Turbóprop motor: eszköz, séma, működési elv. Turbóprop motorok gyártása Oroszországban

2024 Szerző: Howard Calhoun | [email protected]. Utoljára módosítva: 2023-12-17 10:30

A turbólégcsavaros motor hasonló a dugattyús motorhoz: mindkettőben van propeller. De minden más tekintetben mások. Fontolja meg, mi ez az egység, hogyan működik, mik az előnyei és hátrányai.

Általános jellemzők

A turbóprop motor a gázturbinás motorok osztályába tartozik, amelyeket univerzális energiaátalakítóként fejlesztettek ki, és széles körben használták a repülésben. Hőmotorból állnak, ahol az expandált gázok forgatják a turbinát és nyomatékot generálnak, a tengelyére pedig egyéb egységek csatlakoznak. A turbólégcsavaros motor légcsavarral van ellátva.

A dugattyús és a turbósugárzós egységek keresztezése. Eleinte dugattyús motorokat szereltek be a repülőgépekbe, amelyek csillag alakú hengerekből álltak, amelyekben egy tengely található. De túl nagy méretük és súlyuk, valamint alacsony sebességük miatt már nem használták őket, inkább a megjelenő turbósugárzós berendezéseket részesítették előnyben. De ezek a motorok nem voltak hiányosságok nélkül. Ők tudnákszuperszonikus sebességet fejleszt, de sok üzemanyagot fogyasztott. Ezért az üzemeltetésük túl drága volt a személyszállításhoz.

A turbóprop motornak meg kellett birkóznia egy ilyen hiányossággal. És ez a probléma megoldódott. A tervezést és a működési elvet a turbóhajtómű mechanizmusából, a légcsavarokat a dugattyús motorból vették át. Így lehetővé vált a kis méretek, a gazdaságosság és a nagy hatékonyság kombinálása.

A motorokat a múlt század harmincas éveiben találták fel és építették a Szovjetunió alatt, és két évtizeddel később megkezdődött a tömeggyártás. A teljesítmény 1880 és 11000 kW között változott. Hosszú ideig a katonai és a polgári repülésben használták. Szuperszonikus sebességre azonban nem voltak alkalmasak. Ezért az ilyen kapacitások megjelenésével a katonai repülésben ezeket elhagyták. De főleg polgári repülőgépeket szállítanak velük.

A turbóprop motor berendezése és működési elve

A motor kialakítása nagyon egyszerű. Tartalmazza:

• reduktor;
• propeller;
• égéskamra;
• kompresszor;
• fúvóka.

A turbólégcsavaros motor felépítése a következő: a kompresszor befecskendezése és összenyomása után a levegő belép az égéstérbe. Oda fecskendezik be az üzemanyagot. A kapott keverék meggyullad, és gázokat hoz létre, amelyek expandálva belépnek a turbinába és elforgatják azt, az viszont forgatja a kompresszort és a csavart. El nem költöttAz energia a fúvókán keresztül távozik, sugár tolóerőt hozva létre. Mivel értéke nem jelentős (csak tíz százalék), a turbóprop motor nem számít turbóhajtóműnek.

Működési elve és kialakítása azonban hasonló hozzá, de az energia itt nem teljesen távozik a fúvókán keresztül, sugárhajtást hozva létre, hanem csak részben, mivel a hasznos energia a légcsavart is forgatja.

Munkatengely

Vannak egy vagy két tengelyes motorok. Az egytengelyes változatnál a kompresszor, a turbina és a légcsavar ugyanazon a tengelyen található. A kéttengelyesben az egyikre egy turbinát és egy kompresszort, a másikra egy sebességváltón keresztül propeller van felszerelve. Két turbina is kapcsolódik egymáshoz gázdinamikus módon. Az egyik a propeller, a másik a kompresszor. Ez a lehetőség a legelterjedtebb, mivel energiát lehet alkalmazni a légcsavarok elindítása nélkül. És ez különösen kényelmes, ha a gép a földön van.

Kompresszor

Ez a rész két-hat szakaszból áll, lehetővé téve a hőmérséklet és a nyomás jelentős változásainak észlelését, valamint a sebesség csökkentését. Ennek a kialakításnak köszönhetően csökkenthető a tömeg és a méretek, ami nagyon fontos a repülőgép-hajtóműveknél. A kompresszor járókerekeket és vezetőlapátot tartalmaz. Ez utóbbi szabályozható vagy nem.

Propeller

Ez a rész tolóerőt generál, de a sebesség korlátozott. A legjobb mutatónak a 750 és 1500 ford./perc közötti szintet tekintik, mivel ezzel együttnövekszik, a hatásfok csökkenni kezd, és a gyorsulás helyett a propeller fékezéssé válik. A jelenséget „zárhatásnak” nevezik. Ezt a légcsavar lapátjai okozzák, amelyek nagy sebességnél, a hangsebességet meghaladó forgáskor hibásan kezdenek működni. Ugyanez a hatás figyelhető meg az átmérőjük növelésével.

Turbina

A turbina akár húszezer fordulat/perc fordulatszámra is képes, de a csavar nem lesz képes hozzá passzolni, ezért van egy reduktor, ami csökkenti a fordulatszámot és növeli a nyomatékot. A reduktorok különbözőek lehetnek, de fő feladatuk típustól függetlenül a fordulatszám csökkentése és a nyomaték növelése.

Ez a tulajdonság korlátozza a turbópropagok használatát katonai repülőgépekben. A szuperszonikus motor létrehozására irányuló fejlesztések azonban nem állnak le, bár még nem járnak sikerrel. A tolóerő növelése érdekében a turbólégcsavaros motort néha két légcsavarral látják el. Ugyanakkor megvalósítják az ellentétes irányú forgásból adódó működési elvet, de egy sebességváltó segítségével.

Példaként tekinthetjük a D-27 motort (turbópropfan), amelynek két csavaros ventilátora van egy szabad turbinához erősítve egy sebességváltóval. Ez az egyetlen ilyen típusú modell, amelyet a polgári repülésben használnak. Sikeres alkalmazása azonban nagy ugrásnak számít a figyelembe vett teljesítmény javításábanmotor.

Előnyök és hátrányok

Emeljük ki azokat az előnyöket és hátrányokat, amelyek a turbóprop motor működését jellemzik. Az előnyök a következők:

• könnyű súly a dugattyús egységekhez képest;
• gazdaságosság a turbóhajtóművekhez képest (a légcsavarnak köszönhetően a hatásfok eléri a nyolcvanhat százalékot).

A tagadhatatlan előnyök ellenére azonban bizonyos esetekben a sugárhajtóművek a preferált megoldás. A turbóprop motor sebességhatára hétszázötven kilométer per óra. Ez azonban nem elég a modern repüléshez. Ráadásul a keletkezett zaj nagyon magas, meghaladja a Nemzetközi Polgári Repülési Szervezet által megengedett értékeket.

Ezért a turbólégcsavaros motorok gyártása Oroszországban korlátozott. Főleg olyan repülőgépekre telepítik, amelyek nagy távolságokat és alacsony sebességgel repülnek. Ekkor a jelentkezés indokolt.

A katonai repülésben azonban, ahol a repülőgépek fő jellemzői a nagy manőverezőképesség és a csendes működés, nem pedig a hatékonyság, ezek a hajtóművek nem felelnek meg a szükséges követelményeknek, és itt turbóhajtóműket használnak.

Ugyanakkor folynak a fejlesztések a szuperszonikus légcsavarok létrehozására a "reteszelő hatás" leküzdése és egy új szint elérése érdekében. Talán, amikor a találmány valósággá válik, a sugárhajtóműveket elhagyják a turbópropagok javára és a hadseregbenrepülőgépek. De jelenleg csak "igáslovaknak" nevezhetők, nem a legerősebb, de stabil működésűek.