6 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Авиамодели двигатели расход топлив

Расчет потребного на полет топлива

Удельный расход топлива

— отношение расхода топлива (на единицу расстояния или времени) к мощности или к тяге. Используется как характеристика топливной эффективности двигателей а также транспортных средств в грузопассажирских перевозках. Единица измерения удельного расхода топлива зависит от выбора единиц для параметров, входящих в определение (объём или масса топлива, расстояние или время, мощность или тяга). Например: удельный расход топлива — 166 /(л.с.·), удельный расход топлива на крейсерском режиме — 0,649 кг/(кгс·).

У разных типов двигателей

Бензиновый двигатель способен преобразовывать лишь около 20—30 % энергии топлива в полезную работу (КПД = 20—30 %) и, соответственно, имеет высокий удельный расход топлива. Дизельный двигатель обычно имеет КПД 30—40 %, дизели с турбонаддувом и промежуточным охлаждением — свыше 50 %. Например, дизель MAN B&W S80ME-C7 при КПД 54,4 % тратит всего 155 г топлива на полезную работу в 1 кВт·ч (114 г/(л.с.·ч))[1].

Дизельные двигатели

  • Беларус-1221 — на тракторе установлен шестицилиндровый рядный дизельный двигатель с турбонаддувом. Удельный расход топлива при номинальной мощности — 166 г/(л.с.·ч);
  • К-744 (трактор) — удельный расход топлива при номинальной мощности — 174 г/(л.с.·ч);
  • Wärtsilä-Sulzer RTA96-C (Вяртсиля-Зульцер
    Серия двухтактных турбокомпрессорных дизельных двигателей) — 171 г/(кВт·ч) (126 г/(л.с.·ч) (3,80 л/с))

Газотурбинные двигатели

  • газотурбинный агрегат МЗ с реверсивным редуктором (36 000 л.с., 0,260 кг/(л.с.·ч), ресурс 5000 ч) для больших противолодочных кораблей;
  • двигатели второго поколения М60, М62, М8К, М8Е с повышенной экономичностью (0,200—0,240 кг/(л.с.·ч)) [2].

Авиационные двигатели

  • АШ-82 — удельный расход топлива 0,381 кг/(л.с.·ч) в крейсерском режиме;
  • АМ-35А — удельный расход топлива 0,285—0,315 кг/(л.с.·ч);
  • М-105 — удельный расход топлива 0,270—0,288 кг/(л.с.·ч);
  • АЧ-30 — дизельный авиационный двигатель, удельный расход топлива составляет 0,150—0,170 кг/(л.с.·ч).

Расход топлива у разных самолётов

Советские самолёты

ОКБ Туполева
  • Ту-134А 3500 кг/ч
  • Ту-154А/Б/Б-2 6200 кг/ч
  • Ту-154М 5500 кг/ч. за первый час взлёта и набора высоты, следующие часы по 4200-4700 кг/ч.
  • Ту-204-100 3600 – 4000 кг/ч.
  • Ту-204-120 3300 кг/ч.
  • Ту-214 3200 кг/ч.
  • Ту-334 1й час 2200 кг., следующие часы по 1600 кг/ч.
ОКБ Ильюшина
  • Ил-62 1й час 8000 кг, следующие 7000-6000 кг/ч, последний 5000 кг
  • Ил-76 8000 кг ч
  • Ил-86 10800-11500 кг/ч
  • Ил-96-300 1й час 8300 кг, следующие 7500 кг/ч, два последних 5000 кг
  • Ил-96-400 1й час 8600 кг, следующие 7900 кг/ч, два последних 5500 кг
  • Ил-114 1й час 650 кг, следующие 550 кг
ОКБ Яковлева
  • Як-40 1150 кг/ч
  • Як-42 2350-3150 кг/ч
ОКБ Антонова
  • Ан-3 250 кг/ч
  • Ан-12 2500 кг/ч
  • Ан-22

9500кг/ч на взлете, двигатель НК-12МА

  • Ан-24 1-й час 1200 кг/ч, потом 800 кг/ч
  • Ан-26 1000кг/ч
  • Ан-32 1000 кг/ч
  • Ан-38-100 360 кг/ч
  • Ан-38-200 350 кг/ч
  • Ан-74ТК-200 1714 кг/ч
  • Ан-74ТК-300 1565 кг/ч
  • Ан-124-100 примерно 17000 кг/ч первый час полета, каждый последующий 12600 кг/ч
  • Ан-140 560 кг/ч
  • Ан-148-100 1500 кг/ч

