Bawo ni gbogbo eniyan! Ninu nkan yii Mo fẹ lati sọrọ nipa bii awọn ẹrọ turbine gaasi ọkọ ofurufu (GTE) ṣe n ṣiṣẹ. Emi yoo gbiyanju lati jẹ ki eyi rọrun ati oye bi o ti ṣee.
Awọn ẹrọ turbine gaasi ọkọ ofurufu le pin si:
- awọn ẹrọ turbojet (TRD)
- awọn ẹrọ turbojet onipo meji (awọn ẹrọ turbojet)
- Awọn ẹrọ Turboprop (TVD)
- Awọn ẹrọ Turboshaft (TVaD)
Pẹlupẹlu, awọn enjini turbojet ati awọn turbofans le ni apẹja lẹhin, ninu eyiti wọn yoo jẹ turbofans ati turbofans, lẹsẹsẹ. A kì yóò gbé wọn yẹ̀ wò nínú àpilẹ̀kọ yìí.
Jẹ ká bẹrẹ pẹlu turbojet enjini.
Turbojet enjini
Iru ẹrọ yii ni a ṣẹda ni idaji akọkọ ti ọrundun 20 ati bẹrẹ lati wa lilo ni ibigbogbo si opin Ogun Agbaye II. Ọkọ ofurufu turbojet ni tẹlentẹle akọkọ ni agbaye jẹ German Me.262. Awọn ẹrọ Turbofan jẹ olokiki titi di ọdun 60, lẹhin eyi wọn bẹrẹ lati rọpo nipasẹ awọn ẹrọ turbofan.
Fọto igbalode ti Me-262 ti o ya ni ọdun 2016
Ẹrọ turbojet ti o rọrun julọ pẹlu awọn eroja wọnyi:
- Ẹrọ titẹ sii
- Onimọnran
- Iyẹwu ijona
- Turbine
- Jet nozzle (lẹhin eyi ni nozzle nìkan)
A le sọ pe eyi ni eto ti o kere julọ fun iṣẹ ẹrọ deede.
Bayi jẹ ki a wo ohun ti o nilo fun kini ati idi.
Ẹrọ ti nwọle jẹ ikanni ti o gbooro * ninu eyiti a ti pese afẹfẹ si konpireso ati fisinuirindigbindigbin tẹlẹ. Ninu rẹ, agbara kainetik ti afẹfẹ ti nwọle ti yipada ni apakan si titẹ.
* lẹhinna a yoo sọrọ nipa awọn iyara subsonic. Ni iyara supersonic, fisiksi yipada, ati pe ohun gbogbo yatọ patapata nibẹ.
A konpireso ni a ẹrọ ti o mu air titẹ. A konpireso le ti wa ni characterized nipasẹ kan iye bi awọn ìyí ti titẹ ilosoke. Ninu awọn ẹrọ igbalode o ti bẹrẹ lati kọja awọn iwọn 40. Ni afikun, iwọn otutu ti o wa ninu rẹ pọ si (boya ni ibikan si iwọn 400 Celsius).
Iyẹwu ijona jẹ ẹrọ kan ninu eyiti a pese ooru si afẹfẹ fisinuirindigbindigbin (lẹhin compressor) nitori ijona ti idana. Iwọn otutu ti o wa ninu iyẹwu ijona ga pupọ, o le de ọdọ 2000 iwọn Celsius. O le dabi fun ọ pe titẹ gaasi ninu iyẹwu naa tun pọ si pupọ, ṣugbọn eyi kii ṣe bẹ. Ni imọ-jinlẹ, o gba gbogbogbo pe ooru ti pese ni titẹ nigbagbogbo. Ni otitọ, o lọ silẹ diẹ nitori awọn adanu (iṣoro ti apẹrẹ ti ko tọ).
Turbine jẹ ẹrọ kan ti o yipada apakan ti agbara gaasi lẹhin iyẹwu ijona sinu agbara awakọ kọnputa. Niwọn igba ti a ti lo awọn turbines kii ṣe ni ọkọ oju-ofurufu nikan, a le fun ni alaye gbogbogbo diẹ sii: eyi jẹ ẹrọ ti o yi agbara inu inu ti ito ṣiṣẹ (ninu ọran wa, omi ti n ṣiṣẹ jẹ gaasi) sinu iṣẹ ẹrọ lori ọpa. Bi o ṣe le loye, turbine ati konpireso wa lori ọpa kanna ati pe wọn ni asopọ ni lile si ara wọn. Ti titẹ gaasi ba pọ si ni compressor, lẹhinna ninu turbine, ni ilodi si, o dinku, iyẹn ni, gaasi gbooro.
