Иноземцев А.А., Сандрацкий В.Л. Газотурбинные двигатели

Подождите немного. Документ загружается.

Ñîäåðæàíèå

óïðóãî-ïëàñòè÷åñêîì òåëå ....................................................................................................................968

14.2 Ñòàòè÷åñêàÿ ïðî÷íîñòü è öèêëè÷åñêàÿ äîëãîâå÷íîñòü ëîïàòîê ...................................................... 971

14.2.1 Íàãðóçêè, äåéñòâóþùèå íà ëîïàòêè. Ðàñ÷åòíûå ñõåìû ëîïàòîê..........................................971

14.2.2 Íàïðÿæåíèÿ ðàñòÿæåíèÿ â ïðîôèëüíîé ÷àñòè ðàáî÷åé ëîïàòêè îò öåíòðîáåæíûõ ñèë ....974

14.2.3 Èçãèáàþùèå ìîìåíòû è íàïðÿæåíèÿ èçãèáà îò ãàçîäèíàìè÷åñêèõ ñèë .............................976

14.2.4 Èçãèáàþùèå ìîìåíòû è íàïðÿæåíèÿ èçãèáà îò öåíòðîáåæíûõ ñèë.

Êîìïåíñàöèÿ íàïðÿæåíèé èçãèáà îò ãàçîäèíàìè÷åñêèõ ñèë íàïðÿæåíèÿìè èçãèáà

îò öåíòðîáåæíûõ ñèë............................................................................................................................979

14.2.5 Ñóììàðíûå íàïðÿæåíèÿ ðàñòÿæåíèÿ è èçãèáà â ïðîôèëüíîé ÷àñòè ëîïàòêè ....................980

14.2.6 Òåìïåðàòóðíûå íàïðÿæåíèÿ â ëîïàòêàõ .................................................................................982

14.2.7 Îñîáåííîñòè íàïðÿæåííîãî ñîñòîÿíèÿ øèðîêîõîðäíûõ ðàáî÷èõ ëîïàòîê ........................985

14.2.8 Îöåíêà ïðî÷íîñòè è öèêëè÷åñêîé äîëãîâå÷íîñòè ëîïàòîê ..................................................985

14.2.9 Ðàñ÷åò ñîåäèíåíèÿ ðàáî÷èõ ëîïàòîê ñ äèñêàìè .....................................................................987

14.2.10 Ðàñ÷åò íà ïðî÷íîñòü àíòèâèáðàöèîííûõ (áàíäàæíûõ) ïîëîê è

óäëèíèòåëüíîé íîæêè ëîïàòêè ............................................................................................................989

14.2.11 Îñîáåííîñòè ðàñ÷åòà íà ïðî÷íîñòü ëîïàòîê ñòàòîðà ..........................................................991

14.2.12 Ìåòîäèêà ðàñ÷åòà íà ïðî÷íîñòü ëîïàòîê â òðåõìåðíîé ïîñòàíîâêå .................................991

14.2.13 Àíàëèç òðåõìåðíûõ ïîëåé íàïðÿæåíèé è äåôîðìàöèé â ëîïàòêàõ ...................................995

14.3 Ñòàòè÷åñêàÿ ïðî÷íîñòü è öèêëè÷åñêàÿ äîëãîâå÷íîñòü äèñêîâ ........................................................ 998

14.3.1 Ðàñ÷åòíûå ñõåìû äèñêîâ ..........................................................................................................998

14.3.2 Ðàñ÷åò íàïðÿæåíèé â äèñêå â ïëîñêîé îññåñèììåòðè÷íîé ïîñòàíîâêå ............................1000

14.3.3 Îáùèå çàêîíîìåðíîñòè íàïðÿæåííîãî ñîñòîÿíèÿ äèñêîâ ..................................................1004

14.3.4 Ïëàñòè÷åñêèå äåôîðìàöèè â äèñêàõ. Àâòîôðåòèðîâàíèå äèñêîâ ......................................1007

14.3.5 Êðèòåðèè ñòàòè÷åñêîé ïðî÷íîñòè äèñêîâ. Çàïàñ ïðî÷íîñòè äèñêà ïî

ðàçðóøàþùåé ÷àñòîòå âðàùåíèÿ .......................................................................................................1009

14.3.6 Çàïàñ ïðî÷íîñòè äèñêà ïî öèêëè÷åñêîé äîëãîâå÷íîñòè .....................................................1012

14.3.7 Ïîäòâåðæäåíèå öèêëè÷åñêîãî ðåñóðñà äèñêîâ íà îñíîâå êîíöåïöèè

äîïóñòèìûõ ïîâðåæäåíèé..................................................................................................................1015

14.3.8 Ðàñ÷åò ðîòîðîâ áàðàáàííîãî òèïà .........................................................................................1018

14.3.9 Ðàñ÷åò äèñêîâ ðàäèàëüíûõ òóðáîìàøèí ...............................................................................1019

14.3.10 Îïòèìàëüíîå ïðîåêòèðîâàíèå äèñêîâ. Ðàâíîïðî÷íûé äèñê ............................................1020

14.3.11 Ðàñ÷åò îñåñèììåòðè÷íîãî íàïðÿæåííî-äåôîðìèðîâàííîãî ñîñòîÿíèÿ

ðîòîðîâ ìåòîäîì êîíå÷íûõ ýëåìåíòîâ..............................................................................................1022

14.3.12 Ðàñ÷åò òðåõìåðíîãî íàïðÿæåííî-äåôîðìèðîâàííîãî ñîñòîÿíèÿ äèñêîâ ìåòîäîì

êîíå÷íûõ ýëåìåíòîâ............................................................................................................................1026

14.3.13 Îïòèìèçàöèÿ êîíñòðóêöèè äèñêîâ ïî ðåçóëüòàòàì òðåõìåðíîãî àíàëèçà

íàïðÿæåííî-äåôîðìèðîâàííîãî ñîñòîÿíèÿ .....................................................................................1028

14.4 Êîëåáàíèÿ è âèáðàöèîííàÿ ïðî÷íîñòü ëîïàòîê îñåâûõ êîìïðåññîðîâ è òóðáèí ........................ 1032

14.4.1 Ñâîáîäíûå è âûíóæäåííûå êîëåáàíèÿ ëîïàòîê. Ñîáñòâåííûå ÷àñòîòû è ôîðìû

êîëåáàíèé ëîïàòîê ..............................................................................................................................1032

14.4.2 Ïðèáëèæåííûé ðàñ÷åò ñîáñòâåííûõ ÷àñòîò êîëåáàíèé ëîïàòîê .......................................1035

14.4.3 Òðåõìåðíûå ìîäåëè êîëåáàíèé ëîïàòîê ...............................................................................1038

14.4.4 Âëèÿíèå êîíñòðóêòèâíûõ è ýêñïëóàòàöèîííûõ ôàêòîðîâ íà ñîáñòâåííûå ÷àñòîòû

êîëåáàíèé ëîïàòêè ..............................................................................................................................1041

14.4.5 Íåñòàöèîíàðíûå ãàçîäèíàìè÷åñêèå ñèëû, äåéñòâóþùèå íà ëîïàòêó ...............................1042

14.4.6 Àâòîêîëåáàíèÿ ëîïàòîê ..........................................................................................................1044

14.4.7 Äåìïôèðîâàíèå êîëåáàíèé ëîïàòîê .....................................................................................1046

14.4.8 Âûíóæäåííûå êîëåáàíèÿ ëîïàòîê. Ðåçîíàíñíàÿ äèàãðàììà ..............................................1049

14.4.9 Ìàòåìàòè÷åñêîå ìîäåëèðîâàíèå âûíóæäåííûõ êîëåáàíèé ëîïàòîê .................................1052

14.4.10 Ýêñïåðèìåíòàëüíîå èññëåäîâàíèå êîëåáàíèé ëîïàòîê.....................................................1054

