Авиационный двигатель (далее А) тепловой двигатель для приведения в движение летательных аппаратов (самолетов, вертолетов, дирижаблей и др.). К А предъявляются весьма высокие требования: максимальная мощность (или тяга) в агрегате при минимальной массе, относимой к единице мощности (тяги), и минимальных габаритных размерах (особенно площади поперечного сечения, от которой зависит лобовое сопротивление); минимальный расход горючего и смазки на единицу мощности (тяги); надежность, длительность и простота эксплуатации при дешевизне производства. Процесс развития А проходил несколько стадий. Первым А был паровой двигатель на самолете А. Ф. Можайского (1885). Последующие А во всех странах конструировались на основе поршневого двигателя внутреннего сгорания.Основными факторами, обусловившими развитие А, были необходимость увеличения скорости и грузоподъемности самолета, требования к которым росли довольно быстро. В качестве базового был выбран бензиновый двигатель как наиболее легкий. Его совершенствование велось, с одной стороны, путем всемерного облегчения всех деталей за счет применения высокопрочных материалов и форсирования рабочего процесса (для чего была разработана конструкция нагнетателя для наддува двигателя), а с другой стороны, повышением кпд воздушного винта (для чего к двигателю, частота вращения которого все увеличивалась, присоединяли редуктор, снижавший частоту вращения винта для обеспечения максимального кпд). К 40-м гг. 20 в. поршневые А достигли предела своих возможностей на пути дальнейшего повышения скорости самолета встал звуковой барьер, для преодоления которого потребовалось резкое увеличение мощности А Такой скачок стал возможным в результате перехода к газовой турбине и реактивному двигателю.
Различные типы и классы самолетов требуют различных А как по мощности, так и по принципу создания тяги. Поэтому существующие А подразделяются (рис. 1) на винтовые, создаюшие тягу вращением воздушного винта, реактивные, в которых тяга возникает в результате истечения с большой скоростью рабочих газов из реактивного сопла. Комбинированные — турбовинтовые двигатели(ТВД)— основная тяга создается воздушным винтом, а довольно значительная дополнительная тяга (8—12 %) — за счет истечения продуктов сгорания (рис. 2).
Поршневые А лучших типов, достигшие высокой степени совершенства, обеспечивали скорость до 750 км/ч. Более высоких скоростей они не могли создать вследствие большой удельной массы (массы, приходящейся на единицу мощности) и необходимости в воздушном винте, кпд которого уменьшается с увеличением скорости полета. Поршневые А устанавливаются на самолетах с невысокими скоростями полета, соответственно 0,2—0,5 М (где М — М-число), т.е. 200—500 км/ч, а также на вертолетах, турбовинтовые А — на самолетах при скоростях полета соответствующих 0,5—0,8 М, т. е. 500—800 км/ч и на вертолетах. Первые турбореактивные двигатели(ТРД) (рис. 3), появившиеся в конце Великой Отечественной войны, позволили увеличить скорость до 960 км/ч.
Удельная масса поршневых А составляет 540—680 г/квт (400—500 г/л. с.); турбовинтовых А 140—400г/квт (100—300 г/л. с.); если отнести массу не к единице мощности, а к единице тяги, создаваемой воздушным винтом, то удельная масса будет меняться при изменении скорости полета вследствие изменения кпд винта, в то время как удельная масса турбореактивного двигателя в пределах скоростей до 750 км/ч практически остается постоянной (табл.). Это и делает турбореактивный А наиболее выгодным при больших скоростях полета.