Зарубежные самолёты

Боинг

4700 кг/ч Pratt & Whitney F117-PW-100 C-5 Galaxy Двигатель TF39-GE-1C 0,715/кгс

10000 кг/ч Модификация C-5M Двигатель CF6-80C2 0.307 – 0.344/кгс Model CF6-80C2

Макдонелл Дуглас
  • MD-83 3400 л/ч Двигатель Pratt & Whitney JT8D-219
Локхид Мартин

2300 кг/час Двигатель Allison T56-A-15 C130-E на рулении

1370 Первый час

3250 кг/час далее

Евросоюз
  • Fokker 50 Расход топлива 800 л/ч Двигатель P&W 125 B
Аэробус
  • A310 4000-5008 кг/час
  • A320 — 2200 кг/час
Характеристическое времяШаг винта >>>

В авиации

Для авиационных двигателей в качестве показателя топливной эффективности используется килограмм топлива на килограмм-силу в час

. Для форсированных двигателей это приблизительно соответствует: 0,77 кг/(кгс·ч) (двигатель РД-33 самолёта МиГ-29), 1,95 кг/(кгс·ч) для двигателя НК-22 самолёта Ту-22М2, 2,08 кг/(кгс·ч) для двигателя НК-25 самолёта Ту-22М3 (для последнего — около тонны керосина в минуту на каждый двигатель на форсаже).[
источник не указан 577 дней
]

Для характеристики топливной эффективности самолётов гражданской авиации используется и другое выражение — отношение расхода топлива на 1 км расстояния к количеству пассажиров, которое часто также называется удельным расходом топлива. Единица измерения — грамм на пассажиро-километр

Сравнение аналогов среднемагистральных пассажирских самолётов[3]:

Ту-204Аэробус A321Боинг 757-200Ту-154М
Пассажировместимость, чел.212220235180
Максимальная взлётная масса, т107,589108,8102
Максимальная коммерческая нагрузка, т2121,322,618
Крейсерская скорость, км/ч850900850950
Требуемая длина ВПП, м2500250025002300
Топливная эффективность, г/(пасс.·км)19,318,523,427,5
Стоимость, млн. долл. США35 (2007 год)87-92 (2008 год)80 (2002 год)15 (1997 год)

У сверхзвукового Ту-144 этот показатель составлял примерно 100 г/(пасс.·км).

Расчет потребного на полет топлива

Потребное на полет топливо рассчитывается после определе­ния общей продолжительности полета. Его цель — определить ми­нимальную заправку вертолета топливом для выполнения полет­ного задания, а если заправка топливом известна — определить ожидаемый его остаток после посадки и резерв летного времени. Расчет выполняется экипажем (летчиком) в период предваритель­ной подготовки к полету без учета ветра, а в период предполетной подготовки может уточняться с учетом прогностического ветра. Контролируется расчет штурманом подразделения. При вылете с промежуточного аэродрома расчет выполняется перед вылетом.

Исходными данными для определения потребного топлива яв­ляются: высота и скорость полета, общая продолжительность по­лета, взлетная масса вертолета, километровый расход топлива для нормальной взлетной массы и режима максимальной дальности, гарантийные запасы топлива для компенсации возможных откло­нений фактических условий полета (технических, навигационных, тактических) от расчетных, запас топлива на повторный круг. В учебных полетах предусматривается также гарантийный остаток топлива. Расчет целесообразно выполнять для высоты 100 м и нормальной взлетной массы, т. е. наиболее часто встречающихся условий полетов вертолетов. В случае выполнения полета на боль­шей высоте расход топлива будет несколько меньший, это еще больше повысит гарантию безопасности полета по топливу.

Если заданная воздушная скорость полета отличается от наи­выгоднейшей, вносят поправку в километровый расход топлива, так как отклонение скорости полета от табличного значения в ту или другую сторону на 10% ведет к его увеличению примерно на 3%.

Километровый расход топлива q для нормальной взлетной мас­сы и режима максимальной дальности выбирается из инструкции экипажу вертолета (таблицы километровых и часовых расходов топлива).

Определение потребного на полет топлива по часовому расхо­ду рассмотрим на примере.

Вертолет Ми-8Т, взлетная масса вертолета тВЗл=11100 кг, гарантийный остаток топлива после посадки 200 кг, заданная воз­душная скорость полета 200 км/ч, общая продолжительность по­лета 1 ч 20 мин. Определить потребное на полет топливо ТС-1.

