<\/a><\/noindex>*Hier und im Folgenden sprechen wir \u00fcber Unterschallgeschwindigkeiten. Bei \u00dcberschallgeschwindigkeit \u00e4ndern sich die physikalischen Gesetze, und alles ist ganz anders. <\/p>\n
Der Kompressor ist ein Ger\u00e4t, in dem der Luftdruck erh\u00f6ht wird. Der Kompressor kann durch einen Wert charakterisiert werden, der als Druckverh\u00e4ltnis bezeichnet wird. In modernen Triebwerken \u00fcberschreitet dieses Verh\u00e4ltnis bereits 40 Einheiten. Dar\u00fcber hinaus steigt die Temperatur darin (m\u00f6glicherweise bis zu 400 Grad Celsius).<\/p>\n
Die Brennkammer ist ein Ger\u00e4t, in dem der komprimierte Luft (nach dem Kompressor) W\u00e4rme durch die Verbrennung von Brennstoff zugef\u00fchrt wird. Die Temperatur in der Brennkammer ist sehr hoch und kann bis zu 2000 Grad Celsius erreichen. Es k\u00f6nnte den Anschein haben, dass der Gasdruck in der Kammer ebenfalls stark ansteigt, aber das ist nicht der Fall. Theoretisch wird angenommen, dass die W\u00e4rmezufuhr bei konstantem Druck erfolgt. In der Realit\u00e4t sinkt dieser etwas aufgrund von Verlusten (ein Problem der Konstruktionsunvollkommenheit). <\/p>\n
Die Turbine ist ein Ger\u00e4t, das einen Teil der Energie des Gases nach der Brennkammer in Antriebsenergie f\u00fcr den Kompressor umwandelt. Da Turbinen nicht nur in der Luftfahrt verwendet werden, kann eine allgemeinere Definition gegeben werden: Es handelt sich um ein Ger\u00e4t, das die innere Energie des Arbeitsmediums (in unserem Fall ist das Arbeitsmedium Gas) in mechanische Arbeit an der Welle umwandelt. Wie Sie feststellen konnten, befinden sich Turbine und Kompressor auf einer Welle und sind fest miteinander verbunden. Wenn im Kompressor der Gasdruck steigt, so sinkt er in der Turbine, was bedeutet, dass das Gas sich ausdehnt. <\/p>\n
Die D\u00fcse ist ein verengter Kanal, in dem die potenzielle Energie des Gases in kinetische Energie umgewandelt wird (der verbleibende Energievorrat des Gases nach der Turbine). Wie auch in der Turbine dehnt sich das Gas in der D\u00fcse aus. Es bildet sich ein Strahl, der, wenn er die D\u00fcse verl\u00e4sst, das Flugzeug antreibt. <\/p>\n
Wir haben die grundlegenden Elemente gekl\u00e4rt. Aber wie funktioniert es trotzdem? Lassen Sie uns also noch einmal kurz darauf eingehen. <\/p>\n
Luft aus der Atmosph\u00e4re gelangt in das Eintrittsger\u00e4t, wo sie etwas komprimiert wird und in den Kompressor eintritt. Im Kompressor steigt der Druck der Luft weiter an, ebenso die Temperatur. Nach dem Kompressor gelangt die Luft in die Brennkammer und wird dort mit dem Kraftstoff vermischt, was zu einer starken Temperaturerh\u00f6hung bei nahezu konstantem Druck f\u00fchrt. Nach der Brennkammer str\u00f6mt das hei\u00dfe, komprimierte Gas in die Turbine. Ein Teil der Energie des Gases wird verwendet, um den Kompressor durch die Turbine anzutreiben (damit er seine oben beschriebene Funktion erf\u00fcllen kann), ein anderer Teil der Energie wird f\u00fcr die notwendige Bewegung des Flugzeugs verwendet, da das Gas, nachdem es die Turbine passiert hat, in einen Strahl in der D\u00fcse umgewandelt wird und in die Atmosph\u00e4re str\u00f6mt. Damit endet der Zyklus. In der Realit\u00e4t verlaufen alle Prozesse des Zyklus jedoch kontinuierlich.<\/p>\n