Примерные значения удельной массы А — массы отнесенной к единице тяги (г/н) в зависимости от режима работы двигателя
Режим работы двигателя
Винтовые А
ТРД
поршневые
турбовинтовые
Взлетный режим
33
20
17
Крейсерский режим при скорости полета самолета
360 км/ч
57
35
17
750 км/ч
180
110
17
В 1965—1967 появились весьма легкие турбореактивные А для самолетов вертикального взлета и посадки (СВВП). Их удельная масса находится в пределах 6—7 г/н. На основе ТРД и ТВД разработаны т. н. двухконтурные турбореактивные двигатели (ДТРД) (рис. 4).Их особенностью является создание двух реактивных потоков: одного внутреннего, или центрального, из высокотемпературных продуктов сгорания, поступающих в реактивное сопло из газовой турбины, и второго, концентрически окружающего первый и состоящего из воздуха, который прогоняется компрессором второго контура.
Двухконтурные ТРД применяются на самолетах с дозвуковыми скоростями; благодаря малому расходу топлива они могут успешно конкурировать как с обычными ТРД, так и с ТВД.
Тяга ТРД при сверхзвуковых скоростях полета возрастает (рис. 5). Удельную массу турбореактивных А за период 1939—67 удалось существенно снизить (рис. 6).
Схемы турбореактивных А для дозвуковых и сверхзвуковых самолетов различны (рис. 7). При сверхзвуковых скоростях полета температура воздуха и газа в турбореактивных А весьма велика. Воздухозаборник, обеспечивающий наибольшее использование скоростного напора воздуха с минимальными потерями, необходимо выполнять с регулируемыми размерами и изменяемой формой. Для увеличения тяги А применяют форсажную камеру. При этом реактивное сопло выполняют также с регулируемыми размерами и формой.
А представляет собой автоматическую систему, которая позволяет освободить летчика от управления двигателем в полете. Автоматически поддерживаются на заданном уровне давление топлива, температура газов перед турбиной и другие параметры, независимо от высоты полета.
Дальнейшее развитие А предусматривает следующие основные направления, на которых концентрируются главные усилия конструкторов в разных странах, разрабатывающих А: обеспечение высоких скоростей и больших высот полета, а также непрерывное повышение грузоподъемности самолета, что требует создания А, развивающих большую тягу с наименьшим расходом топлива, с малой удельной массой и большим ресурсом работы (т. е. длительностью периода работы двигателя между ремонтами, выражаемого обычно в часах). Для этого приходится повышать температуру газа перед турбиной, что ведет к применению охлаждаемых сопловых и рабочих лопаток. С другой стороны, стремятся снизить расход энергии во всех элементах А, для чего требуется повышение кпд компрессоров, турбин, форсажных камер и т. п. Повысить температуру газов можно применением жаропрочных материалов ( для лопаток турбины и других деталей, соприкасающихся с высокотемпературными газами. Снижения удельной массы можно достигнуть использованием материалов с низкой плотностью ( бериллиевые сплавы). На крупные пассажирские и транспортные самолеты целесообразно устанавливать двухконтурные А с форсажной камерой, обеспечивающие большой диапазон скоростей полета, и двухконтурные А со степенью двухконтурности (т. е. соотношением температуры первого и второго контуров) 6—8 для получения больших значений тяги при высокой экономичности.
Лит.: Иноземцев Н. В., Авиационные газотурбинные двигатели. Теория и рабочий процесс, М., 1955; Теория реактивных двигателей, М., 1958; Конструкция авиационных газотурбинных двигателей, М., 1961; Скубачевский Г. С., Авиационные газотурбинные двигатели. Конструкция и расчет деталей, 2 изд., М., 1965; "Авиация и космонавтика", 1963, № 3, с. 6—13; 1966, № 2, с. 60—64; 1967, № 7, с. 57—61.
С. К. Туманский, Г. С. Скубачевский.