Расчет выполняется в такой последовательности:

— выбираем из таблицы километровых и часовых расходов топлива, имеющейся в инструкции экипажу вертолета, для высо­ты 100 м километровый расход топлива q = 2,94 кг/км;

— так как заданная воздушная скорость 200 км/ч меньше наивыгоднейшей, указанной в таблице, на 10%, расход топлива увеличиваем на 3%, тогда q’ = 3,028 кг/км;

— определяем часовой расход топлива Q для заданной скоро­сти полета: Q = q’V = 3,028-200 = 605 кг/ч;

— определяем часовой расход топлива с учетом гарантийных запасов на разброс технических характеристик двигателей и вер­толета, изменение ветра и ошибки в его определении, изменение метеорологической и навигационной обстановки. Допустим, что в сумме эти запасы составляют 10%. Тогда часовой расход топлива с учетом гарантийных запасов Q’ = 1,1 Q = 1,1 -605 = 666 кг/ч (или 860 л/ч);

— определяем количество топлива, необходимое на выполне­ние полета заданной продолжительности: Q’ /0бщ = 666 • 80/60 = = 888 кг;

— учитываем расход топлива на земле при запуске, опробо­вании двигателей и рулении W3 = 30 кг, расход топлива на воз­можный повторный круг WKр = 60 кг, гарантийный остаток топ­лива после посадки Wro = 200 кг и невырабатываемый остаток топлива Wнев = 20 кг.

Читать еще:  Вакуумные схемы двигателей 402

С учетом всех этих элементов потребное на полет топливо оп­ределяется по формуле

^потр = Wз Wпол Wкр — f — WVo №нев —

= 30 + 888 + 60 + 200 + 20 = 1198 кг.

Для пользования топливомером в полете переводим массу топ­лива из килограммов в литры с учетом плотности заправленного топлива (р = 0,775 кг/л) по формуле

кг/р, кг/л = 1198/0,775 = 1544 л.

Для контроля за расходом и остатком топлива в полете при необходимости заполняется бланк инженерно-штурманского рас­чета, а в верхней его части строится профиль полета с отметками основных точек маршрута (рис. 11.7). Расстояние и время полета по этапам переносится из бортового журнала. Расход топлива Q’ по участкам в зависимости от их продолжительности определяется

ИНЖЕНЕРНО — ШТУРМАНСКИЙ РАСЧЕТ ПОЛЕТА
Посадка
ИО Цель ИПОМ ППМ
10
км Земля20
4047
минд+914
110
км/ч
140
км/ч
-100
Часовой расход толл.,0 л/ч060

на НЛ-10М (рис. 11.8), исходя из найденного часового расхода топлива с учетом гарантийного запаса.

Графу «Остаток топлива, л» целесообразно заполнять с конца, так как это позволяет против каждого пункта проставить мини­мальный остаток топлива в данной точке, а в полете — контроли­ровать, чтобы фактический остаток был не меньше указанного в графе для каждого пункта. Если фактический остаток больше ука­занного в графе, безопасность полета по топливу обеспечивается. В нашем примере остаток топлива после посадки 285 л (260 л — гарантийный и 25 л — невырабатываемый).

Рис. 11.8. Расчет потребного -.—/г I топлива на НЛ-10М «» yj”l ^

Для ускорения расчетов потребного топлива на полет любой продолжительности элементы, которые будут иметь место в каж­дом полете, можно свести в одну сумму (расход топлива на зем­ле, на повторный круг, гарантийный и невырабатываемый оста­ток). В данном случае их сумма равна 310 кг.

По часовому расходу топлива легко найти потребное топливо на полет любой продолжительности. Допустим, общая продолжи­тельность полета 45 мин. Тогда Гпол = 666 • 45/60 = 500 кг. По­требное на данный полет топливо Гпотр = 500 + 310 = 810 кг.

Резерв топлива определяется исходя из разницы фактически заправленной массы топлива и потребной. При этом в резерв включается гарантийный остаток топлива, если он был преду­смотрен, т. е.

Грез = Гзапр — Г„0тр + ^ГО ——————- ГНеВЫр.

Если фактическая заправка топливом в рассмотренных выше примерах ТГзапр = 1320 кг, то при продолжительности полета 1 ч 20 мин и 0 ч 45 мин резерв топлива соответственно будет: для t = 1 ч 20 мин Грез = 1320—1198 + 200 — 20 = 302 кг; для t = 0 ч 45 мин Грез = 1320 — 810 + 200 — 20 = 690 кг. Резерв летного времени определяется исходя из резерва топ­лива и его часового расхода с учетом предусмотренных запасов. Формула для расчета следующая: /рез = Грез/ф’, ключ для ре­шения на НЛ-10М показан на рис. 11.9.