Dieser Zyklus wird als Brayton-Zyklus bezeichnet, oder als thermodynamischer Zyklus mit kontinuierlichem Arbeitsprozess und W\u00e4rmezufuhr bei konstantem Druck. Nach diesem Zyklus arbeiten alle GTD.<\/p>\n
Brayton-Zyklus in P-V-Koordinaten<\/i><\/p>\n
N-V \u2013 Kompressionsprozess im Eintrittsger\u00e4t
Schematische Darstellung eines Turbofan-Triebwerks, wobei 0-0 die Motorachse ist<\/i><\/p>\n
Ein Turbojet kann auch zwei Wellen haben. In diesem Fall besteht der Kompressor aus einem Niederdruckkompressor (KND) und einem Hochdruckkompressor (KVD), w\u00e4hrend die Arbeitszufuhr von der Niederdruckturbine (TND) und der Hochdruckturbine (TVD) durchgef\u00fchrt wird. Solch ein Schema ist gasdynamisch vorteilhafter.<\/p>\n
Echter Motor dieses Typs im Querschnitt<\/i><\/p>\n
Wir haben das Funktionsprinzip des einfachsten Schemas eines Luftfahrt-Gasturbinenmotors betrachtet. Nat\u00fcrlich werden in modernen \"Airbussen und Boeings\" TRDDs installiert, deren Konstruktion erheblich komplexer ist, die jedoch nach denselben Prinzipien arbeiten. Lassen Sie uns diese betrachten.<\/p>\n
Zweikreis-Turbofan-Triebwerk<\/h2>\n \nEin TRDD unterscheidet sich vor allem von einem TRD dadurch, dass er zwei Kreisl\u00e4ufe hat: einen \u00e4u\u00dferen und einen inneren. Der innere Kreislauf enth\u00e4lt dasselbe wie ein TRD: einen Kompressor (unterteilt in KND und KVD), eine Brennkammer, eine Turbine (unterteilt in TVD und TND) und eine D\u00fcse. Der \u00e4u\u00dfere Kreislauf ist ein Kanal mit einer D\u00fcse am Ende. Er hat weder eine Brennkammer noch eine Turbine. Vor beiden Kreisl\u00e4ufen (direkt nach dem Eingabeger\u00e4t des Motors) steht eine Kompressorstufe, die f\u00fcr beide Kreisl\u00e4ufe arbeitet. <\/p>\n
Es ergibt sich ein nicht sehr klares Bild, oder? Lassen Sie uns kl\u00e4ren, wie es funktioniert.<\/p>\n
Schematische Konstruktion eines zweistrahligen, zweikreisigen Turbinen-Triebwerks<\/i><\/p>\n
Die Luft, die in den Motor gelangt, wird nach der ersten Stufe des Niederdruckkompressors in zwei Str\u00f6mungen aufgeteilt. Ein Teil der Luft geht durch den inneren Kreislauf, wo die gleichen Prozesse stattfinden, die wir beim TRD besprochen haben. Der zweite Teil der Luft gelangt in den \u00e4u\u00dferen Kreislauf und erh\u00e4lt Energie von der ersten KND-Stufe (der, die auf beide Kreisl\u00e4ufe arbeitet). Im \u00e4u\u00dferen Kreislauf wird die Energie der Luft nur f\u00fcr die \u00dcberwindung der hydraulischen Verluste (durch Reibung) verwendet. Am Ende gelangt diese Luft in die D\u00fcse des \u00e4u\u00dferen Kreislaufs und erzeugt einen enormen Schub. Der Schub, der vom \u00e4u\u00dferen Kreislauf erzeugt wird, kann 80% des Schubs des gesamten Motors ausmachen. <\/p>\n
Eine der wichtigsten Eigenschaften eines TRDD ist der Grad der Zweikreisigkeit. Der Grad der Zweikreisigkeit ist das Verh\u00e4ltnis des Luftdurchsatzes im \u00e4u\u00dferen Kreislauf zum Luftdurchsatz im inneren Kreislauf. Diese Zahl kann gr\u00f6\u00dfer oder kleiner als eins sein. Bei modernen Triebwerken \u00fcbersteigt diese Zahl einen Wert von 12.