Для поиска, наберите искомое слово (или его часть) в поле поиска
Новости 25.07.2021 19:45:33
19:32 В США умер известный комик Джеки Мейсон 19:27 Власти США задумались о новых санкциях против Белоруссии 19:12 В США заговорили о необходимости третьей дозы вакцины от COVID-19 19:10 На авиасалоне МАКС подписали контрактов на миллиарды рублей 19:02 Курс биткоина резко превысил 34 тысячи долларов 18:50 Петр Ян отреагировал на обещание Стерлинга уничтожить его в реванше 18:42 Иммунолог оценил вероятность появления «лямбда»-штамма COVID-19 в России 16:05 Раскрыто сравнимое с инсультом влияние коронавируса на интеллект человека 16:19 Назван новый тип умирающих от коронавируса пациентов Больше новостей СегодняКонвейер ужаса и боли. Уникальные снимки из немецкого концлагеря, в котором погибли тысячи жителей СССР СегодняСиловые структуры «Он был стратегом воровской войны» Как убийство советника Деда Хасана навсегда изменило криминальный мир Москвы Сегодня«Год горя и одиночества» Пустота и попытки пережить смутные времена: лучшие фотографии мира, снятые на iPhone 18:41 Москва стала лидером в Европе по загруженности гостиниц 18:27 Появились подробности драки на выставке современного искусства в Архангельске 18:44 В Забайкалье восстановленный мост на Транссибе пересекли первые грузовые поезда 24 июля 2021Бывший СССР «Мусор с советским менталитетом» В Прибалтике опять воюют с русским языком. Почему его считают угрозой для Европы? СегодняКультура «Без тревоги она бы умерла» История пациентки, которая не могла жить без постоянного страха, волнения и стресса 18:09 Выступавшая за СССР гимнастка Чусовитина завершила карьеру на Олимпиаде в Токио 18:08 Покупатели Ford Bronco массово жалуются на проблемы с крышей 18:31 Москвич развел костер на балконе новостройки 24 июля 2021Россия «Эта война никому нахрен не была нужна» Как разгоралась первая чеченская и кто помешал победе оппозиции над Дудаевым Сегодня«Туристы сюда точно не поедут» Как московские атеисты восстанавливают храмы на Русском Севере 18:05 Bugatti отреставрировала и продала первый Veyron Grand Sport 18:07 Aston Martin переведёт суперкары на электричество 18:21 В России задумались о бесплатных лекарствах для людей с болезнями сердца СегодняВидео: самый крутой Mercedes Sprinter, роскошный, как дворец Как вложить 16 миллионов и превратить обычный вэн в Maybach 23 июля 2021Спорт Валерий Карпин возглавил сборную России по футболу. Чем известен новый тренер и почему выбрали именно его? 18:02 Дженнифер Лопес подтвердила воссоединение с Беном Аффлеком 18:06 Audi сохранит фирменную решётку радиатора на всех электромобилях 17:58 В ЛНР заявили об обстрелах со стороны ВСУ 24 июля 2021«Мы страдаем молча» Трансгендеры в Азии переживают тяжелые времена. Как пандемия перевернула их жизнь? 23 июля 2021Россия без флага, японский колорит и пустые трибуны. Самые яркие моменты церемонии открытия Олимпийских игр в Токио 17:50 Крупный пожар в историческом доме в центре Санкт-Петербурга попал на видео 18:05 Американский рэпер купил собственную планету 17:32 Disney впервые введет небинарного персонажа в свой мультфильм 24 июля 2021Культура «На меня смотрели как на сумасшедшего» Чистое поле, диджеи-голограммы и техно: как россиянин придумал главный рейв лета 24 июля 2021Моя страна Свадьбы, похороны и медведи. Как выглядят самые странные обычаи народов России 17:39 Россия поднялась на пятое место в медальном зачете после второго дня Олимпиады 17:42 В Харькове продавщица отказалась обслуживать говорящую по-украински клиентку 17:16 На Украине предрекли становление газа роскошью из-за «Северного потока-2» 23 июля 2021Экономика Искусственное мясо захватывает мир. Почему Россия оказалась к этому не готова? 