Рис. 11.9. Расчет резерва лет — — fr —І——————-

ного времени на НЛ-10М «v»™1 і

При резерве топлива 302 кг ^рез = 0 ч 27 мин, при 690 кг — tрез = 1 ч 02 мин.

Для определения возможностей по перевозке груза и пассажи­ров при отсутствии инструкции экипажу вертолета можно вос­ пользоваться понятием «полная нагрузка вертолета» (тполн), ко­торая определяется как разность между взлетной массой верто­лета гавзл и массой снаряженного вертолета тсн. Тогда тпоЛн =

В снаряженный вертолет входит постоянно установленное обо­рудование, масло во всех системах вертолета, экипаж. Если мас­са снаряженного вертолета Ми-8Т тсн = 7380 кг, то при нормаль­ной взлетной массе нагрузка будет тПолн = 11100 — 7380 = = 3720 кг. В полную нагрузку входит потребное на полет топли­во, масса груза и дополнительного оборудования, взятого на вер­толет для перевозки конкретного груза. Масса груза и оборудо­вания К нему определяется ПО формуле /Пгр = /Пполн— Гпотр.

В рассмотренных выше примерах при продолжительности поле­та 1 ч 20 мин и 0 ч 45 мин груза можно взять соответственно 3720—1198 = 2522 кг и 3720—810 = 2910 кг.

Если масса заправленного топлива больше потребной, для оп­ределения наибольшей массы перевозимого груза необходимо из полной нагрузки вычесть массу имеющегося на вертолете топли­ва. Такая методика расчета может быть использована при загруз­ке вертолета на промежуточном аэродроме, когда надо опреде­лить возможности вертолета и по топливу, и по перевозке груза, а инструкцией экипажу вертолета или готовыми данными расче­тов воспользоваться не представляется возможным.

Когда длина маршрута превышает 75% практической дально­сти для заданного режима полета, старшим штурманом полка сов­местно с заместителем командира полка по ИАС выполняется ин­женерно-штурманский расчет полета по данным, изложенным в главе «Расчет дальности, радиуса и продолжительности полета» инструкции экипажу вертолета. Ими же могут быть выполнены варианты расчетов для полета с неполной заправкой топлива и полета с переменным профилем. В этом случае летный состав мо­жет использовать эти данные в готовом виде.

Похожие записи:

  • Tеплый пол под плитку в вашей квартире
  • Обзор «Лады Весты» с вариатором
  • Тёплые полы для квартиры
  • ЕГЭ – особенности и специфика
  • В жилом доме рухнули четыре плиты
  • Теплый пол Теплолюкс

Удельный расход топлива автомобилей

Наиболее низким удельным расходом топлива обладают грузовики среднего и крупного тоннажа. При весе порой более 50 тонн их расход может составлять менее 40 л/100 км. В то же время, легковые машины, обладая куда меньшим весом, могут потреблять горючего немногим меньше.[источник не указан 577 дней

] Ниже в таблице даны примеры удельного расхода.

Какая разница между топливом для автомоделей и топливом для авиамоделей и почему нельзя использовать

Ответ: Топливо- один из важный факторов, от которых зависит работа двигателя. Двигатели на авто и на авиа работают на разных режимах и в различных условиях. Поговорим о них чуть подробнее, посмотрим, чем они отличаются друг от друга и как же избежать нежелательных поломок, связанных с неправильным использованием топлива.

Автомодельные и судовые

Двигатели внутреннего сгорания 2-х тактные и работают в пределах 25000-40000 об/мин. Из-за особенностей конструкции модели и области применения, они подвержены достаточно высоким температурным нагрузкам. Причина этого- недостаток охлаждения. Соответственно, отсюда образуются основные требования, предъявляемые к топливу: содержание синтетического масла, которое хорошо выдерживает высокие обороты, не теряя свои свойства.

Двигатели внутреннего сгорания 2-х тактные и работают в пределах 10000-15000 об/мин. Особенности конструкции моделей и области применения таковы, что двигатели хорошо обдуваются потоком воздуха и, соответственно, менее подвержены температурным нагрузкам. Благодаря этой особенности, в топливе для самолетов чаще всего применяют касторовое масло. Оно обладает отличными смазочными характеристиками и позволяет двигателю работать на пределе в таком диапазоне оборотов и температур.