14.4.11 Êîýôôèöèåíò çàïàñà âèáðàöèîííîé ïðî÷íîñòè ëîïàòîê, ïóòè åãî ïîâûøåíèÿ .............1055

14.4.12 - Êîëåáàíèÿ äèñêîâ ................................................................................................................1057

14.5 Äèíàìèêà ðîòîðîâ. Âèáðàöèÿ ÃÒÄ ................................................................................................... 1061

14.5.1 Êðèòè÷åñêàÿ ÷àñòîòà âðàùåíèÿ ðîòîðà. Èñòîðèÿ âîïðîñà .................................................1061

14.5.2 Äèíàìèêà îäíîìàññîâîãî ðîòîðà. Ïîñòóïàòåëüíûå ïåðåìåùåíèÿ ....................................1063

14.5.3 Äèíàìèêà îäíîìàññîâîãî ðîòîðà. Óãëîâûå ïåðåìåùåíèÿ ..................................................1066

Ñîäåðæàíèå

14.5.4 Äèíàìèêà îäíîìàññîâîãî íåñèììåòðè÷íîãî ðîòîðà ...........................................................1071

14.5.5 Ðîòîð ñ ðàñïðåäåëåííûìè ïàðàìåòðàìè ...............................................................................1075

14.5.6 - Îñîáåííîñòè êîëåáàíèé ñèñòåìû ðîòîðîâ è êîðïóñîâ ......................................................1084

14.5.7 Äåìïôèðîâàíèå êîëåáàíèé ðîòîðîâ .....................................................................................1091

14.5.7.1 Êîíñòðóêöèÿ è ïðèíöèï äåéñòâèÿ äåìïôåðîâ êîëåáàíèé ðîòîðîâ ........................1091

14.5.7.2 Ðàñ÷åò ïàðàìåòðîâ äåìïôèðîâàíèÿ ...........................................................................1094

14.5.7.3 Îñîáåííîñòè ãèäðîìåõàíèêè ðåàëüíûõ äåìïôåðîâ ................................................1097

14.5.8 Âèáðàöèÿ ÃÒÄ .........................................................................................................................1098

14.5.8.1 Èñòî÷íèêè âîçìóùàþùèõ ñèë è ñïåêòð âèáðàöèè ..................................................1098

14.5.8.2 Èçìåíåíèå âèáðàöèè ïîä äåéñòâèåì âíåøíèõ è âíóòðåííèõ ôàêòîðîâ ............... 1100

14.5.8.3 Ñòàòèñòè÷åñêèå õàðàêòåðèñòèêè âèáðàöèè .............................................................. 1102

14.5.8.4 Èçìåðåíèå è íîðìèðîâàíèå âèáðàöèè ...................................................................... 1104

14.6 Ïðî÷íîñòü êîðïóñîâ è ïîäâåñêè äâèãàòåëÿ ..................................................................................... 1107

14.6.1 Ñèëîâàÿ ñõåìà êîðïóñà. Óñëîâèÿ ðàáîòû ñèëîâûõ êîðïóñîâ ............................................. 1107

14.6.2 Ðàñ÷åò íàïðÿæåíèé â êîðïóñíûõ äåòàëÿõ äâèãàòåëÿ íà îñíîâå ìîäåëè

îñåñèììåòðè÷íûõ îáîëî÷åê .............................................................................................................. 1109

14.6.3 Ðàñ÷åò íàïðÿæåííî-äåôîðìèðîâàííîãî ñîñòîÿíèÿ êîðïóñîâ ñ ïîìîùüþ ìåòîäà

êîíå÷íûõ ýëåìåíòîâ............................................................................................................................ 1113

14.6.4 Óñòîé÷èâîñòü êîðïóñíûõ äåòàëåé ......................................................................................... 1115

14.6.5 Ðàñ÷åò êîðïóñîâ íà íåïðîáèâàåìîñòü ................................................................................... 1118

14.6.6 Ðàñ÷åò ýëåìåíòîâ ïîäâåñêè ....................................................................................................1120

14.7 Àíãëî-ðóññêèé ñëîâàðü-ìèíèìóì .................................................................................................... 1122

14.8 Ïåðå÷åíü èñïîëüçîâàííîé ëèòåðàòóðû............................................................................................. 1122

Ãëàâà 15 - Øóì ÃÒÄ........................................................................................................................1124

15.1 Èñòî÷íèêè øóìà ÃÒÄ ......................................................................................................................... 1124

15.2 Âëèÿíèå ïàðàìåòðîâ ðàáî÷åãî ïðîöåññà è êîíñòðóê-òèâíîé ñõåìû íà øóì ÒÐÄÄ ..................... 1126

15.3 Ìåòîäû îöåíêè àêóñòè÷åñêèõ õàðàêòåðèñòèê ................................................................................. 1126

15.4 Ñíèæåíèå øóìà ÃÒÄ .......................................................................................................................... 1127

15.4.1 Ìåòîäîëîãèÿ ïðîåêòèðîâàíèÿ ñèñòåì øóìîãëóøåíèÿ ........................................................1127

15.4.2 Øóìîãëóøåíèå â âûõîäíûõ óñòðîéñòâàõ àâèàöèîííûõ ÃÒÄ ............................................. 1128

15.4.3 Êîíñòðóêöèÿ çâóêîïîãëîùàþùèõ óçëîâ àâèàöèîííûõ ÃÒÄ ................................................ 1129

15.4.4 Ãëóøèòåëè øóìà â íàçåìíûõ ÃÒÓ ......................................................................................... 1130

15.4.5 Êîíñòðóêöèÿ ãëóøèòåëåé øóìà íàçåìíûõ ÃÒÄ .................................................................... 1131

15.5 Îáåñïå÷åíèå àêóñòè÷åñêèõ õàðàêòåðèñòèê êîìïðåññîðîâ è âåíòèëÿòîðîâ ................................... 1132

15.6 Àíãëî-ðóññêèé ñëîâàðü-ìèíèìóì ...................................................................................................... 1133

15.7 Ñïèñîê èñïîëüçîâàííîé ëèòåðàòóðû ................................................................................................ 1133

Ãëàâà 16 - Ãàçîòóðáèííûå äâèãàòåëè êàê ñèëîâîé ïðèâîä....................................1134

16.1 ÃÒÄ â ñèëîâîì ïðèâîäå ÃÒÝÑ è ÃÏÀ ............................................................................................... 1134

16.2 ÃÒÄ â ñèëîâûõ (ýíåðãåòè÷åñêèõ) óñòàíîâêàõ êîðàáëåé è ñóäîâ ..................................................... 1138

16.3 ÃÒÄ â ñèëîâûõ óñòàíîâêàõ òàíêîâ ..................................................................................................... 1142

16.4 Êîìïîíîâêà ÃÒÄ â ÃÒÝÑ è ÃÏÀ ........................................................................................................ 1142

16.5 Êîìïîíîâêà êîðàáåëüíûõ è ñóäîâûõ ÃÃÒÄ ...................................................................................... 1144

16.6 Êîìïîíîâêà ÃÒÄ â ñèëîâîé óñòàíîâêå òàíêà.................................................................................... 1146

16.7 Àíãëî-ðóññêèé ñëîâàðü-ìèíèìóì ...................................................................................................... 1148

16.8 Ïåðå÷åíü èñïîëüçîâàííîé ëèòåðàòóðû.............................................................................................. 1148

Ãëàâà 17 - Àâòîìàòèçàöèÿ ïðîåêòèðîâàíèÿ è ïîääåðæêè æèçíåííîãî

öèêëà ÃÒÄ....................................................................................................................................1149

17.1 Ïðîåêòèðîâàíèå è èíôîðìàöèîííàÿ ïîääåðæêà æèçíåííîãî öèêëà ÃÒÄ (èäåîëîãèÿ CALS) ..... 1149

17.2 Æèçíåííûé öèêë èçäåëèÿ. Îáçîð ìåòîäîâ ïðîåêòèðîâàíèÿ ........................................................... 1152