TRDD des Flugzeugs Boeing 757-200. Im Vordergrund sind das Eingabeger\u00e4t und der L\u00fcfter zu sehen.<\/i><\/p>\n
Bei einigen Triebwerken wird der L\u00fcfter von einer separaten Turbine angetrieben, die am n\u00e4chsten zur D\u00fcse des inneren Kreislaufs angebracht ist. Dann handelt es sich um ein dreistrahliges Triebwerk. Diese Anordnung findet sich beispielsweise bei den Triebwerken Rolls Royce RB211 (die auf L1011, B747, B757, B767 installiert waren), D-18T (An-124), D-36 (Jak-42).<\/p>\n
D-18T im Querschnitt von innen.<\/i><\/p>\n
Das Hauptmerkmal von Turbo-Prop-Triebwerken liegt in der F\u00e4higkeit, hohen Schub und gute Effizienz im Vergleich zu Turbojet-Triebwerken zu erzeugen. <\/p>\n
Damit m\u00f6chte ich den Abschnitt \u00fcber Turbo-Prop-Triebwerke beenden und zum n\u00e4chsten Typ von Triebwerken \u00fcbergehen \u2013 den Turbo-Diesel-Triebwerken.<\/p>\n
Turbo-Prop-Triebwerke<\/h2>\n \nDas Turbo-Prop-Triebwerk geh\u00f6rt, wie das Turbojet-Triebwerk, zu den Gasturbinen-Triebwerken und funktioniert \u00e4hnlich wie ein Turbojet. Ein einfaches Turbo-Prop-Triebwerk besteht aus den uns bereits bekannten Komponenten: einem Verdichter, einer Brennkammer, einer Turbine und einer D\u00fcse. Zus\u00e4tzlich kommen ein Getriebe und ein Propeller hinzu. <\/p>\n
Schematische Darstellung eines Turbo-Diesel-Triebwerks<\/i><\/p>\n
Es gibt jedoch auch eine andere Anordnung von Turbo-Prop-Triebwerken: mit einer freien Turbine.
Schematische Darstellung eines Turbo-Diesel-Triebwerks mit freier Turbine<\/i><\/p>\n
Ich m\u00f6chte betonen, dass man Turbo-Prop-Triebwerke nicht als ineffizienten \u00dcberbleibsel der Vergangenheit betrachten sollte. Ich habe mehrmals solche Aussagen geh\u00f6rt, aber sie sind falsch.
Damit beenden wir das Thema Turboprop-Triebwerke. Wir n\u00e4hern uns allm\u00e4hlich dem Konzept des Turbinenwellenantriebs.<\/p>\n
Turbinenwellenantrieb<\/h2>\n \nWahrscheinlich h\u00f6ren die meisten Leser hier zum ersten Mal von dieser Bezeichnung. Diese Art von Triebwerken wird in Hubschraubern installiert. <\/p>\n
Der Turbinenwellenantrieb \u00e4hnelt sehr dem Turboprop-Triebwerk mit einer freien Turbine. Er besteht ebenfalls aus einem Kompressor, einer Brennkammer, einer Kompressorturbine, gefolgt von einer freien Turbine, die nur gasdynamisch mit dem gesamten vorherigen Teil verbunden ist. Dieser Antrieb erzeugt jedoch keinen Schub, da er keine D\u00fcse hat, sondern nur einen Auslass. Die freie Turbine hat eine eigene Welle, die mit dem Hauptgetriebe des Hubschraubers (des Hauptrotors) verbunden ist. Ja, alle mir bekannten Hubschrauber haben ein solches Getriebe, und es ist typischerweise von betr\u00e4chtlicher Gr\u00f6\u00dfe. Der Grund ist, dass die Drehzahlen des Hauptrotors eines Hubschraubers sehr niedrig sind. W\u00e4hrend bei Flugzeugen, wie ich oben geschrieben habe, sie bis zu 1500 U\/min erreichen k\u00f6nnen, betr\u00e4gt sie bei einem Hubschrauber, zum Beispiel dem Mi-8, nur 193 U\/min.
Schematische Darstellung des Turbinenwellenantriebs<\/i><\/p>\n
Der Motor \u0422\u04123-117 des Hubschraubers Mi-8. Rechts sind das Auspuffrohr und die Antriebswelle zu sehen.<\/i><\/p>\n
Wir haben also vier Arten von Gasturbinenmotoren betrachtet. Ich hoffe, mein Text war verst\u00e4ndlich und hilfreich f\u00fcr Sie. Fragen und Anmerkungen k\u00f6nnen Sie gern in den Kommentaren hinterlassen. <\/p>\n
Danke f\u00fcr Ihre Aufmerksamkeit.habr.com<\/a><\/p>","protected":false,"gt_translate_keys":[{"key":"rendered","format":"html"}]},"excerpt":{"rendered":"\u0412\u0441\u0435\u043c \u043f\u0440\u0438\u0432\u0435\u0442! \u0412 \u044d\u0442\u043e\u0439 \u0441\u0442\u0430\u0442\u044c\u0435 \u044f \u0445\u043e\u0447\u0443 \u0440\u0430\u0441\u0441\u043a\u0430\u0437\u0430\u0442\u044c \u043e \u0442\u043e\u043c, \u043a\u0430\u043a \u0440\u0430\u0431\u043e\u0442\u0430\u044e\u0442 \u0430\u0432\u0438\u0430\u0446\u0438\u043e\u043d\u043d\u044b\u0435 \u0433\u0430\u0437\u043e\u0442\u0443\u0440\u0431\u0438\u043d\u043d\u044b\u0435 \u0434\u0432\u0438\u0433\u0430\u0442\u0435\u043b\u0438 (\u0413\u0422\u0414). \u042f \u043f\u043e\u0441\u0442\u0430\u0440\u0430\u044e\u0441\u044c \u0441\u0434\u0435\u043b\u0430\u0442\u044c \u044d\u0442\u043e \u043d\u0430\u0438\u0431\u043e\u043b\u0435\u0435 \u043f\u0440\u043e\u0441\u0442\u044b\u043c \u0438 \u043f\u043e\u043d\u044f\u0442\u043d\u044b\u043c \u044f\u0437\u044b\u043a\u043e\u043c. \u0410\u0432\u0438\u0430\u0446\u0438\u043e\u043d\u043d\u044b\u0435 \u0413\u0422\u0414 \u043c\u043e\u0436\u043d\u043e \u043c\u043e\u0436\u043d\u043e \u0440\u0430\u0437\u0434\u0435\u043b\u0438\u0442\u044c \u043d\u0430: \u0442\u0443\u0440\u0431\u043e\u0440\u0435\u0430\u043a\u0442\u0438\u0432\u043d\u044b\u0435 \u0434\u0432\u0438\u0433\u0430\u0442\u0435\u043b\u0438 (\u0422\u0420\u0414) \u0434\u0432\u0443\u0445\u043a\u043e\u043d\u0442\u0443\u0440\u043d\u044b\u0435 \u0442\u0443\u0440\u0431\u043e\u0440\u0435\u0430\u043a\u0442\u0438\u0432\u043d\u044b\u0435 \u0434\u0432\u0438\u0433\u0430\u0442\u0435\u043b\u0438 (\u0422\u0420\u0414\u0414) \u0422\u0443\u0440\u0431\u043e\u0432\u0438\u043d\u0442\u043e\u0432\u044b\u0435 \u0434\u0432\u0438\u0433\u0430\u0442\u0435\u043b\u0438 (\u0422\u0412\u0414) \u0422\u0443\u0440\u0431\u043e\u0432\u0430\u043b\u044c\u043d\u044b\u0435 \u0434\u0432\u0438\u0433\u0430\u0442\u0435\u043b\u0438 (\u0422\u0412\u0430\u0414) \u041f\u0440\u0438\u0442\u043e\u043c, \u0422\u0420\u0414 \u0438 \u0422\u0420\u0414\u0414 \u043c\u043e\u0433\u0443\u0442 \u0441\u043e\u0434\u0435\u0440\u0436\u0430\u0442\u044c \u0432 \u0441\u0435\u0431\u0435 \u0444\u043e\u0440\u0441\u0430\u0436\u043d\u0443\u044e \u043a\u0430\u043c\u0435\u0440\u0443, \u0432 […]<\/p>\n","protected":false,"gt_translate_keys":[{"key":"rendered","format":"html"}]},"author":1,"featured_media":0,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":""},"categories":[702],"tags":[],"class_list":["post-35229","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-news"],"aioseo_notices":[],"aioseo_head":"\n\t\t\n\t
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