Двигатели 2-х тактные и работают в диапозоне 15000-20000 об/мин. Ситуация здесь аналогична ситуации с двигателями в автомоделях: двигатели имеют недостаточное охлаждение и высокие нагрузки. В вертолетном топливе также применяется синтетическое масло, но в меньшей пропорции, чем в автомобильном топливе.

Особенность 4-х тактных двигателей заключается в том, что у них более низкие обороты- 7000-10000 об/мин. Это обеспечивает больший крутящий момент и рабочий такт через один, в отличие от 2-х тактных- в них вспышка происходит в каждый такт. Вывод напрашивается сам собой: рабочая температура таких двигателей значительно ниже, чем у 2-х тактных.

Топливо таких двигателей обычно имеет в своем составе касторовое масло. Однако, оно, конечно, применяется в меньшей пропорции, чем для самолетных 2-х тактных двигателей.

Важной составляющей топлива для радиоуправляемых моделей с ДВС является нитрометан- бесцветная жидкость, имеющая запах горького миндаля. Нитрометан существенно повышает горючесть топлива. Соответственно, это увеличивает мощность двигателя и, как следствие, — температуру двигателя. Так же повышение нитрометана в определенных пределах улучшает устойчивость работы двигателя на холостых оборотах. Количество нитрометана всегда выражается в процентах. Для самолетного топлива эта отметка составляет от 5% до 20%, для вертолетного от 15% до 30%, для катеров и автомоделей от16% до 30%. Эти параметры рекомендуется учитывать при выборе топлива. Не забывайте также основываться при выборе топлива на типе модели и области ее эксплуатации.

Читать еще:  Я поменял двигатель что нужно из документов

Использование топливо подходящего типа- залог успешной работы двигателя и длительность его ресурса, а также долгий срок эксплуатации. Из нашей статьи видно, что каждый вид топлива создан специально для каждой модели, основываясь на ее характеристиках и учитывая все ее возможные нагрузки. Поэтому не удивляйтесь, если вам придется долго ремонтировать двигатель своей новой автомодели или покупать новый вследствие того, что вы залили в нее самолетное топливо.

Расход топлива и объем двигателя

Многих автолюбителей волнует вопрос – как связаны расход топлива и объем двигателя. Казалось было логично, что если больше объем двигателя (например — 2,0 или 2,5 литра), то тем и расход больше! А вот не всегда это так, бывает что двигатель объемом в 1,5 литра «кушает» больше чем двигатель объемом в 2,0 литра. Почему так происходит, читайте дальше…

В мозге рисуется логичная прямая: чем больше объем — тем больше в этот двигатель поместится топлива, а соответственно и расход будет намного выше. Но почему практика иногда показывает обратную картину? Например, двигатель современного автомобиля с объемом в 2,0 литра имеет расход (на механике около 7-8 литров, взять тот же Skyactiv от Mazda), а вот автомобиль не совсем свежего отечественного производителя с двигателем в 1,5 литра будет иметь расход в 8 – 9 литров. Так где же логика?

Все зависит от множества факторов.

1) Технологичность. Первая причина это технологичность двигателя, автомобили очень быстро эволюционируют, а особенно сильно эволюционируют двигатели, становятся более мощными и более экономичными. Но как такое возможно? Все просто появляются новые технологии, которые позволяют увеличить мощность и уменьшить расход топлива. Простые примеры это 16 клапанов вместо 8 (быстрее впрыск топлива и отвод отработанных газов), или же инжектор вместо карбюратора (инжектор практически никогда не перельет топлива и не зальет свечи в отличие от карбюратора), также появился многоточечный впрыск топлива в цилиндры и т.д. В общем сейчас существует очень много технологий которые на механическом уровне позволяют экономить двигателю топливо, без потери мощности.

2) Прошивки. Не секрет что сейчас, в «инжекторных» автомобилях можно менять программу прошивки блока ЭБУ (мозга двигателя). Автомобиль при помощи таких прошивках может быть очень экономичный! При мне прошивали 2,0 литровый FORD FOCUS, и достигали расхода в 7 литров по городу. НО при таких «экономичных» прошивках страдает мощность двигателя, то есть автомобиль получается «задушенный», с места с «пробуксоном» на нем не тронешься. Правда можно поставить и «мощную» прошивку тут все будет наоборот, расход увеличится, причем многократно, но и увеличится мощность также многократно. Тут нужно выбирать, что для вас нужно.

