Enjin Turboprop: peranti, skema, prinsip operasi. Pengeluaran enjin turboprop di Rusia

2024 Pengarang: Howard Calhoun | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2023-12-17 10:36

Enjin turboprop adalah serupa dengan enjin omboh: kedua-duanya mempunyai kipas. Tetapi dalam setiap cara lain mereka berbeza. Pertimbangkan apakah unit ini, cara ia berfungsi, apakah kebaikan dan keburukannya.

Ciri umum

Enjin turboprop tergolong dalam kelas enjin turbin gas, yang dibangunkan sebagai penukar tenaga universal dan digunakan secara meluas dalam penerbangan. Ia terdiri daripada enjin haba, di mana gas yang diperluaskan memutarkan turbin dan menjana tork, dan unit lain dilekatkan pada acinya. Enjin turboprop dibekalkan dengan kipas.

Ia adalah persilangan antara unit omboh dan turbojet. Pada mulanya, enjin omboh dipasang di dalam pesawat, yang terdiri daripada silinder berbentuk bintang dengan aci terletak di dalamnya. Tetapi disebabkan fakta bahawa mereka mempunyai dimensi dan berat yang terlalu besar, serta keupayaan kelajuan rendah, mereka tidak lagi digunakan, lebih suka pemasangan turbojet yang muncul. Tetapi enjin ini bukan tanpa kelemahan. Mereka bolehmembangunkan kelajuan supersonik, tetapi menggunakan banyak bahan api. Oleh itu, operasi mereka terlalu mahal untuk pengangkutan penumpang.

Enjin turboprop terpaksa menghadapi kekurangan tersebut. Dan masalah ini telah diselesaikan. Reka bentuk dan prinsip operasi diambil dari mekanisme enjin turbojet, dan kipas dari enjin omboh. Oleh itu, adalah mungkin untuk menggabungkan dimensi kecil, ekonomi dan kecekapan tinggi.

Enjin telah dicipta dan dibina semula pada tahun tiga puluhan abad yang lalu di bawah Kesatuan Soviet, dan dua dekad kemudian memulakan pengeluaran besar-besaran mereka. Kuasa berbeza dari 1880 hingga 11000 kW. Untuk tempoh yang lama mereka digunakan dalam penerbangan ketenteraan dan awam. Walau bagaimanapun, ia tidak sesuai untuk kelajuan supersonik. Oleh itu, dengan kedatangan kapasiti sedemikian dalam penerbangan ketenteraan, mereka ditinggalkan. Tetapi pesawat awam kebanyakannya dibekalkan dengannya.

Peranti enjin turboprop dan prinsip operasinya

Reka bentuk motor adalah sangat mudah. Termasuk:

• pengurang;
• propeller;
• kebuk pembakaran;
• pemampat;
• muncung.

Skema enjin turboprop adalah seperti berikut: selepas disuntik dan dimampatkan oleh pemampat, udara memasuki kebuk pembakaran. Di situlah bahan api disuntik. Campuran yang terhasil menyala dan menghasilkan gas yang, apabila dikembangkan, memasuki turbin dan memutarnya, dan ia, seterusnya, memutarkan pemampat dan skru. Tidak dibelanjakantenaga keluar melalui muncung, mewujudkan tujahan jet. Memandangkan nilainya tidak ketara (hanya sepuluh peratus), enjin turboprop tidak dianggap sebagai enjin turbojet.

Prinsip operasi dan reka bentuk, walau bagaimanapun, adalah serupa dengannya, tetapi tenaga di sini tidak terlepas sepenuhnya melalui muncung, menghasilkan tujahan jet, tetapi hanya sebahagiannya, kerana tenaga berguna juga memutarkan kipas.

Aci berfungsi

Terdapat enjin dengan satu atau dua aci. Dalam versi aci tunggal, pemampat, turbin, dan kipas terletak pada aci yang sama. Dalam satu aci dua, turbin dan pemampat dipasang pada salah satu daripadanya, dan kipas melalui kotak gear pada yang lain. Terdapat juga dua turbin yang disambungkan antara satu sama lain dengan cara dinamik gas. Satu untuk kipas dan satu lagi untuk pemampat. Pilihan ini adalah yang paling biasa, kerana tenaga boleh digunakan tanpa memulakan kipas. Dan ini amat sesuai apabila pesawat berada di darat.