24 июля 2021Ferrari Testarossa из «Полиции Майами»: что с ней теперь? Суперкар 80-х, на котором ездил легендарный кинополицейский 17:08 Сборная США по баскетболу проиграла на Олимпиаде впервые с 2004 года 17:31 Жителей одного из районов Москвы не пустили в дом тараканы 16:52 Москвичам рассказали об опасности прохладительных напитков при купании в жару 22 июля 2021Россия «Нашел себе тайное место» История россиянина, который рискнул плавать в реках Москвы 23 июля 2021Спорт «Мы едем бороться!» В Токио стартуют Олимпийские игры. У кого из российских спортсменов есть шансы завоевать золото? 16:55 Выставка современного искусства в российском городе закончилась массовой дракой 17:06 Диетолог дала совет россиянам по выбору рыбных консервов 16:45 Появилась запись допроса подозреваемого в избиении министра в Амурской области 21 июля 2021Культура Дядя и хрюша. Как Николас Кейдж вновь удивляет человечество в триллере о похищении свиньи 23 июля 2021Наука и техника Нечем дышать. Как кислород влияет на агрессивность раковых опухолей 16:47 Пляжи Сочи снова открылись для купания 16:44 Стали известны размеры ежегодной денежной помощи США Украине 16:41 Начались испытания таблеток от COVID-19 23 июля 2021Культура Ничего себе поездочка. Каким получился новый хоррор создателя «Шестого чувства» про отпуск на проклятом пляже? 20 июля 2021Мир Утрата ценностей. Что заставило Польшу и Венгрию пойти против всей Европы и начать борьбу с ЛГБТ и либералами? 16:32 Молодой человек спрыгнул с 30-метровой высоты ради «лайков» 16:25 Захарова избила манекен с надписью press и объяснилась 16:12 Танец Ольги Бузовой в московском клубе впечатлил пользователей сети 22 июля 2021Мир 10 лет назад Андерс Брейвик убил 77 человек. Почему его идеи до сих пор вдохновляют последователей? 21 июля 2021Бывший СССР Год назад белорусы решили устроить революцию. Что стало с лидерами оппозиции, которые не смогли свергнуть Лукашенко? 16:15 В ЛНР открыли ответный огонь по украинским силовикам 15:54 Российская тхэквондистка завоевала серебро на Олимпиаде в Токио 15:52 Гинеколог объяснил пользу вакцинации от COVID-19 для беременных 23 июля 2021Моя страна «Люди начали искать глубокие смыслы» Как Никола-Ленивец полюбился туристам, рейверам и ценителям искусства 22 июля 2021Россия «Глупо думать, что найдут разбитую пробирку» Почему в мире снова заговорили об утечке коронавируса из лаборатории? 15:20 Москвич принуждал делать закладки с наркотиками собственного ребенка 15:30 Следователи задержали подозреваемого в убийстве министра связи Амурской области 15:50 Московские строители устроили «тихий час» под окнами жилых домов 22 июля 2021Интернет и СМИ Спецслужбы прослушивают смартфоны главных людей на планете. Среди жертв шпионажа Макрон, Дуров, премьер-министры и короли 21 июля 2021Наука и техника «Их расстреливали без суда» Почему сто лет назад советская власть травила народ газом и брала детей в заложники 15:24 Доктор Мясников сравнил противников вакцинации с геями 15:42 Меган Маркл посоветовали помириться с королевской семьей 15:17 Российская рапиристка завоевала серебро на Олимпиаде в Токио 22 июля 2021Рабы, расисты и супергерои: 20 лучших сериалов, вышедших в 2021 году 21 июля 2021Восточные ковбои, горы Кавказа и мистические деревни: невероятные красоты России в знаменитых на весь мир фильмах 15:13 Дело о гибели министра Амурской области после избиения на турбазе передали в СКР 23 июля 2021Забытые концепты: Lancia Fulvia Coupe Лучшая Lancia XXI века, которая появилась не в то время и не в том месте