3) Стиль езды. Тут как говорится, можно экономить – ездить спокойно, а можно топить педаль в пол, соответственно и расход увеличится. От стиля езды расход очень сильно зависит. Например — у моего знакомого на KIA RIO в предыдущем поколении (механика), расход с двигателем 1,4 литра, летом 10 литров, но он выжимает из своего автомобиля все что можно, практически всегда крутит «двигатель»! А у меня с двигателем 1,6 литра и с автоматом расход топлива 9,0 литров на 100 километров (подробнее в статье – Chevrolet Aveo расход топлива). Хотя и двигатель мощнее и автомат.

4) Техническая исправность автомобиля. Очень обширная тема, на расход может влиять очень многое. Если у вас элементарно давно не менялись воздушный и топливный фильтры, давно не чистилась топливная рейка, то расход топлива будет увеличен. Вполне может двигатель 1,6 литра (со старыми фильтрами) расходовать больше чем 2,0 литра (но со свежими фильтрами). Так что следим за фильтрами и меняем их вовремя.

5) Тип трансмиссии. Следующим пунктом в нашей статье, логично поговорить о типе трансмиссии. Тут думаю все понятно, механика и продвинутые автоматы (вариаторы, коробка DSG или автомат на шесть и более передач), будут расходовать меньше, чем старые автоматы на три – четыре передачи. Таким образом, если автомобиль с двигателем 1,4 литра укомплектован автоматом на 4 передачи, то он будет расходовать больше, чем автомобиль с двигателем 2,0 литра, но с вариатором или автоматом на 6-ть передач.

6) Турбина или не турбина. Если взять два двигателя: — например обычный 1,4 литра и турбированный 1,6 литра. ТО второй 1,6 литра, не только будет намного экономичнее (экономия иногда достигает 20 %), но и намного мощнее и производительнее.

7) Ошибочная экономия. Давайте реально подумаем — почему иногда двигатель 1,4 литра намного прожорливее, чем 1,6 литра или 2,0 литра? Все дело в мощности двигателя. Если взять один и тот же автомобиль, с одинаковой массой, но с разными двигателями (обычные, не турбированные), то получается. Чтобы достигнуть таких же характеристик разгона, двигателю 1,4 литра нужно работать в более высоких оборотах, а соответственно его практически всегда нужно будет раскручивать даже если нужно достигнуть 60 км/ч, иначе ваш автомобиль попросту не будет ехать. Если крутим двигатель больше, то и расход будет больше, это логично. Теперь двигатель 1,6 литра, он намного мощнее своего собрата, чтобы ему достигнуть 60 км/ч ему не нужно больших оборотов, он будет работать в среднем режиме, соответственно и расход топлива зашкаливать не будет.

НА этом все. Не нужно думать, что большие двигатели практически всегда это просто «убийцы» бензина, не всегда это так. Простой пример из своего жизненного опыта – есть два автомобиля Nissan Almera (1.6 литра, автомат) и Nissan Teana (2,5 литра, вариатор), расход у Nissan Almera практически такой же как и у Teana – 12 – 14 литров, а зимой Almera начала расходовать больше, примерно 14 литров, у Teana расход по бортовому компьютеру 13,1! Как то так! Так что нужно думать что покупаете, читайте в интернете, не всегда расход топлива и объем двигателя прямо пропорциональные зависимости.

Думаю моя статья будет вам полезна, читайте наш АВТО САЙТ.

(37 голосов, средний: 4,38 из 5)

Турбина всему голова

В эволюционном развитии гражданской авиации настал момент для нового перелома

Michael E. Iacovella / Edelman

Существующие сегодня реактивные двигатели уже не считаются экономичными и удобными для использования и обслуживания, и несколько мировых компаний уже приступили к разработке новых типов силовых установок. Они должны стать легче, экономичнее и мощнее существующих сегодня двигателей пассажирских лайнеров.

Фактически отцом современных двигателей, устанавливаемых на транспортные и пассажирские самолеты, является советский конструктор Архип Люлька. В 1941 году он получил патент на изобретение турбореактивного двухконтурного двигателя, однако из-за Великой Отечественной войны построить прототип установки не успел. Первый двигатель такого типа в 1943 году испытали в Германии. От обычных реактивных двигателей, разработка которых началась чуть раньше, новые силовые установки отличались течением воздушных потоков по двум контурам.

