживание.

ПРЕИМУЩЕСТВА И НЕДОСТАТКИ ПРИМЕНЕНИЯ ТУРБОНАДДУВА

1. Турбокомпрессор широко используется ввиду простоты конструкции и хороших эксплуатационных параметров. Турбонаддув позволяет увеличить мощность двигателя на 20-35%. Двигатель, вырабатывая повышенные крутящие моменты на средних и высоких оборотах, увеличивает скорость и экономичность автомобиля.
2. Турбокомпрессор в большинстве случаев не может быть причиной неисправностей двигателя, так как его работа зависит от работоспособности газораспределительной, воздушной и топливной систем.
3. Двигатель с турбокомпрессором имеет меньший выброс вредных газов в атмосферу, так как вырабатываются дополнительные выхлопные газы в двигатель. У сгораемого топлива становится меньше отходов.
4. Происходит экономия топлива на 5-20%. В небольших двигателях энергия сжигаемого топлива используется эффективней, увеличивается КПД.
5. На высокогорных дорогах такие двигатели работают более стабильно и с меньшими потерями мощности, чем их атмосферные аналоги.
6. Турбокомпрессор сам по себе является глушителем шума в системе выпуска.

О НЕДОСТАТКАХ

У турбированных двигателей кроме возникновения явлений «турбояма» и «турбоподхват» есть и другие недостатки.
Обслуживание их дороже в сравнении с «классическими». При эксплуатации приходится применять моторное масло специального назначения — его приходится регулярно менять. Двигатель с турбокомпрессором перед пуском должен несколько минут проработать на холостых оборотах. Также сразу не рекомендуется глушить мотор до остывания турбины.

Плюсы и минусы двигателя

Газовая турбина, как и паровая, развивает большие обороты, что позволяет ей набирать хорошую мощность, несмотря на свои компактные размеры.

Охлаждается турбина очень просто и эффективно, для этого не нужно каких-либо дополнительных приборов. У нее нет трущихся элементов, а подшипников совсем немного, за счет чего движок способен функционировать надежно и долгое время без поломок.

Главный минус подобных агрегатов в том, что стоимость материалов, из которых они изготавливаются довольно высокая. Цена на ремонт газотурбинных двигателей тоже немалая. Но, несмотря на это они постоянно совершенствуются и разрабатываются во многих странах мира, включая нашу.

Газовую турбину не устанавливают на легковые автомобили, прежде всего из-за постоянной нужды в ограничении температуры газов, которые поступают на турбинные лопатки. Вследствие этого понижается КПД аппарата и повышается потребление горючего.

Сегодня уже придуманы некоторые методы, которые позволяют повысить КПД турбинных двигателей, например, с помощью охлаждения лопаток или применения тепла выхлопных газов для обогрева воздушного потока, который поступает в камеру. Поэтому вполне возможно, что через некоторое время разработчики смогут создать экономичный двигатель своими руками для автомобиля.

Среди главных преимуществ агрегата можно также выделить:

• Низкое содержание вредоносных веществ в выхлопных газах;
• Простота в обслуживании (не нужно менять масло, а все детали обладают износостойкостью и долговечностью);
• Нет вибраций, поскольку есть возможность запросто сбалансировать вращающейся элементы;
• Низкий уровень шума во время работы;
• Хорошая характеристика кривой крутящего момента;
• Заводиться быстро и без затруднений, а отклик двигателя на газ не запаздывает;
• Повышенная удельная мощность.

29.07.2017 12:42

Эксплуатация свободной силовой турбины весомо отражается на закономерностях влияния общих элементов двигателя, способах их регулирования. Кроме того, это оказывает влияние на конструктивные формы. Существенной для Т.д. является частота вращения свободной турбины.

Режим работы на форсаже воздушно-реактивного двигателя осуществляется с помощью дополнительной камеры сгорания, или ФКС, которая устанавливается за основной камерой сгорания и турбиной. Во время запуска форсажа происходит сжигание дополнительного горючего в ФКС, при этом происходит интенсивный нагрев рабочего тела, который приводит к увеличению скорости его истечения из сопла и росту тяги двигателя.

За счет жаропрочности и жаростойкости лопаток турбины температура газов за основной камерой сгорания лимитируется. Установив форсаж за турбиной дополнительной камеры сгорания можно обойти это ограничение. Главным недостатком данного решения является резкое падение экономичности конструкции установки двигателя.

Переход двигателя из обычного режима работы на форсаж производится лишь в том случае, когда необходимо энергично разогнать летательный аппарат или перейти на полет повышенной скорости. Форсаж незаменим при маневрах летательного средства, обходе ПВО, выходу из боя и в прочих ситуациях, где необходимо резко увеличить тягу двигателя.

ТУРБОВАЛЬНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ ВК-2500. TURBOSHAFT ENGINE VK-2500

ВОЕННО-ТЕХНИЧЕСКОЕ СОТРУДНИЧЕСТВО

09.08.2018 АО «ОДК-КЛИМОВ» ПРИЗНАНО ОКБ ГОДА ЗА СОЗДАНИЕ НОВОГО ВЕРТОЛЕТНОГО ДВИГАТЕЛЯ ВК-2500ПС-03

08.11.2018 ОДК ПРЕДСТАВИЛА В КИТАЕ НОВЕЙШИЙ РОССИЙСКИЙ ВЕРТОЛЕТНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ ВК-2500ПС-03

AIRSHOW CHINA 2018 – THE 12TH CHINA INTERNATIONAL AVIATION & AEROSPACE EXHIBITION

29.12.2018 «ВЕРТОЛЕТЫ РОССИИ» ПРОВЕЛИ В КИТАЕ ДЕМОНСТРАЦИОННЫЕ ПОЛЕТЫ МИ-171 С НОВЫМ ДВИГАТЕЛЕМ

AERO INDIA 2019 12-Я АВИАКОСМИЧЕСКАЯ ВЫСТАВКА ВОЕННО-ТЕХНИЧЕСКОЕ СОТРУДНИЧЕСТВО

17.05.2019 ОДК-КЛИМОВ РАЗРАБОТАНА ПРОГРАММА МОДЕРНИЗАЦИИ СИЛОВЫХ УСТАНОВОК ВЕРТОЛЕТНОЙ ТЕХНИКИ

ВОЕННО-ТЕХНИЧЕСКОЕ СОТРУДНИЧЕСТВО

26.11.2019 СЕРТИФИКАТ ТИПА РОССИЙСКОГО ВЕРТОЛЕТНОГО ДВИГАТЕЛЯ ВК-2500ПС-03 ВАЛИДИРОВАН В КОЛУМБИИ

ВОЕННО-ТЕХНИЧЕСКОЕ СОТРУДНИЧЕСТВО

21.01.2020 УЛУЧШЕНЫ РЕСУРСНЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ ДВИГАТЕЛЯ ВК-2500ПС-03

Общее описание устройства

В настоящее время такие агрегаты бывают двух типов. Первый вид – это поршневые или же двигатели внутреннего сгорания. Второй вид – воздушно-реактивные моторы. Кроме того, в качестве вертолетного двигателя может выступать еще и ракетный. Однако он обычно применяется не в качестве основного, а кратковременно включается в работу машины, когда необходима дополнительная мощность, к примеру, во время посадки или же взлета техники.

Раньше довольно часто использовались турбовинтовые двигатели для установки на вертолеты. У них была одновальная схема, однако они достаточно сильно стали вытесняться другими типами оборудования. Особенно сильно это стало заметно на многодвигательных вертолетах. На такой технике наиболее широкое распространение получили двухвальные турбовинтовые вертолетные двигатели с так называемой свободной турбиной.

Агрегат со свободно поршневым генератором

На сегодняшний день аппараты этого типа являются наиболее перспективными для авто. Устройство движка представлено блоком, который соединяет поршневой компрессор и 2-х тактовый дизель. В середине находится цилиндр с наличием двух поршней объединенных друг с другом с помощью специального приспособления.

Работа движка начинается с того, что воздух сжимается во время схождения поршней и происходит возгорание горючего. Газы образуются за счет сгоревшей смеси, они способствуют расхождению поршней при повышенной температуре. Затем газы оказываются в газо-сборнике. За счет продувочных щелей в цилиндр попадает пережатый воздух, помогающий очистить агрегат от отработанных газов. Затем цикл начинается заново.

Системы очистки воздуха

Оставшиеся 3 % пыли оседают на лопатках турбины в виде запекшегося шлака. Чтобы его удалить, конструкторы предусмотрели автоматическую программу вибрационной очистки. Следует заметить, что к воздухозаборникам можно подключать специальное оборудование для подводного вождения. Оно позволяет преодолевать реки глубиной до пяти метров.

Трансмиссия танка стандартная – механическая, планетарного типа. Включает две коробки, два редуктора, по два гидравлических привода. Имеется четыре скорости вперед и одна назад. Опорные катки обрезиненные. Гусеницы также имеют внутреннюю резиновую дорожку. Из-за этого танк Т-80У имеет весьма недешевую ходовую часть.

Натяжение осуществляется за счет механизмов червячного типа. Подвеска комбинированная, в ее состав входят как торсионы, так и гидравлические амортизаторы на трех катках.