A nozzle ni a tapering ikanni ninu eyi ti awọn ti o pọju agbara ti gaasi ti wa ni iyipada sinu kainetik agbara (awọn ti o ku ifiṣura ti gaasi agbara lẹhin turbine). Bi ninu turbine, imugboroja gaasi waye ninu nozzle. A ṣe agbekalẹ ọkọ ofurufu, eyiti, ti n ṣan jade kuro ninu nozzle, gbe ọkọ ofurufu naa.
A ti ṣeto awọn eroja ipilẹ. Ṣugbọn ko tun han gbangba bi o ṣe n ṣiṣẹ? Lẹhinna jẹ ki a ṣe lẹẹkansi ati ni ṣoki.
Afẹfẹ lati inu afẹfẹ wọ inu ẹrọ ti nwọle, nibiti o ti wa ni titẹ diẹ ti o si wọ inu compressor. Ninu compressor, titẹ afẹfẹ pọ si paapaa diẹ sii, ati iwọn otutu tun pọ si. Lẹhin ti konpireso, afẹfẹ wọ inu iyẹwu ijona ati, dapọ nibẹ pẹlu idana, ignites, eyiti o nyorisi ilosoke ti o lagbara ni iwọn otutu, ni, ọkan le sọ, titẹ nigbagbogbo. Lẹhin iyẹwu ijona, gaasi fisinuirindigbindigbin gbona wọ inu tobaini naa. Apakan agbara ti gaasi ti lo lori yiyi konpireso nipasẹ turbine (ki o le ṣe iṣẹ rẹ ti a ṣalaye loke), apakan miiran ti agbara naa lo lori gbigbe ọkọ ofurufu ti a nilo, nitori otitọ. pe gaasi, ti o ti kọja tobaini, yipada sinu ṣiṣan ọkọ ofurufu ni nozzle ati yọ kuro ninu rẹ (nozzle) sinu afẹfẹ. Eleyi pari awọn ọmọ. Nitoribẹẹ, ni otitọ, gbogbo awọn ilana ninu ọmọ naa waye nigbagbogbo.
Yi ọmọ ni a npe ni Brayton ọmọ, tabi a thermodynamic ọmọ pẹlu kan lemọlemọfún ọna ilana ati ooru input ni ibakan titẹ. Gbogbo awọn ẹrọ tobaini gaasi ṣiṣẹ ni ibamu si yiyi.
Brayton ọmọ ni PV ipoidojuko
N-B - funmorawon ilana ni input ẹrọ
V-K - funmorawon ilana ni a konpireso
K-G - ipese ooru isobaric
G-T - gaasi imugboroosi ilana ni a tobaini
G-S - ilana imugboroja gaasi ni nozzle
С-Н - yiyọ ooru isobaric sinu oju-aye
Apẹrẹ sikematiki ti ẹrọ turbojet kan, nibiti 0-0 jẹ ipo engine
Ẹrọ turbojet le ni awọn ọpa meji. Ni idi eyi, awọn konpireso oriširiši kekere-titẹ konpireso (LPC) ati ki o kan ga-titẹ konpireso (HPC), ati awọn ipese iṣẹ yoo wa ni ti gbe jade nipa a kekere-titẹ turbine (LPT) ati ki o kan ga-titẹ turbine (HPC). HPT), lẹsẹsẹ. Yi eni jẹ diẹ ọjo gasdynamically.
Cutaway wiwo ti a gidi engine ti yi iru
A ṣe ayẹwo ilana iṣiṣẹ ti ẹrọ ẹrọ turbine gaasi ọkọ ofurufu ti o rọrun julọ. Nipa ti, igbalode Airbuses ati Boeings ti wa ni ipese pẹlu turbofan enjini, awọn oniru ti eyi ti o jẹ akiyesi eka sii, ṣugbọn ohun gbogbo ṣiṣẹ gẹgẹ bi awọn ofin kanna. Jẹ ki a wo wọn.
Double-Circuit turbojet engine
Ẹrọ turbofan, akọkọ, yatọ si ẹrọ turbojet ni pe o ni awọn iyika meji: ita ati inu. Awọn ti abẹnu Circuit ni ohun kanna bi a turbojet engine: a konpireso (pin si LPC ati HPC), a ijona iyẹwu, a turbine (pin si HPT ati LHP) ati ki o kan nozzle. Apejọ ita jẹ ikanni kan pẹlu nozzle ni ipari. Ko ni iyẹwu ijona tabi tobaini kan. Ni iwaju awọn iyika mejeeji (lẹsẹkẹsẹ lẹhin iwọle engine) ipele konpireso wa ti o ṣiṣẹ lori awọn iyika mejeeji.