Внутренний контур состоит из зоны компрессоров, камеры сгорания, турбины (газогенератор) и сопла. Во время полета воздух затягивается и немного сжимается вентилятором, самым большим винтом и самым первым по ходу полета. Затем часть этого воздуха поступает в компрессор и сжимается еще сильнее, после чего попадает в камеру сгорания, где смешивается с топливом. После сгорания горючего раскаленные газы вырываются из камеры сгорания и вращают турбину.

Читать еще:  Электропривод для асинхронного двигателя схема

Схема турбовентиляторного реактивного двигателя. Слева направо: вентилятор, компрессор низкого давления, компрессор высокого давления, вал компрессора низкого давления, вал компрессора высокого давления, камера сгорания, турбина высокого давления, турбина низкого давления, сопло.

K. Aainsqatsi / wikipedia.org

Сегодня турбореактивные двухконтурные двигатели делят на два типа: с низкой и высокой степенью двухконтурности. Степень двухконтурности — это отношение объема воздуха за момент времени проходящего через внешний контур, то есть, минуя камеру сгорания, к объему воздуха, проходящего через внутренний контур, то есть газогенератор. Двигатели со степенью двухконтурности меньше двух традиционно ставятся на боевые самолеты, поскольку имеют небольшие размеры и большую тягу. Но они же расходуют много топлива.

Если у силовой установки степень двухконтурности больше двух, его принято называть турбовентиляторным реактивным двигателем. В такой силовой установке большая часть воздуха в полете проходит по внешнему контуру. На современных двигателях от 70 до 85 процентов тяги формируется именно вентилятором, в то время как внутренний контур используется лишь для привода дополнительных агрегатов, типа генератора, а также самого вентилятора и компрессоров.

В турбовентиляторных двигателях коэффициент полезного действия зависит от величины степени двухконтурности. Но увеличение двухконтурности приводит и к увеличению размеров двигателя, его массы и аэродинамических характеристик (большой двигатель имеет большое лобовое сопротивление). В целом же турбовентиляторный двигатель не может развивать скорость выше скорости звука, но имеет небольшой расход топлива, что как раз очень важно для пассажирских и грузовых перевозок.

Турбовентиляторные двигатели в гражданской авиации используются на протяжении последних нескольких десятилетий и зарекомендовали себя как надежные, относительно дешевые и экономичные силовые установки. Эти показатели разработчики из года в год стараются снизить, применяя все новые технические решения вроде саблевидных лопаток вентилятора, позволяющих сильнее сжимать воздух в зоне входа в компрессорную часть. Но эти решения не дают существенной экономии в расходе топлива.

Американский двигатель CFM56, устанавливаемый на самолеты нескольких типов компаний Boeing и Airbus, имеет степень двухконтурности 5,5 и удельный расход топлива в крейсерском режиме 545 граммов на килограмм-силы в час. Для сравнения, двигатель АЛ-31Ф истребителей Су-27 имеет степень двухконтурности 0,57 и удельный расход топлива в крейсерском режиме в 750 граммов на килограмм-силы в час и 1900 граммов на килограмм-силы в час на форсаже. Первый CFM56 расходовал чуть больше 700 граммов топлива на килограмм-силы в час.

Турбовентиляторный реактивный двигатель на самолете Boeing 777-300

Ультравысокой, или сверхвысокой, степенью двухконтурности считается, когда объем воздуха проходящего за момент времени через внешний контур в двадцать и более раз больше объема воздуха, проходящего через внутренний контур. Так изобрели турбовинтовентиляторный реактивный двигатель. Он имеет два (иногда три) вентилятора, расположенных на одной оси и вращающихся в разные стороны. Лопатки таких вентиляторов имеют саблевидную форму, а сами роторы — изменяемый шаг.

Схема турбовинтовентиляторного реактивного двигателя с открытым винтовентилятором

Hamilton Sundstrand Corporation

Одним из примеров турбовинтовентиляторных двигателей является российский НК-93. Иногда его называют турбовинтовентиляторным реактивным двигателем с закапотированным ротором, или винтовентилятором. В нем винтовентилятор вместе с небольшим по длине внешним контуром забран в капот, специальную конструкцию, защищающую лопатки и упорядочивающую воздушный поток в полете. Такой двигатель примерно на 40 процентов экономичнее сопоставимого по мощности Д-30КП транспортного самолета Ил-76.