Pemampat

Bahagian ini terdiri daripada dua hingga enam peringkat, membolehkan anda melihat perubahan ketara dalam suhu dan tekanan, serta mengurangkan kelajuan. Terima kasih kepada reka bentuk ini, adalah mungkin untuk mengurangkan berat dan dimensi, yang sangat penting untuk enjin pesawat. Pemampat termasuk pendesak dan ram pemandu. Yang terakhir mungkin dikawal atau tidak.

Propeller

Bahagian ini menghasilkan tujahan, tetapi kelajuannya terhad. Penunjuk terbaik dianggap sebagai tahap dari 750 hingga 1500 rpm, sejak denganmeningkat, kecekapan akan mula jatuh, dan bukannya pecutan, kipas akan bertukar menjadi brek. Fenomena ini dipanggil "kesan mengunci". Ia disebabkan oleh bilah kipas, yang, pada kelajuan tinggi, apabila berputar melebihi kelajuan bunyi, mula berfungsi dengan tidak betul. Kesan yang sama akan diperhatikan dengan meningkatkan diameternya.

Turbin

Turbin mampu memecut sehingga dua puluh ribu putaran seminit, tetapi skru tidak akan dapat menyamainya, jadi terdapat gear pengurangan yang mengurangkan kelajuan dan meningkatkan tork. Peredam boleh berbeza, tetapi tugas utama mereka, tanpa mengira jenis, adalah untuk mengurangkan kelajuan dan meningkatkan tork.

Ciri inilah yang mengehadkan penggunaan turboprop dalam pesawat tentera. Walau bagaimanapun, perkembangan untuk mencipta enjin supersonik tidak berhenti, walaupun ia masih belum berjaya. Untuk meningkatkan daya tujah, kadangkala enjin turboprop dibekalkan dengan dua kipas. Pada masa yang sama, mereka melaksanakan prinsip operasi kerana putaran dalam arah yang bertentangan, tetapi dengan bantuan satu kotak gear.

Sebagai contoh, kita boleh mempertimbangkan enjin D-27 (turbopropfan), yang mempunyai dua kipas skru yang dipasang pada turbin percuma dengan kotak gear. Ini adalah satu-satunya model reka bentuk ini yang digunakan dalam penerbangan awam. Tetapi aplikasinya yang berjaya dianggap sebagai lonjakan besar dalam meningkatkan prestasi yang dipertimbangkanmotor.

Kebaikan dan keburukan

Mari kita serlahkan kelebihan dan kekurangan yang mencirikan pengendalian enjin turboprop. Faedahnya ialah:

• ringan berbanding unit omboh;
• ekonomi berbanding enjin turbojet (terima kasih kepada kipas, kecekapan mencecah lapan puluh enam peratus).

Walau bagaimanapun, walaupun terdapat kelebihan yang tidak dapat dinafikan, enjin jet dalam beberapa kes adalah pilihan pilihan. Had laju enjin turboprop ialah tujuh ratus lima puluh kilometer sejam. Walau bagaimanapun, ini tidak mencukupi untuk penerbangan moden. Selain itu, bunyi bising yang dihasilkan adalah sangat tinggi, melebihi nilai yang dibenarkan oleh Pertubuhan Penerbangan Awam Antarabangsa.

Oleh itu, pengeluaran enjin turboprop di Rusia adalah terhad. Ia dipasang terutamanya dalam pesawat yang terbang jarak jauh dan pada kelajuan rendah. Kemudian permohonan itu dibenarkan.

Walau bagaimanapun, dalam penerbangan ketenteraan, di mana ciri utama yang sepatutnya ada pada pesawat ialah kebolehgerakan yang tinggi dan operasi yang senyap, dan bukannya kecekapan, enjin ini tidak memenuhi keperluan yang diperlukan dan unit turbojet digunakan di sini.

Pada masa yang sama, pembangunan sedang dijalankan untuk mencipta kipas supersonik bagi mengatasi "kesan penguncian" dan mencapai tahap yang baharu. Mungkin, apabila ciptaan itu menjadi kenyataan, enjin jet akan ditinggalkan memihak kepada turboprop dan dalam tenterakapal terbang. Tetapi pada masa ini, mereka hanya boleh dipanggil "kuda kerja", bukan yang paling berkuasa, tetapi berfungsi dengan stabil.