Kii ṣe aworan ti o han gbangba, otun? Jẹ ká ro ero jade bi o ti ṣiṣẹ.
Apẹrẹ sikematiki ti ẹrọ twin-ọpa fori turbojet
Afẹfẹ ti nwọle ẹrọ, ti o kọja nipasẹ ipele akọkọ ti konpireso-kekere, ti pin si awọn ṣiṣan meji. Apa kan ti afẹfẹ n ṣan ni agbegbe ti inu, nibiti awọn ilana kanna ti waye ti a ṣe apejuwe nigba ti a ṣajọpọ ẹrọ turbojet. Apa keji ti afẹfẹ wọ inu Circuit ita, gbigba agbara lati ipele akọkọ ti LPC (eyiti o ṣiṣẹ lori awọn iyika meji). Ninu Circuit ita, agbara afẹfẹ lo nikan lori bibori awọn adanu eefun (nitori ijakadi). Ni ipari, afẹfẹ yii wọ inu nozzle lupu lode, ti o ṣẹda titari nla. Agbara ti a ṣẹda nipasẹ Circuit ita le ṣe akọọlẹ fun 80% ti ipa ti gbogbo ẹrọ naa.
Ọkan ninu awọn abuda pataki julọ ti ẹrọ turbofan jẹ ipin fori. Ipin fori jẹ ipin ti sisan afẹfẹ ni lupu lode si sisan afẹfẹ ni lupu inu. Nọmba yii le jẹ boya tobi tabi kere si ọkan. Lori awọn ẹrọ igbalode, nọmba yii ju awọn ẹya 12 lọ.
Awọn enjini pẹlu ipin fori ti o ju meji ni a maa n pe awọn ẹrọ turbofan, ati ipele akọkọ ti konpireso (eyi ti o ṣiṣẹ lori awọn iyika mejeeji) ni a pe ni afẹfẹ.
Boeing 757-200 turbofan engine. Ẹrọ titẹ sii ati afẹfẹ wa ni han ni iwaju.
Lori diẹ ninu awọn enjini, awọn àìpẹ ti wa ni ìṣó nipasẹ kan lọtọ turbine, eyi ti o ti gbe sunmo si awọn ti abẹnu Circuit nozzle. Nigbana ni engine wa ni jade lati jẹ ọpa mẹta. Fun apẹẹrẹ, Rolls Royce RB211 enjini (fi sori ẹrọ lori L1011, B747, B757, B767), D-18T (An-124), D-36 (Yak-42) enjini ni ibamu si yi oniru.
D-18T ni apakan lati inu
Anfani akọkọ ti ẹrọ turbofan ni agbara lati ṣẹda ipa giga ati ṣiṣe to dara ni akawe si awọn ẹrọ turbojet.
Pẹlu eyi Emi yoo fẹ lati pari nipa ẹrọ turbofan ki o lọ siwaju si iru ẹrọ atẹle - ẹrọ turbofan.
Turboprop enjini
Enjini turboprop, bii turbojet, jẹ ẹrọ tobaini gaasi. Ati pe o ṣiṣẹ fere bi turbojet. Ẹrọ turboprop ipilẹ kan ni awọn eroja ti o ti mọ tẹlẹ si wa: konpireso, iyẹwu ijona, tobaini ati nozzle kan. Apoti jia ati skru ti wa ni afikun si wọn.
Ilana iṣiṣẹ jẹ kanna bi ti turbojet, pẹlu iyatọ ti o fẹrẹ jẹ pe gbogbo agbara gaasi ti lo ninu turbine lati yi compressor ati lati yi propeller nipasẹ apoti jia (nibi propeller ati apoti gear wa lori kanna. ọpa bi konpireso). Awọn propeller ṣẹda awọn olopobobo ti titari. Awọn ti o ku apa ti awọn agbara lẹhin ti awọn turbine ti wa ni directed sinu nozzle, lara oko ofurufu, sugbon o jẹ kekere, o le jẹ idamẹwa ti lapapọ. Apoti gear ninu ero yii ni a nilo lati dinku iyara ati atagba iyipo, nitori pe turbine le yiyi ni igbohunsafẹfẹ giga pupọ, fun apẹẹrẹ, 10000 rpm, ṣugbọn propeller nikan nilo 1500. Ati pe propeller jẹ iwuwo pupọ.
Sikematiki oniru ti itage
Ṣugbọn apẹrẹ miiran wa fun awọn ẹrọ turboprop: pẹlu turbine ọfẹ kan.