Сегодня разработка НК-93 приостановлена. Проект официально не закрыт, но будет ли он когда-либо завершен, не ясно. По разным данным, удельный расход топлива двигателем НК-93 в крейсерском режиме полета составил бы от 370 до 440 граммов на килограмм-силы в час. При этом до 87 процентов тяги будут формироваться именно винто-вентилятором. В третьей серии двигателей Д-30КУ-154 для Ил-76 удельный расход топлива удалось снизить до 482 граммов на килограмм-силы в час.

Схема турбовинтовентиляторного реактивного двигателя с закапотированным ротором

Между тем, в 2000-х годах Запорожское машиностроительное конструкторское бюро «Прогресс» разработало двигатель Д-27. Он относится к турбовинтовентиляторным реактивным двигателям с открытым винтовентилятором. Сегодня он является единственной в мире силовой установкой такого типа, выпускаемой серийно. Д-27 используется на перспективном украинском военно-транспортном самолете Ан-70. В этом двигателе поток воздуха создаётся двумя соосными многолопастными саблевидными винтами.

Тяга двигателя Д-27 составляет 13,1 тысячи килограммов силы, а удельный расход топлива в крейсерском режиме — около 140 граммов на килограмм-силы в час. Турбовинтовентиляторные двигатели с открытым ротором могут иметь немного различную конструкцию. Как правило, в них предусмотрено использование редуктора для привода винтовентилятора турбиной. Украинский двигатель в своей конструкции редуктор использует. Этот узел позволяет выставить оптимальные обороты для турбины и оппозитно-вращающихся роторов.

В Евросоюзе в настоящее время действует многолетняя программа разработки новых технологий для гражданской авиации, которые в целом должны будут сделать пассажирские самолеты будущего экономичнее, экологичнее, тише и комфортнее. Этот проект называется Clean Sky 2. В рамках этого проекта французская компания Snecma, входящая в холдинг Safran, приступила к сборке первого опытного образца турбовинтовентиляторного двигателя с открытым ротором. Испытания силовой установки состоятся до конца 2016 года.

Новый опытный двигатель на время проверок установят на пассажирский лайнер Airbus 340 на специальном подвесе в хвостовой части фюзеляжа. Перед летными испытаниями перспективный двигатель проверят на тестовом стенде на полигоне во французском Истре. Параметры перспективной силовой установки разработчики сравнивают с распространенными CFM56. Ожидается, что выбросы углекислого газа двигателя с открытым ротором будут на 30 процентов меньше, чем у CFM56.

Для сборки опытного образца двигателя Snecma намерена использовать газогенератор турбореактивного двухконтурного двигателя с форсажной камерой M88. Такими силовыми установками оснащаются французские истребители Dassault Rafale. С вала, раскручиваемого турбиной двигателя, через редуктор будет приводиться открытый винтовентилятор с роторами диаметром около 420 сантиметров. Лопатки вентилятора будут изменять угол атаки. Частота вращения винтовентилятора составит около 800 оборотов в минуту.

Для сравнения скорость вращения вентилятора двигателя CFM56 составляет 5200 оборотов в минуту в режиме полной мощности. Двигатель с открытым вентилятором, разрабатываемый Snecma, сможет развивать тягу в 111 килоньютонов (11,3 тысячи килограммов-силы). Идея французского двигателя базируется на американском GE36, разработка которого велась в 1980-х годах, однако из-за несовершенства материалов была закрыта. В частности, общей чертой для двигателей с открытым ротором является изогнутая форма лопаток.

Дело в том, что эффективность двигателя, в общих чертах, зависит от шага винта и скорости вращения. Чем эти показатели выше, тем быстрее полетит самолет. Однако при определенной скорости вращения вала наступает момент, когда скорость обтекания воздушным потоком законцовок лопастей приближается к сверхзвуковой. Из-за этого весь винт теряет эффективность. Изогнутая форма позволяет снизить частоту вращения вала и несколько уменьшить шаг винта, не потеряв в эффективности.

Разработчики рассчитывают, что новые турбовинтовентиляторные реактивные двигатели с открытым ротором будут в целом тише современных турбовинтовых и турбовентиляторных двигателей. Этого можно достичь за счет сдвига шума в более высокочастотную область, а высокочастотный шум, как известно, существенно более сильно спадает с увеличением расстояния до наблюдателя.

С каждым годом проектирование новых авиационных двигателей становится все более сложным. Времена, когда за счет использования нового принципа сжигания топлива или введения дополнительного воздушного контура можно было существенно повысить эффективность и экономичность конструкции, прошли. Теперь конструкторам уже приходится решать множество тесно связанных друг с другом задач и искать новые материалы для производства различных деталей двигателей.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector