Рухавік турбавінтавы: прылада, схема, прынцып працы. Вытворчасць турбавінтавых рухавікоў у Расіі

Рухавік турбавінтавы падобны на поршневых: і той, і іншы маюць паветраны вінт. Але ва ўсім астатнім яны розныя. Разгледзім, што сабой уяўляе гэты агрэгат, як працуе, якія яго плюсы і мінусы.

агульная характарыстыка

Рухавік турбавінтавы належыць да класа газатурбінных, якія распрацоўваліся як універсальныя пераўтваральнікі энергіі і сталі шырока выкарыстоўвацца ў авіяцыі. Яны складаюцца з цеплавой машыны, дзе пашыраныя газы круцяць турбіну і ўтвараюць крутоўны момант, а да яе вале прымацоўваюць іншыя агрэгаты. Рухавік турбавінтавы забяспечваецца паветраным шрубай.

Ён уяўляе сабой нешта сярэдняе паміж поршневымі і турбарэактыўным агрэгатамі. Спачатку ў самалёты ўсталёўвалі поршневыя рухавікі, якія складаюцца з цыліндраў ў форме зоркі з размешчаным ўнутры валам. Але з-за таго, што яны мелі занадта вялікія габарыты і вага, а таксама нізкую магчымасць хуткасці, іх перасталі выкарыстоўваць, аддаўшы перавагу з'явіліся турбарэактыўным устаноўкам. Але і гэтыя рухавікі не былі пазбаўленыя недахопаў. Яны маглі развіваць звышгукавую хуткасць, але спажывалі вельмі шмат паліва. Таму іх эксплуатацыя абыходзілася занадта дорага для пасажырскіх перавозак.

Рухавік турбавінтавы павінен быў справіцца з падобным недахопам. І гэтая задача была вырашана. Канструкцыя і прынцып працы былі ўзятыя з механізму турбарэактыўнага матора, а ад поршневага - паветраныя шрубы. Такім чынам, стала магчымым сумяшчэнне невялікіх габарытаў, эканамічнасці і высокага каэфіцыента карыснага дзеяння.

Рухавікі былі вынайдзены і збудаваныя яшчэ ў трыццатыя гады мінулага стагоддзя пры Савецкім Саюзе, а два дзесяцігоддзі праз пачалі іх масавы выпуск. Магутнасць вар'іравалася ад 1880 да 11000 кВт. Працяглы перыяд іх ужывалі ў ваеннай і грамадзянскай авіяцыі. Аднак для звышгукавы хуткасці яны прыдатнымі не былі. Таму са з'яўленнем такіх магутнасцяў у ваеннай авіяцыі ад іх адмовіліся. Затое грамадзянскія самалёты ў асноўным забяспечваюцца менавіта імі.

Прылада турбавінтавы рухавіка і прынцып яго працы

Канструкцыя матора вельмі простая. У яго ўваходзяць:

• рэдуктар;
• паветраны шруба;
• камера згарання;
• кампрэсар;
• сопла.

Схема турбавінтавы рухавіка выглядае наступным чынам: пасля нагнятання і сціску кампрэсарам паветра трапляе ў камеру згарання. Туды ж ўпырскваецца паліва. Атрыманая сумесь запальваецца і стварае газы, якія пры пашырэнні паступаюць у турбіну і круцяць яе, а яна, у сваю чаргу, круціць кампрэсар і шруба. Нерастрачаных энергія выходзіць праз сопла, ствараючы рэактыўную цягу. Бо велічыня яе не з'яўляецца істотнай (усяго дзесяць адсоткаў), не лiчыцца турбарэактыўным турбавінтавы рухавік.

Прынцып працы і канструкцыя, зрэшты, падобныя з ім, але энергія тут не цалкам выходзіць праз сопла, ствараючы рэактыўную цягу, а толькі часткова, так як карысная энергія яшчэ і круціць шруба.

працоўны вал

Бываюць рухавікі з адным ці двума валамі. У одновальным варыянце на адным вале знаходзяцца і кампрэсар, і турбіна, і шруба. У двухвальной - на адным з іх устаноўлены турбіна і кампрэсар, а на іншым - шруба праз рэдуктар. Тут жа маюцца дзве турбіны, звязаныя адзін з адным газадынамічных спосабам. Адна з іх прызначана для шрубы, а іншая - для кампрэсара. Такі варыянт найбольш распаўсюджаны, так як энергія можа прымяняцца без запуску шруб. А гэта асабліва зручна, калі самалёт знаходзіцца на зямлі.

кампрэсар

Гэтая дэталь складаецца з двух-шасці прыступак, якія дазваляюць ўспрымаць істотныя перапады тэмпературы і ціску, а таксама зніжаць абароты. Дзякуючы такой канструкцыі атрымліваецца панізіць вага і габарыты, што з'яўляецца вельмі важным для авіяцыйных рухавікоў. У кампрэсар ўваходзяць рабочыя колы і накіроўвалы апарат. На апошнім можа быць прадугледжана ці не прадугледжана рэгуляцыя.

паветраны шруба

Дзякуючы гэтай дэталі утворыцца цяга, але хуткасць з'яўляецца абмежаванай. Лепшым паказчыкам лічыцца ўзровень ад 750 да 1500 абаротаў у хвіліну, так як пры павелічэнні каэфіцыент карыснага дзеяння пачне падаць, і шруба замест разгону будзе ператварацца ў тормаз. З'ява называецца «эфектам замыкання». Яно выклікана лопасцямі шрубы, якія на высокіх абарачэннях пры кручэнні, якая перавышае хуткасць гуку, пачынаюць функцыянаваць некарэктна. Той жа самы эфект будзе назірацца пры павелічэнні іх дыяметра.

турбіна

Турбіна здольная развіць хуткасць да дваццаці тысяч абаротаў у хвіліну, але шруба не зможа ёй адпавядаць, таму тут маецца паніжальны рэдуктар, скарачальны хуткасць і які павялічвае крутоўны момант. Рэдуктары могуць быць рознымі, але галоўная іх задача па-за залежнасці ад выгляду - змяншаць хуткасць і павышаць момант.

Менавіта гэтая характарыстыка абмяжоўвае выкарыстанне турбавінтавы рухавіка ў ваенных самалётах. Аднак распрацоўкі па стварэнні звышгукавога рухавіка не спыняюцца, хоць пакуль і не з'яўляюцца паспяховымі. Для павышэння цягі часам двума шрубамі забяспечваецца турбавінтавы рухавік. Прынцып працы пры гэтым у іх рэалізуецца за кошт кручэння ў супрацьлеглыя бакі, але пры дапамозе аднаго рэдуктара.

У якасці прыкладу можна разгледзець рухавік Д-27 (турбовинтовентиляторный), які мае два шрубавых вентылятара, прымацаваных на вольнай турбіне рэдуктарам. Гэта адзіная мадэль дадзенай канструкцыі, выкарыстоўваная ў грамадзянскай авіяцыі. Але яго паспяховае прымяненне лічаць вялікім скокам па паляпшэнню эксплуатацыйных якасцяў разгляданага матора.

Перавагі і недахопы

Вылучым мінусы і плюсы, якімі характарызуецца праца турбавінтавы рухавіка. Перавагамі з'яўляюцца:

• малы вага ў параўнанні з поршневымі агрэгатамі;
• эканамічнасць па параўнанні з турбарэактыўным маторамі (дзякуючы паветранаму шрубе каэфіцыент карыснага дзеяння дасягае васьмідзесяці шасці адсоткаў).

Аднак, нягледзячы на такія бясспрэчныя вартасці, рэактыўныя рухавікі у шэрагу выпадкаў з'яўляюцца больш пераважным варыянтам. Хуткасны мяжа турбавінтавы матора складае сямсот пяцьдзясят кіламетраў у гадзіну. Аднак для сучаснай авіяцыі гэтага вельмі мала. Акрамя таго, шум утворыцца вельмі высокі, які перавышае дапушчальныя значэння Міжнароднай арганізацыі грамадзянскай авіяцыі.

Таму вытворчасць турбавінтавых рухавікоў у Расіі абмежавана. У асноўным іх усталёўваюць у самалёты, якія лётаюць на вялікія адлегласці і з невялікай хуткасцю. Тады прымяненне апраўдана.

Аднак у ваеннай авіяцыі, дзе галоўнымі характарыстыкамі, якімі павінны валодаць самалёты, з'яўляюцца высокая манеўранасць і бясшумная праца, а не эканамічнасць, гэтыя рухавікі не адказваюць неабходным патрабаванням і тут выкарыстоўваюцца турбарэактыўныя агрэгаты.

У той жа час пастаянна вядуцца распрацоўкі па стварэнні звышгукавых вінтоў, каб пераадолець «эфект замыкання» і выйсці на новы ўзровень. Магчыма, калі вынаходніцтва стане рэальнасцю, ад рэактыўных рухавікоў адмовяцца на карысць турбавінтавых і ў ваенных самалётах. Але ў цяперашні час іх можна назваць толькі "працоўнымі конікамі", не самымі магутнымі, затое стабільна функцыянуюць.