17.3 Ïðîãðàììíûå ñðåäñòâà ïðîåêòèðîâàíèÿ ........................................................................................... 1152

17.4 Àïïàðàòíûå ñðåäñòâà ñèñòåì ïðîåêòèðîâàíèÿ ................................................................................. 1153

17.5 PDM-ñèñòåìû: ðîëü è ìåñòî â îðãàíèçàöèè ïðîåêòèðîâàíèÿ......................................................... 1153

17.6 Îðãàíèçàöèÿ ïðîèçâîäñòâà è ERP-ñèñòåìû ...................................................................................... 1155

Ñîäåðæàíèå

17.7 Ïàðàëëåëüíûé èíæèíèðèíã. Èíòåãðàöèÿ ýñêèçíîãî è òåõíè÷åñêîãî ïðîåêòèðîâàíèÿ ................ 1156

17.8 Ïåðåõîä íà áåçáóìàæíóþ òåõíîëîãèþ .............................................................................................. 1156

17.9 Âçàèìîäåéñòâèå CAD/CAM- è CAE-ñèñòåì .................................................................................... 1158

17.10 ÈÏÈ-òåõíîëîãèè è ýêñïëóàòàöèÿ èçäåëèé ..................................................................................... 1161

17.11 ÈÏÈ-òåõíîëîãèè è óïðàâëåíèå êà÷åñòâîì..................................................................................... 1162

17.12 Àíàëèç è ðåèíæèíèðèíã áèçíåñ-ïðîöåññîâ .................................................................................. 1162

17.13 Îñíîâû òðåõìåðíîãî ïðîåêòèðîâàíèÿ ........................................................................................... 1163

17.13.1 Îáùèå ïðèíöèïû òðåõìåðíîãî ïðîåêòèðîâàíèÿ............................................................... 1164

17.13.1.1 Ñïîñîáû ñîçäàíèÿ ãåîìåòðè÷åñêèõ ìîäåëåé.......................................................... 1164

17.13.1.2 Îñíîâíûå òåðìèíû îáúåìíîé ãåîìåòðè÷åñêîé ìîäåëè ........................................ 1165

17.13.1.3 Ïðèíöèï áàçîâîãî òåëà ............................................................................................. 1166

17.13.1.4 Îñíîâíûå òåðìèíû ïðè ïðîåêòèðîâàíèè ãåîìåòðè÷åñêîé ìîäåëè äåòàëè ......... 1167

17.13.2 Óïðàâëÿþùèå ñòðóêòóðû...................................................................................................... 1168

17.13.3 Ïðèíöèï «Ìàñòåð-ìîäåëè» ................................................................................................. 1170

17.13.4 Íàêîïëåíèå îïûòà êîíñòðóèðîâàíèÿ â CAD/CAM-ñèñòåìàõ. Ìàñòåð-ïðîöåññû .......... 1170

17.13.5 Ìîäåëèðîâàíèå ñáîðîê ........................................................................................................ 1171

17.14 Àíãëî-ðóññêèé ñëîâàðü-ìèíèìóì ................................................................................................... 1173

17.15 Ïåðå÷åíü èñïîëüçîâàííîé ëèòåðàòóðû........................................................................................... 1175

Ãëàâà 18 - Óïëîòíåíèÿ â ÃÒÄ ....................................................... ............................................1176

18.1 Óïëîòíåíèå íåïîäâèæíûõ ñîåäèíåíèé ............................................................................................ 1176

18.2 Óïëîòíåíèÿ ïîäâèæíûõ ñîåäèíåíèé ................................................................................................ 1180

18.2.1 Ãèäðàâëè÷åñêèé ðàñ÷åò óïëîòíåíèé ïîäâèæíûõ ñîåäèíåíèé ...........................................1182

18.3 Óïëîòíåíèå ãàçîâîãî òðàêòà ìåæäó ðîòîðîì è ñòàòîðîì ÃÒÄ ....................................................... 1184

18.3.1 Ëàáèðèíòíûå óïëîòíåíèÿ ...................................................................................................... 1185

18.3.2 Ùåòî÷íûå óïëîòíåíèÿ............................................................................................................ 1188

18.3.3 Ñêîëüçÿùèå ñóõèå óïëîòíåíèÿ ãàçîäèíàìè÷åñêèå ..............................................................1191

18.3.4 Ñêîëüçÿùèå ñóõèå óïëîòíåíèÿ ãàçîñòàòè÷åñêèå ................................................................. 1191

18.3.5 Ñðàâíåíèå ýôôåêòèâíîñòåé óïëîòíåíèé ãàçîâîãî òðàêòà ìåæäó ðîòîðîì è

ñòàòîðîì ÃÒÄ .......................................................................................................................................1194

18.4 Ïðèìåðû óïëîòíåíèé ãàçîâîãî òðàêòà ÃÒÄ ..................................................................................... 1197

18.4.1 Ïðèìåð 1 .................................................................................................................................. 1197

18.4.2 Ïðèìåð 2. Óïëîòíåíèå ñòàòîðíîé è ðîòîðíîé ÷àñòåé òóðáèíû ......................................... 1197

18.5 Óïëîòíåíèÿ ìàñëÿíûõ ïîëîñòåé îïîð ðîòîðîâ, ðåäóêòîðîâ, êîðîáîê ïðèâîäîâ ......................... 1201

18.6 Àíãëî-ðóññêèé ñëîâàðü-ìèíèìóì ..................................................................................................... 1203

18.7 Ïåðå÷åíü èñïîëüçîâàííîé ëèòåðàòóðû............................................................................................. 1203

Ãëàâà 1 - Îáùèå ñâåäåíèÿ î ãàçîòóðáèííûõ äâèãàòåëÿõ

Ðèñóíîê 1.1_1 – Êëàññèôèêàöèÿ ÃÒÄ ïî íàçíà÷åíèþ è îáúåêòû ïðèìåíåíèÿ

Ãëàâà 1 — Îáùèå ñâåäåíèÿ î

ãàçîòóðáèííûõ äâèãàòåëÿõ

1.1 — Ââåäåíèå

Â ñîâðåìåííîé òåõíèêå ðàçðàáîòàíî è èñ-

ïîëüçóåòñÿ ìíîæåñòâî ðàçëè÷íûõ òèïîâ äâèãàòå-

ëåé. Â äàííîì ïîñîáèè ðàññìàòðèâàåòñÿ ëèøü

îäèí òèï - ãàçîòóðáèííûå äâèãàòåëè (ÃÒÄ), ò.å.

äâèãàòåëè, èìåþùèå â ñâîåì ñîñòàâå êîìïðåññîð,

êàìåðó ñãîðàíèÿ è ãàçîâóþ òóðáèíó. Íàèáîëüøåå

âíèìàíèå ïðè ýòîì óäåëåíî àâèàöèîííûì ÃÒÄ.

×òî êàñàåòñÿ ÃÒÄ, èñïîëüçóåìûõ â êà÷åñòâå ñèëî-

âîãî ïðèâîäà â íàçåìíûõ è ìîðñêèõ óñëîâèÿõ, òî

ó íèõ ðàññìàòðèâàåòñÿ ëèøü îñîáåííîñòè, îòëè-

÷èÿ îò àâèàöèîííûõ.

ÃÒÄ øèðîêî ïðèìåíÿþòñÿ â àâèàöèîííîé,

íàçåìíîé è ìîðñêîé òåõíèêå. Íà Ðèñ. 1.1_1 ïîêà-

çàíû îñíîâíûå îáúåêòû ïðèìåíåíèÿ ñîâðåìåííûõ

ÃÒÄ.