Koko-ọrọ rẹ ni pe a fi sori ẹrọ turbine lọtọ lẹhin turbine konpireso deede, eyiti ko sopọ mọ ẹrọ si turbine konpireso. Iru turbine ni a pe ni ọfẹ. Awọn asopọ laarin awọn konpireso tobaini ati awọn free turbine jẹ nikan gaasi-ìmúdàgba. Lati inu turbine ọfẹ nibẹ ni ọpa ti o yatọ lori eyiti a ti fi apoti jia kan pẹlu propeller kan. Ohun gbogbo miiran ṣiṣẹ kanna bi ninu ọran akọkọ. Pupọ julọ awọn ẹrọ igbalode ni a ṣe ni deede ni ọna yii. Ọkan ninu awọn anfani ti ero yii ni agbara lati lo ẹrọ lori ilẹ bi ẹyọ agbara iranlọwọ (APU), laisi wiwakọ propeller.
Apẹrẹ sikematiki ti ẹrọ turboprop pẹlu turbine ọfẹ kan
Emi yoo fẹ lati ṣe akiyesi pe ko si iwulo lati wo awọn ẹrọ turboprop bi ohun aiṣedeede ti ko wulo ti iṣaaju. Mo ti gbọ iru awọn ọrọ bẹ ni ọpọlọpọ igba, ṣugbọn kii ṣe otitọ.
Ni awọn igba miiran, ẹrọ turboprop kan ni ṣiṣe ti o ga julọ, gẹgẹbi ofin, lori ọkọ ofurufu ti ko ni awọn iyara ti o ga julọ (fun apẹẹrẹ, 500 km / h), pẹlupẹlu, ọkọ ofurufu le jẹ iwọn ti o dara julọ. Ni ọran yii, ẹrọ turboprop le jẹ ere pupọ diẹ sii ju ẹrọ turbojet ti a ti sọrọ tẹlẹ.
Eyi ni ibiti a ti le pari nipa awọn ẹrọ turboprop. A n sunmọ ero ti ẹrọ turboshaft laiyara.
Turboshaft engine
Eyi gbọdọ jẹ igba akọkọ ti ọpọlọpọ awọn oluka nibi ti gbọ iru orukọ kan. Iru ẹrọ yii ti fi sori ẹrọ lori awọn ọkọ ofurufu.
Ẹrọ turboshaft jẹ iru pupọ si ẹrọ turboprop turbine ọfẹ kan. O tun ni konpireso, iyẹwu ijona, turbine compressor, lẹhinna turbine ọfẹ kan wa, ti o sopọ si ohun gbogbo ti iṣaaju nikan gasdynamically. Ṣugbọn iru ẹrọ bẹẹ ko ṣẹda titari ọkọ ofurufu; ko ni nozzle jet, eefi nikan. Turbine ọfẹ ni ọpa tirẹ, eyiti o sopọ si apoti gear akọkọ ti ọkọ ofurufu (rotor akọkọ). Bẹẹni, gbogbo awọn baalu kekere ti Mo mọ ni iru apoti jia, ati, bi ofin, o jẹ iwọn iwunilori. Otitọ ni pe iyara rotor ti ọkọ ofurufu jẹ kekere pupọ. Ti o ba jẹ fun ọkọ ofurufu, bi mo ti kọ loke, wọn le de ọdọ 1500 rpm, lẹhinna fun ọkọ ofurufu, fun apẹẹrẹ, Mi-8, nikan 193 rpm.
Ati iyara engine ti ọkọ ofurufu nigbagbogbo ga pupọ (nitori iwọn kekere rẹ), ati pe o jẹ dandan lati dinku ni igba ọgọrun tabi diẹ sii. O ṣẹlẹ pe a ti fi apoti gear sori ẹrọ mejeeji lori ẹrọ ati lori ọkọ ofurufu funrararẹ, fun apẹẹrẹ, lori Mi-2 ati ẹrọ GTD-350 rẹ.
Apẹrẹ sikematiki ti ẹrọ turboshaft kan
Ẹrọ TV3-117 lati ọkọ ofurufu Mi-8. Paipu eefin ati ọpa awakọ han ni apa ọtun
Nitorinaa, a wo awọn oriṣi mẹrin ti awọn ẹrọ tobaini gaasi. Mo nireti pe ọrọ mi han ati wulo fun ọ. O le kọ gbogbo awọn ibeere ati awọn asọye ninu awọn asọye.
O ṣeun fun akiyesi rẹ.
orisun: www.habr.com