Â íàñòîÿùåå âðåìÿ â îáùåì îáúåìå ìèðîâîãî

ïðîèçâîäñòâà ÃÒÄ â ñòîèìîñòíîì âûðàæåíèè àâèà-

öèîííûå äâèãàòåëè ñîñòàâëÿþò îêîëî 70 %, íàçåì-

íûå è ìîðñêèå - îêîëî 30 %. Îáúåì ïðîèçâîäñòâà

íàçåìíûõ è ìîðñêèõ ÃÒÄ ðàñïðåäåëÿåòñÿ ñëåäóþ-

ùèì îáðàçîì:

- ýíåðãåòè÷åñêèå ÃÒÄ ~ 91 %;

- ÃÒÄ äëÿ ïðèâîäà ïðîìûøëåííîãî îáîðóäî-

âàíèÿ è íàçåìíûõ òðàíñïîðòíûõ ñðåäñòâ ~ 5 %;

- ÃÒÄ äëÿ ïðèâîäà ñóäîâûõ äâèæèòåëåé ~ 4 %.

Â ñîâðåìåííîé ãðàæäàíñêîé è âîåííîé àâèà-

öèè ÃÒÄ ïðàêòè÷åñêè ïîëíîñòüþ âûòåñíèëè ïîð-

øíåâûå äâèãàòåëè è çàíÿëè äîìèíèðóþùåå ïîëî-

æåíèå. Èõ øèðîêîå ïðèìåíåíèå â ýíåðãåòèêå,

Ãëàâà 1 - Îáùèå ñâåäåíèÿ î ãàçîòóðáèííûõ äâèãàòåëÿõ

Ðèñóíîê 1.1_2 – Êëàññèôèêàöèÿ ðåàêòèâíûõ äâèãàòåëåé

ïðîìûøëåííîñòè è òðàíñïîðòå ñòàëî âîçìîæíûì

áëàãîäàðÿ áîëåå âûñîêîé ýíåðãîîòäà÷è, êîìïàêòíî-

ñòè è ìàëîìó âåñó ïî ñðàâíåíèþ ñ äðóãèìè òèïà-

ìè ñèëîâûõ óñòàíîâîê.

Âûñîêèå óäåëüíûå ïàðàìåòðû ÃÒÄ îáåñïå÷è-

âàþòñÿ îñîáåííîñòÿìè êîíñòðóêöèè è òåðìîäèíà-

ìè÷åñêîãî öèêëà. Öèêë ÃÒÄ, õîòÿ è ñîñòîèò èç òåõ

æå îñíîâíûõ ïðîöåññîâ, ÷òî è öèêë ïîðøíåâûõ

äâè-

ãàòåëåé âíóòðåííåãî ñãîðàíèÿ, èìååò ñóùåñòâåí-

íîå îòëè÷èå. Â ïîðøíåâûõ äâèãàòåëÿõ ïðîöåññû

ïðîèñõîäÿò ïîñëåäîâàòåëüíî, îäèí çà äðóãèì,

îäíîì è òîì æå ýëåìåíòå äâèãàòåëÿ - öèëèíäðå.

Â ÃÒÄ ýòè æå ïðîöåññû ïðîèñõîäÿò îäíîâðåìåííî

è íåïðåðûâíî â ðàçëè÷íûõ ýëåìåíòàõ äâèãàòåëÿ.

Áëàãîäàðÿ ýòîìó â ÃÒÄ íåò òàêîé íåðàâíîìåðíîñ-

òè óñëîâèé ðàáîòû ýëåìåíòîâ äâèãàòåëÿ, êàê â ïîð-

øíåâîì, à ñðåäíÿÿ ñêîðîñòü è ìàññîâûé ðàñõîä ðà-

áî÷åãî òåëà â 50...100 ðàç âûøå, ÷åì â ïîðøíåâûõ

äâèãàòåëÿõ. Ýòî ïîçâîëÿåò ñîñðåäîòî÷èòü â ìàëî-

ãàáàðèòíûõ ÃÒÄ áîëüøèå ìîùíîñòè [1.6.1].

Àâèàöèîííûå ÃÒÄ ïî ñïîñîáó ñîçäàíèÿ òÿãî-

âîãî óñèëèÿ îòíîñÿòñÿ ê êëàññó ðåàêòèâíûõ äâèãàòå-

ëåé, êëàññèôèêàöèÿ êîòîðûõ ïîêàçàíà íà Ðèñ. 1.1_2.

Ñðåäè ðåàêòèâíûõ äâèãàòåëåé ìîæíî âûäå-

ëèòü äâå îñíîâíûå ãðóïïû.

Ïåðâóþ ãðóïïó ñîñòàâëÿþò ðàêåòíûå äâèãà-

òåëè. Îíè ñîçäàþò òÿãîâîå óñèëèå çà ñ÷åò óñêî-

ðåíèÿ ðàáî÷åãî òåëà, çàïàñåííîãî íà áîðòó ëåòà-

òåëüíîãî àïïàðàòà (ËÀ).

Â íàñòîÿùåå âðåìÿ

íàèáîëüøåå ðàñïðîñòðàíåíèå ïîëó÷èëè æèäêî-

ñòíûå ðàêåòíûå äâèãàòåëè (ÆÐÄ) è ðàêåòíûå äâè-

ãàòåëè òâåðäîãî òîïëèâà (ÐÄÒÒ). Ïåðâûå èç íèõ èñ-

ïîëüçóþò äâóõêîìïîíåíòíîå æèäêîå òîïëèâî -

ðàçìåùåííûå â ðàçíûõ åìêîñòÿõ ãîðþ÷åå è îêèñ-

ëèòåëü. À âòîðûå - òâåðäîå òîïëèâî, êîòîðîå ñî-

äåðæèò ãîðþ÷èå è îêèñëÿþùèå êîìïîíåíòû è öå-

ëèêîì ðàçìåùàåòñÿ â êàìåðå ñãîðàíèÿ. Ðàêåòíûå

äâèãàòåëè ïðèìåíÿþòñÿ, â îñíîâíîì, â ðàêåòàõ

ðàçëè÷íîãî íàçíà÷åíèÿ, è ìîãóò èñïîëüçîâàòüñÿ äëÿ

ïîëåòîâ â áåçâîçäóøíîì ïðîñòðàíñòâå (â êîñìîñå),

ò.ê. äëÿ ñîçäàíèÿ ñèëû òÿãè èì íå òðåáóåòñÿ îêðó-

æàþùàÿ ñðåäà.

Êî âòîðîé ãðóïïå îòíîñÿòñÿ âîçäóøíî-ðåàê-

òèâíûå äâèãàòåëè (ÂÐÄ), äëÿ êîòîðûõ àòìîñôåð-

íûé âîçäóõ ÿâëÿåòñÿ îñíîâíûì êîìïîíåíòîì ðà-

áî÷åãî òåëà, à êèñëîðîä âîçäóõà èñïîëüçóåòñÿ êàê

Ãëàâà 1 - Îáùèå ñâåäåíèÿ î ãàçîòóðáèííûõ äâèãàòåëÿõ

îêèñëèòåëü. Çàäåéñòâîâàíèå âîçäóøíîé ñðåäû ïî-

çâîëÿåò çíà÷èòåëüíî ñîêðàòèòü çàïàñ ðàáî÷åãî òåëà

íà áîðòó ËÀ, ïîâûñèòü ýêîíîìè÷íîñòü è äàëüíîñòü

ïîëåòà.

Â ñâîþ î÷åðåäü ÂÐÄ ïîäðàçäåëÿþòñÿ íà äâå

îñíîâíûå ïîäãðóïïû.

1. Áåñêîìïðåññîðíûå ÂÐÄ, âêëþ÷àþùèå ïðÿ-

ìîòî÷íûå (ÏÂÐÄ) è ïóëüñèðóþùèå (ÏóÂÐÄ) äâè-

ãàòåëè. Â ïðÿìîòî÷íûõ ÂÐÄ âîçäóõà ñæèìàåòñÿ çà

ñ÷åò ñêîðîñòíîãî íàïîðà. Äâèãàòåëè ìîãóò ïðèìå-

íÿòüñÿ äëÿ ñâåðõçâóêîâûõ ñêîðîñòåé ïîëåòà ïðè

≥ 2...3 (ÑÏÂÐÄ) è ãèïåðçâóêîâûõ ñêîðîñòåé

(ÃÏÂÐÄ, Ì

>6...7). Îäíàêî, ïðÿìîòî÷íûå ÂÐÄ íå

èìåþò ñòàðòîâîé òÿãè. Ýòîò îðãàíè÷åñêèé íåäîñòà-

òîê ÏÂÐÄ ìîæíî èñïðàâèòü ïåðåõîäîì ê ïóëüñè-

ðóþùåìó ïðîöåññó ïîäà÷è âîçäóõà è ñæèãàíèþ

òîïëèâà ïðè ïîñòîÿííîì îáúåìå. Òàêîé ïðîöåññ

ðå

àëèçîâàí â ïóëüñèðóþùèõ ÂÐÄ (ÏóÂÐÄ).

Â íèõ

ñæàòèå âîçäóõà ïðîèñõîäèò áåç èñïîëüçîâàíèÿ

ñêîðîñòíîãî íàïîðà è êîìïðåññîðà.

ÏóÂÐÄ èñ-

ïîëüçîâàëèñü â Ãåðìàíèè â êîíöå âòîðîé ìèðîâîé

âîéíû íà êðûëàòûõ ðàêåòàõ «V-1», íî äàëüíåéøå-

ãî ðàçâèòèÿ íå ïîëó÷èëè. Â ïîñëåäíåå âðåìÿ èíòå-

ðåñ ê ïóëüñèðóþùèì ÂÐÄ âîçîáíîâèëñÿ. Àêòèâíî

èçó÷àþòñÿ òàê íàçûâàåìûå èìïóëüñíûå äåòîíàöè-

îííûå äâèãàòåëè, â êîòîðûõ òÿãà äèñêðåòíî ñîçäà-

åòñÿ çà ñ÷åò óäàðíûõ âîëí, îáðàçóþùèõñÿ â ðåçóëü-

òàòå äåòîíàöèîííîãî (âçðûâíîãî) ñãîðàíèÿ òîïëèâà

â êàìåðå ñãîðàíèÿ.

2. Ãàçîòóðáèííûå ÂÐÄ , ïîëó÷èâøèå ñâîå íà-

çâàíèå èç-çà íàëè÷èÿ òóðáîêîìïðåññîðíîãî àãðå-

ãàòà, èìåþùåãî â ñâîåì ñîñòàâå ãàçîâóþ òóðáèíó

êàê îñíîâíîé èñòî÷íèê ìåõàíè÷åñêîé ýíåðãèè.

Êëàññèôèêàöèÿ àâèàöèîííûõ ÃÒÄ ïîêàçàíà íà

Ðèñ. 1.1_2, õàðàêòåðèñòèêà îñíîâíûõ òèïîâ àâèà-

öèîííûõ ÃÒÄ ïðèâåäåíà â ðàçäåëå 1.2.

ÂÐÄ îòäåëüíûõ òèïîâ ìîãóò áûòü êîíñòðóê-

òèâíî îáúåäèíåíû äðóã ñ äðóãîì èëè ñ ðàêåòíûìè

äâèãàòåëÿìè â åäèíîé äâèãàòåëüíîé óñòàíîâêå.

Òàêèå êîìáèíèðîâàííûå äâèãàòåëè ñîâìåùàþò

ñåáå ïîëîæèòåëüíûå êà÷åñòâà èñõîäíûõ äâèãàòå-

ëåé. Íàïðèìåð, â òóðáîïðÿìîòî÷íîì äâèãàòåëå ñî-

÷åòàþòñÿ âîçìîæíîñòü ñàìîñòîÿòåëüíîãî ñòàðòà

ÒÐÄ è ðàáîòîñïîñîáíîñòü ïðè âûñîêèõ ñâåðõçâó-

êîâûõ ñêîðîñòÿõ ïîëåòà ÑÏÂÐÄ. Ãðóïïà êîìáèíè-

ðîâàííûõ äâèãàòåëåé ìîæåò âêëþ÷àòü áîëüøîå

÷èñëî ñõåì è âàðèàíòîâ, íàèáîëåå õàðàêòåðíûå èç

êîòîðûõ ïîêàçàíû íà Ðèñ. 1.1_2 - òóðáîïðÿìîòî÷-

íûé, ðàêåòíî-ïðÿìîòî÷íûé, ðàêåòíî-òóðáèííûé.

Ðåàêòèâíûå äâèãàòåëè, â êîòîðûõ âñÿ ïîëåç-

íàÿ ðàáîòà öèêëà çàòðà÷èâàåòñÿ íà óñêîðåíèå ðà-

áî÷åãî òåëà, íàçûâàþòñÿ äâèãàòåëÿìè ïðÿìîé ðå-

àêöèè. Ê íèì îòíîñÿòñÿ ðàêåòíûå äâèãàòåëè âñåõ

òèïîâ, êîìáèíèðîâàííûå äâèãàòåëè, ïðÿìîòî÷íûå

è ïóëüñèðóþùèå ÂÐÄ, à èç ãðóïïû ÃÒÄ — òóðáî-

ðåàêòèâíûå äâèãàòåëè (ÒÐÄ) è äâóõêîíòóðíûå òóð-

áîðåàêòèâíûå äâèãàòåëè (ÒÐÄÄ) (ñì. Ðèñ. 1.1_2).

Åñëè æå îñíîâíàÿ ÷àñòü ïîëåçíîé ðàáîòû öèêëà

â âèäå ìåõàíè÷åñêîé ðàáîòû íà âàëó äâèãàòåëÿ ïå-

ðåäàåòñÿ ñïåöèàëüíîìó äâèæèòåëþ, íàïðèìåð, âîç-

äóøíîìó âèíòó, òî òàêîé äâèãàòåëü íàçûâàåòñÿ äâè-

ãàòåëåì íåïðÿìîé ðåàêöèè. Ïðèìåðàìè äâèãàòåëåé

íåïðÿìîé ðåàêöèè ÿâëÿþòñÿ òóðáîâèíòîâîé äâè-

ãàòåëü (ÒÂÄ) è âåðòîëåòíûé ÃÒÄ. Êëàññè÷åñêèì

ïðèìåðîì äâèãàòåëÿ íåïðÿìîé ðå

àêöèè ìîæåò ñëó-

æèòü òàêæå ïîðøíåâàÿ âèíòîìî

òîðíàÿ óñòàíîâ-

êà. Êà÷åñòâåííîãî îòëè÷èÿ ïî ñïîñîáó ñîçäàíèÿ

òÿãîâîãî óñèëèÿ ìåæäó íåé è òóðáîâèíòîâûì äâè-

ãàòåëåì íåò.

Ïðèìåíåíèå ÃÒÄ â âîåííîé è ãðàæäàíñêîé

àâèàöèè, íà÷àâøååñÿ ïîñëå âòîðîé ìèðîâîé âîé-

íû, ïîçâîëèëî ñîâåðøèòü êà÷åñòâåííûé ñêà÷îê

ðàçâèòèè àâèàöèè: îñâîèòü áîëüøèå âûñîòû ïî-

ëåòà è ñâåðõçâóêîâûå ñêîðîñòè ñ ÷èñëîì Ìàõà äî

3,0...3,3, çíà÷èòåëüíî ïîâûñèòü ãðóçîïîäúåìíîñòü

è äàëüíîñòü.

1.2 — Ãàçîòóðáèííûå ÂÐÄ –

îñíîâíûå äâèãàòåëè ñîâðåìåííîé

àâèàöèè

1.2.1 — Îñíîâíûå òèïû àâèàöèîí

íûõ

ÃÒÄ, îáúåêòû è îáëàñòè ïðèìåíåíèÿ

1.2.1.1 — Òóðáîðåàêòèâíûå äâèãàòå-

ëè (ÒÐÄ)

Íàèáîëåå ïðîñòûì è ïî ýòîé ïðè÷èíå ïåðâûì

ïîëó÷èâøèì øèðîêîå ïðèìåíåíèå â àâèàöèè ÿâ-

ëÿåòñÿ ÒÐÄ, ñîñòîÿùèé èç êîìïðåññîðà, êàìåðû

ñãîðàíèÿ, òóðáèíû è ðåàêòèâíîãî ñîïëà (ñì.

Ðèñ. 1.2.1.1_1). Òóðáîêîìïðåññîðíûé àãðåãàò ñëó-

æèò äëÿ ïîâûøåíèÿ äàâëåíèÿ è òåìïåðàòóðû ðà-

áî÷åãî òåëà (ãàçà) ïåðåä ñîïëîì ïî ñðàâíåíèþ ñ

äàâ-

ëåíèåì è òåìïåðàòóðîé íà âõîäå â äâèãàòåëü. Ýòèì

îáåñïå÷èâàåòñÿ ïîñëåäóþùåå óñêîðåíèå ðàáî÷åãî

òåëà â ñîïëå è ñîçäàíèå ðåàêòèâíîé òÿãè. ÒÐÄ îáû÷-

íî óñòàíàâëèâàþòñÿ íà ñàìîëåòàõ ñ îêîëîçâóêîâû-

ìè ìàêñèìàëüíûìè ñêîðîñòÿìè ïîëåòà, íî ïðè âû-

ñîêîé òåìïåðàòóðå ãàçà ïåðåä òóðáèíîé îíè ìîãóò

ïðèìåíÿòüñÿ è äî ñêîðîñòåé, ñîîòâåòñòâóþùèõ

≥ 2 (ñì. Ðèñ. 1.2.1.3_4).

Íà âîåííûõ ñàìîëåòàõ ñ áîëüøîé ïîòðåáíîé

òÿãîâîîðóæåííîñòüþ è áîëüøèìè ñêîðîñòÿìè ïî-

ëåòà (äî Ì

= 3…3,3), à òàêæå íà ñâåðõçâóêîâûõ

Ãëàâà 1 - Îáùèå ñâåäåíèÿ î ãàçîòóðáèííûõ äâèãàòåëÿõ

Ðèñóíîê 1.2.1.1_2 – Êîíñòðóêòèâíàÿ ñõåìà ÒÐÄÔ (Ð11Ô-300)

1 – êîìïðåññîð; 2 – êàìåðà ñãîðàíèÿ; 3 – òóðáèíà; 4 – ôîðñàæíàÿ êàìåðà;

5 – ðåãóëèðóåìîå ðåàêòèâíîå ñîïëî.

Ðèñóíîê 1.2.1.1_1 – Êîíñòðóêòèâíàÿ ñõåìà ÒÐÄ (Avon) (Ïå÷àòàåòñÿ ñ ðàçðåøåíèÿ Rolls-Royce plc.)

1 – êîìïðåññîð; 2 – êàìåðà ñãîðàíèÿ; 3 – òóðáèíà; 4 – ðåàêòèâíîå ñîïëî

ïàññàæèðñêèõ ñàìîëåòàõ ïðèìåíÿþòñÿ ÒÐÄ ñ ôîð-

ñàæíîé êàìåðîé (ÒÐÄÔ). Ôîðñàæíàÿ êàìåðà (ÔÊ)

ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé äîïîëíèòåëüíóþ êàìåðó ñãî-

ðàíèÿ (ñì. Ðèñ. 1.2.1.1_2), ðàñïîëîæåííóþ ìåæäó

òóðáèíîé è ñîïëîì. Â ÔÊ ê ïîòîêó ãàçà âíîâü ïîä-

âîäèòñÿ òåïëî ïðè ñæèãàíèè äîïîëíèòåëüíîãî

(ôîðñàæíîãî) òîïëèâà. Îòñóòñòâèå çà ÔÊ âðàùàþ-

ùèõñÿ äåòàëåé ïîçâîëÿåò ðåàëèçîâàòü â íåé âûñî-

êèå òåìïåðàòóðû, äîñòèãàþùèå ïðè

αα

ÔÊ

= 1,1…1,2

çíà÷åíèé Ò*

= 2000…2100 Ê, è çíà÷èòåëüíî ïîâû-

ñèòü òÿãó äâèãàòåëÿ (îò ~40 % ïðè Ì

= 0 äî 100 %

è áîëåå ïðè Ì

≥ 2.5).

Îñíîâíîå äîñòîèíñòâî ÒÐÄ è ÒÐÄÔ – çíà÷è-

òåëüíûé ðîñò òÿãè ñ óâåëè÷åíèåì ñêîðîñòè ïîëåòà,

â áîëüøåé ñòåïåíè ïðîÿâëÿþùèéñÿ â ÒÐÄÔ, à îñíîâ-

íîé íåäîñòàòîê – íèçêàÿ ýêîíîìè÷íîñòü, îñîáåííî

íà äîçâóêîâûõ ñêîðîñòÿõ ïîëåòà. Â íàñòîÿùåå âðåìÿ

ÒÐÄ è ÒÐÄÔ ýêñïëóàòèðóþòñÿ íà óñòàðåâøèõ òèïàõ

âîåííûõ ñàìîëåòîâ (äîçâóêîâûõ è ñâåðõçâóêîâûõ):

ÌÈÃ-21, ÌÈÃ-23, F-4 è äð. Â 1950-õ…1970-õ ãîäàõ

ÒÐÄ ýêñïëóàòèðîâàëèñü òàêæå íà íåêîòîðûõ òèïàõ

ãðàæäàíñêèõ äîçâóêîâûõ ñàìîëåòîâ

(ÒÓ-104, «Êà-

ðàâåëëà»), à ÒÐÄÔ â 1970-õ…2000-õ ã.ã. – íà ñâåðõ-

çâóêîâûõ ïàññàæèðñêèõ ñàìîëåòàõ (ÑÏÑ) ÒÓ-144

è «Êîíêîðä». Â îêòÿáðå 2003 ã. ÑÏÑ «Êîíêîðä» ñî-

âåðøèë ïîñëåäíèé êîììåð÷åñêèé ðåéñ. ÒÓ-144 ñíÿò

ñ ýêñïëóàòàöèè åùå ðàíüøå. Ýêñïëóàòàöèÿ ýòîãî òèïà

ñàìîëåòîâ áûëà ïðåêðàùåíà ïî ïðè÷èíå âûñîêèõ ýê-

ñïëóàòàöèîííûõ çàòðàò, âûçâàííûõ, â òîì ÷èñëå,

è áîëüøèì ðàñõîäîì òîïëèâà ÒÐÄÔ.

Ãëàâà 1 - Îáùèå ñâåäåíèÿ î ãàçîòóðáèííûõ äâèãàòåëÿõ

1.2.1.2 — Òóðáîâèíòîâûå äâèãàòåëè

è âåðòîëåòíûå ÃÒÄ

Íà ìàëûõ äîçâóêîâûõ ñêîðîñòÿõ ïîëåòà

(

< 0,7) íàèáîëåå ýêîíîìè÷íûì â íàñòîÿùåå

âðåìÿ ÿâëÿåòñÿ ÒÂÄ. Ñõåìà ïðîñòåéøåãî îäíî-

âàëüíîãî ÒÂÄ ïîêàçàíà íà Ðèñ. 1.2.1.2_1. Â îòëè-

÷èå îò ÒÐÄ, åãî êîíñòðóêöèÿ õàðàêòåðèçóåòñÿ íà-

ëè÷èåì áîëåå ìîùíîé ìíîãîñòóïåí÷àòîé

òóðáèíû,

â êîòîðîé ðàñøèðåíèå ãàçà îñóùåñòâëÿåòñÿ äî

äàâëåíèÿ ëèøü íåçíà÷èòåëüíî âûøå àòìîñôåðíî-

ãî. Èçáûòî÷íàÿ ìîùíîñòü òóðáèíû ïåðåäàåòñÿ

÷åðåç ïîíèæàþùèé ðåäóêòîð ñïåöèàëüíîìó äâè-

æèòåëþ – âîçäóøíîìó âèíòó. Ýêîíîìè÷íîñòü ÒÂÄ

îáóñëîâëåíà èìåííî âûñîêîé ýôôåêòèâíîñòüþ

âèíòà, êàê äâèæèòåëÿ, ñîçäàþùåãî òÿãîâîå óñè-

ëèå çà ñ÷åò áîëüøîãî ðàñõîäà âîçäóõà ïðè åãî íå-

çíà÷èòåëüíîì óñêîðåíèè, à çíà÷èò — ïðè ìàëûõ

ïîòåðÿõ ýíåðãèè. Òÿãà ñîïëà ÒÂÄ ñîñòàâëÿåò íå-

çíà÷èòåëüíóþ ÷àñòü îáùåé òÿãè ñèëîâîé óñòàíîâ-

êè (ÑÓ).

Ïî ïðèíöèïó ñîçäàíèÿ òÿãè ÒÂÄ àíàëîãè-

÷åí âèíòîìîòîðíîé ÑÓ ñ ïîðøíåâûì äâèãàòåëåì.

Îäíàêî, áëàãîäàðÿ çíà÷èòåëüíî áîëåå âûñîêîé

ýíåðãîâîîðóæåííîñòè ÃÒÄ âåñîâûå ïîêàçàòåëè

ÒÂÄ çíà÷èòåëüíî ñîâåðøåííåå, ÷òî ïîçâîëèëî ñî-

çäàòü ñàìîëåòû ñ ÒÂÄ ñî ñêîðîñòüþ ïîëåòà äî

850…900 êì/÷àñ. Ïðèìåð — ðîññèéñêèé ñòðàòåãè-

÷åñêèé áîìáàðäèðîâùèê ÒÓ-95 ñ òóðáîâèíòîâûì

äâèãàòåëåì ÍÊ-12 ðàçðàáîòêè «ÑÍÒÊ èì. Í.Ä.Êóç-

íåöîâà» (ã. Ñàìàðà), îñíàùåííûì âûñîêîýôôåêòèâ-

íûì äâóõðÿäíûì ñîîñíûì âèíòîì èçìåíÿåìîãî

øàãà (ÂÈØ).

Ïðè ñêîðîñòè ïîëåòà

> 0,7 ê.ï.ä. âèíòà

íà÷èíàåò èíòåíñèâíî ïàäàòü (ñì. Ðèñ. 1.2.1.2_2),

à óäåëüíûé ðàñõîä òîïëèâà ÒÂÄ – óâåëè÷èâàòüñÿ.

Íåêîòîðîå ðàñøèðåíèå çîíû ýêîíîìè÷íîé

ýêñïëóàòàöèè ÒÂÄ âîçìîæíî ïðè ïðèìåíåíèè ñïå-

öèàëüíî ñïðîåêòèðîâàííûõ ìíîãîëîïàñòíûõ

ñòðåëîâèäíûõ ÂÈØ (îäíî- èëè äâóõðÿäíûõ). Òà-

êèå ÂÈØ (ñ óìåíüøåííûì äèàìåòðîì âèíòà) èìå-

þò ïîâûøåííóþ íàãðóçêó íà îìåòàåìóþ ïëîùàäü

è ñîõðàíÿþò îòíîñèòåëüíî âûñîêèé ê.ï.ä. äî

= 0,8…0,85 (ñì. Ðèñ. 1.2.1.2_2). Ýòîò âèíò îáû÷-

íî íàçûâàåòñÿ âèíòîâåíòèëÿòîðîì (ÂÂ), à äâèãà-

òåëü – òóðáîâèíòîâåíòèëÿòîðíûì (ÒÂÂÄ) ñ îòêðû-

òûì ÂÂ. Ïðèìåðîì ÒÂÂÄ ñ îòêðûòûì ÂÂ ìîæåò

ñëóæèòü äâèãàòåëü Ä-27 ðàçðàáîòêè ÊÁ «Ïðîãðåññ»

(ã. Çàïîðîæüå, Óêðàèíà) äëÿ âîåííî-òðàíñïîðòíî-

ãî ñàìîëåòà ÀÍ-70 (ñì. Ðèñ. 1.2.1.2_3).

Â íà÷àëüíûé ïåðèîä ðàçâèòèÿ àâèàöèîííûõ

ÃÒÄ (â 1950-õ…1970-õ ã.ã.) ÒÂÄ øèðîêî ïðèìåíÿ-

Ðèñóíîê 1.2.1.2_1 – Êîíñòðóêòèâíàÿ ñõåìà è îáùèé âèä îäíîâàëüíîãî ÒÂÄ (ÀÈ-20)

1 – ðåäóêòîð; 2 – êîìïðåññîð; 3 – êàìåðà ñãîðàíèÿ; 4 – òóðáèíà

Ãëàâà 1 - Îáùèå ñâåäåíèÿ î ãàçîòóðáèííûõ äâèãàòåëÿõ

Ðèñóíîê 1.2.1.2_2 – Çàâèñèìîñòü ê.ï.ä. âèíòà îò ñêîðîñòè ïîëåòà

ëèñü íà ðåãèîíàëüíûõ è áëèæíåìàãèñòðàëüíûõ

ïàññàæèðñêèõ ñàìîëåòàõ, â âîåííî-òðàíñïîðòíîé

àâèàöèè, à òàêæå íà íåáîëüøèõ ÷àñòíûõ è ñëóæåá

íûõ ñàìîëåòàõ áëàãîäàðÿ âûñîêîé ýêîíîìè÷íîñòè

è õîðîøèì âçëåòíûì õàðàêòåðèñòèêàì ÒÂÄ. Íî

èç-çà ñóùåñòâåííûõ íåäîñòàòêîâ ÒÂÄ îíè â íàñòî-

ÿùåå âðåìÿ àêòèâíî âûòåñíÿþòñÿ ÒÐÄÄ. Ê ýòèì

íåäîñòàòêàì îòíîñÿòñÿ:

- ïîâûøåííàÿ âèáðàöèÿ è øóì â ñàëîíå è íà

ìåñòíîñòè;

- îïàñíîñòü ïîâðåæäåíèÿ ïëàíåðà ïðè íåëîêà-

ëèçîâàííîì ðàçðóøåíèè ëîïàñòè âèíòà;

- õóäøèå âîçìîæíîñòè ðàçìåùåíèÿ ÑÓ ñ ÒÂÄ

ïîä êðûëîì è íà ôþçåëÿæå.

Îñíîâíîå ïðèìåíåíèå íîâåéøèõ è âíîâü ïðî-

åêòèðóåìûõ ÒÂÄ – âîåííî-òðàíñïîðòíûå ñàìîëåòû

è íåáîëüøèå ðåãèîíàëüíûå è ÷àñòíûå ñàìîëåòû.

Âûñîêàÿ ýíåðãîâîîðóæåííîñòü è íèçêàÿ

óäåëüíàÿ ìàññà ïîçâîëèëè óñïåøíî ïðèìåíèòü ÃÒÄ

íà âåðòîëåòàõ. Êîíñòðóêòèâíî âåðòîëåòíûå äâèãà-

òåëè àíàëîãè÷íû ñàìîëåòíûì ÒÂÄ. Âåðòîëåòíûå

ÃÒÄ õàðàêòåðèçóþòñÿ ïîëíûì ñðàáàòûâàíèåì ñâî-

áîäíîé ýíåðãèè öèêëà â òóðáèíå äâèãàòåëÿ äëÿ ïå-

ðåäà÷è ìàêñèìàëüíîé ìîùíîñòè íà íåñóùèé âèíò.

Âåðòîëåòíûå ÃÒÄ îáû÷íî âûïîëíÿþòñÿ ïî

ñõåìå ñî ñâîáîäíîé ñèëîâîé òóðáèíîé. Ïåðåäà÷à

ìîùíîñòè íà âèíò îñóùåñòâëÿåòñÿ ÷åðåç ïîíè-

æàþùèé ðåäóêòîð, îòëè÷àþùèéñÿ çíà÷èòåëüíî

áîëüøåé ñòåïåíüþ ðåäóêöèè, ÷åì ó ðåäóêòîðà

ÒÂÄ (èç-çà ìåíüøåé ÷àñòîòû âðàùåíèÿ íåñóùå-

ãî âèíòà) è èìåþùèé, ïîýòîìó, á

ëüøèå ãàáàðè-

òû è ìàññó, ÷åì ÒÂÄ.

Ðèñóíîê 1.2.1.2_3 – Îáùèé âèä è êîíñòðóêòèâíàÿ ñõåìà ÒÂÂÄ (Ä-27)

Ãëàâà 1 - Îáùèå ñâåäåíèÿ î ãàçîòóðáèííûõ äâèãàòåëÿõ

1.2.1.3 — Äâóõêîíòóðíûå òóðáîðå-

àêòèâíûå äâèãàòåëè (ÒÐÄÄ)

Ñ êîíöà 1950-õ — íà÷àëà 1960-õ ãîäîâ íà÷à-

ëîñü øèðîêîå ïðèìåíåíèå â àâèàöèè ÒÐÄÄ

è ÒÐÄÄÔ. ÒÐÄÄ ìîæíî îïðåäåëèòü êàê ÒÐÄ, â êî-

òîðîì ÷àñòü ñâîáîäíîé ýíåðãèè òåðìîäèíàìè÷åñ-

êîãî öèêëà, îñóùåñòâëÿåìîãî âî âíóòðåííåì êîí-

òóðå, ïåðåäàåòñÿ êîìïðåññîðó íàðóæíîãî êîíòóðà

(âåíòèëÿòîðó). Ýòà ýíåðãèÿ èñïîëüçóåòñÿ äëÿ ïî-

âûøåíèÿ äàâëåíèÿ àòìîñôåðíîãî âîçäóõà, ïîñòó-

ïàþùåãî â íàðóæíûé êîíòóð, ñ öåëüþ óâåëè÷åíèÿ

îáùåé òÿãè ïî ñðàâíåíèþ ñ îäíîêîíòóðíûì ÒÐÄ

ñ òàêèìè æå ïàðàìåòðàìè (ñì. Ðèñ. 1.2.1.3_1). Ïî-

òîêè âîçäóõà è ãàçà â êîíòóðàõ ÒÐÄÄ âñåãäà ýíåð-

ãåòè÷åñêè âçàèìîäåéñòâóþò ÷åðåç ðîòîð òóðáîâåí-

òèëÿòîðà, à òàêæå ìîãóò èìåòü äîïîëíèòåëüíîå

âçàèìîäåéñòâèå ïóòåì ñìåøåíèÿ ïîòîêîâ. ÒÐÄÄ

ìîãóò èìåòü ÔÊ â îäíîì èëè îáîèõ êîíòóðàõ èëè

îáùóþ ÔÊ ïîñëå ñìåøåíèÿ ïîòîêîâ [1.6.2].

Âñëåäñòâèå áîëåå ñëîæíîãî ïî ñðàâíåíèþ

ñ ÒÐÄ ïðèíöèïà ðàáîòû è íàëè÷èÿ äîïîëíèòåëü-

íûõ ýëåìåíòîâ, êîíñòðóêòèâíûé îáëèê ÒÐÄÄ äî-

ïóñêàåò áîëüøåå êîëè÷åñòâî ðàçëè÷íûõ ñõåì, êî-

òîðûå îòëè÷àþòñÿ ðàñïîëîæåíèåì âåíòèëÿòîðà,

êîëè÷åñòâîì ðîòîðîâ, ñõåìîé ãàçîâîçäóøíîãî òðàê-

òà è ïð. Ñõåìû áóäóò ðàññìîòðåíû â ðàçäåëå 3.1.

Â íàñòîÿùåå âðåìÿ ÒÐÄÄ ÿâëÿþòñÿ äîìèíè-

ðóþùèì òèïîì ÃÒÄ â äîçâóêîâîé è ñâåðõçâóêîâîé

àâèàöèè, ïðàêòè÷åñêè âûòåñíèâ îäíîêîíòóðíûå

ÒÐÄ è çíà÷èòåëüíî ñóçèâ îáëàñòü ïðèìåíåíèÿ ÒÂÄ.

Òàêîå ïîëîæåíèå ÒÐÄÄ îáóñëîâëåíî ðÿäîì ðåøà-

þùèõ ïðåèìóùåñòâ ïåðåä ÒÐÄ è ÒÂÄ:

- çíà÷èòåëüíîå ñíèæåíèå óäåëüíîãî ðàñõîäà

òîïëèâà ïî ñðàâíåíèþ ñ ÒÐÄ íà äîçâóêîâûõ ñêî-

ðîñòÿõ ïîëåòà è ïî ñðàâíåíèþ ñ ÒÂÄ íà îêîëî-

çâóêîâûõ ñêîðîñòÿõ. Óëó÷øåíèå ýêîíîìè÷íîñòè

ÒÐÄÄ äîñòèãàåòñÿ îäíîâðåìåííûì ñîâåðøåí-

ñòâîâàíèåì äâèãàòåëÿ êàê òåïëîâîé ìàøèíû

(óëó÷øåíèå òåðìè÷åñêîãî ê.ï.ä.) è ïîâûøåíèåì

åãî ýôôåêòèâíîñòè êàê äâèæèòåëÿ

(ïîâûøåíèå

ïîëåòíîãî ê.ï.ä), ÷òî ïðèíöèïèàëüíî íåâîçìîæ-

íî â îäíîêîíòóðíîì ÒÐÄ. Ïîâûøåíèå ïîëåòíîãî

ê.ï.ä. äîñòèãàåòñÿ óâåëè÷åíèåì ñòåïåíè äâóõêîí-

òóðíîñòè (m) ïî ìåðå ôîðñèðîâàíèÿ ïàðàìåòðîâ

òåðìîäèíàìè÷åñêîãî öèêëà;

- çíà÷èòåëüíî ìåíüøåå âðåäíîå âîçäåéñòâèå íà

îêðóæàþùóþ ñðåäó è ïëàíåð (ñíèæåíèå óðîâíÿ

øóìà íà ìåñòíîñòè è â ñàëîíå ñàìîëåòà, ñíèæåíèå

ýìèññèè âðåäíûõ âåùåñòâ è äûìà íà åäèíèöó òÿãè);

- âîçìîæíîñòü ýôôåêòèâíîãî ïðèìåíåíèÿ

ÒÐÄÄÔ â øèðîêîì äèàïàçîíå ñêîðîñòåé ïîëåòà

ñ îáåñïå÷åíèåì âûñîêîé ýêîíîìè÷íîñòè íà äîç

âó-

êîâûõ ñêîðîñòÿõ è âûñîêèõ òÿã íà ñâåðõçâóêîâûõ

Ðèñóíîê 1.2.1.3_1 – Êîíñòðóêòèâíàÿ ñõåìà ÒÐÄÄ (ÏÑ-90À)

1 – âåíòèëÿòîð; 2 – ðàçäåëèòåëüíûé êîðïóñ; 3 – êàíàë íàðóæíîãî êîíòóðà; 4 – ðåâåðñ

òÿãè; 5 –òóðáèíà âåíòèëÿòîðà (íèçêîãî äàâëåíèÿ); 6 – ñìåñèòåëü; 7 – îáùåå ñîïëî;

8 – ïîäïîðíûå ñòóïåíè íà âàëó âåíòèëÿòîðà; 9 – êîìïðåññîð âûñîêîãî äàâëåíèÿ; 10 – êà-

ìåðà ñãîðàíèÿ; 11 – òóðáèíà âûñîêîãî äàâëåíèÿ