Почему авиационный поршневой двигатель уступил реактивному. Самолет двигатель
Паровой двигатель в авиации: engineering_ru
«Взлет был нормальным во всех отношениях, за исключением отсутствия шума. Фактически, когда самолет уже отделился от земли, наблюдателям казалось, что он не набрал еще достаточной скорости. На полной мощности шум был заметен не более, чем при планирующем самолете. Можно было слышать только свист воздуха. При работе на полном паре винт производил только небольшой шум. Можно было различать через шум винта звук пламени... 
Когда самолет шел на посадку и пересекал границу поля, то винт останавливался и пускался медленно в обратную сторону с помощью перевода реверса и последующего малого открывания дросселя. Даже при очень медленном обратном вращении винта снижение заметно становилось круче. Немедленно после касания земли пилот давал полный задний ход, который вместе с тормозами быстро останавливал машину. Краткий пробег особенно был заметен в этом случае, так как во время испытания была безветренная погода, и обычно пробег при посадке достигал нескольких сот футов».В начале XX века рекорды высоты, достигнутой самолетами, ставились чуть ли не ежегодно: 
Стратосфера сулила немалые выгоды для полета: меньшее сопротивление воздуха, постоянство ветров, отсутствие облачности, скрытность, недосягаемость для ПВО. Но как взлететь на высоту, например, 20 километров?
Здесь и далее по книге Дузя П.Д. "Паровой двигатель в авиации", Оборонгиз, 1939 год.
Мощность [бензинового] мотора падает быстрее, чем плотность воздуха. 
На высоте 7000 м мощность мотора уменьшается почти в три раза. С целью повышения высотных качеств самолетов еще в конце империалистической войны делались попытки применять наддув, в период 1924-1929 гг. нагнетатели еще больше внедряются в производство. Однако обеспечить сохранение мощности двигателя внутреннего сгорания на высотах свыше 10 км становится все труднее.
Стремясь поднять «предел высоты», конструкторы всех стран все чаще и чаще обращают свои взоры на паровую машину, имеющую ряд преимуществ в качестве высотного двигателя. Отдельные страны, как, например, Германию, толкнули на этот путь и стратегические соображения, а именно — необходимость на случай большой войны добиться независимости от привозной нефти.
За последние годы были сделаны многочисленные попытки установить паровой двигатель на самолет. Быстрый рост авиационной промышленности накануне кризиса и монопольные цены на ее продукцию позволили не спешить с реализацией опытных работ и накопившихся изобретений. Эти попытки, принявшие особый размах в период экономического кризиса 1929-1933 гг. и наступившей затем депрессии, — не случайное явление для капитализма. В печати, в особенности в Америке и Франции, часто бросались упреки крупным концернам о наличии у них соглашений об искусственной задержке реализации новых изобретений.
Наметились два направления. Одно представлено в Америке Беслером, установившим на самолет обычную поршневую машину, другое же обусловлено применением турбины в качестве авиационного двигателя и связано, главным образом, с работами немецких конструкторов.
Братья Беслер взяли за основу поршневую паровую машину Добля для автомобиля и установили ее на биплан Тревел-Эр [описание их демонстрационного полета приведено в начале поста]. Видео того полета:
Машина снабжена реверсивным механизмом, при помощи которого можно легко и быстро изменять направление вращения вала машины не только в полете, но и при посадке самолета. Двигатель помимо пропеллера приводит в движение через соединительную муфту вентилятор, нагнетающий воздух в горелку. При старте пользуются небольшим электрическим моторчиком. 
Машина развивала мощность в 90 л.с., но в условиях известной форсировки котла ее мощность можно довести до 135 л. с. Давление пара в котле 125 aт. Температура пара поддерживалась около 400-430°. В целях максимальной автоматизации работы котла был применен нормализатор или прибор, помощью которого вода впрыскивалась под известным давлением в перегреватель, как только температура пара превышала 400°. Котел был снабжен питательным насосом и паровым приводом, а также первичным и вторичным подогревателями питающей воды, обогреваемыми отработанным паром. 
На самолете были установлены два конденсатора. Более мощный переделан из радиатора мотора ОХ-5 и установлен сверху фюзеляжа. Менее мощный сделан из конденсатора парового автомобиля Добля и расположен под фюзеляжем. Производительность конденсаторов, как утверждали в печати, оказалась недостаточной для работы паровой машины на полном дросселе без выпуска в атмосферу «и приблизительно соответствовала 90% крейсерской мощности». Опыты показали, что при расходе 152 л горючего необходимо было иметь 38 л воды.
Общий вес паровой установки самолета составлял 4,5 кг на 1 л. с. По сравнению с мотором ОХ-5, работавшим на этом самолете, это давало лишний вес в 300 фунтов (136 кг). Не подлежит сомнению, что вес всей установки мог быть значительно снижен при облегчении деталей двигателя и конденсаторов.Топливом служил газойль. В печати утверждали, что «между включением зажигания и пуском на полный ход прошло не более 5 мин.».
Другое направление в развитии паросиловой установки для авиации связано с использованием паровой турбины в качестве двигателя.В 1932-1934 гг. в иностранную печать проникли сведения о сконструированной в Германии на электрозаводе Клинганберга оригинальной паровой турбине для самолета. Автором ее называли главного инженера этого завода Хютнера. Парообразователь и турбина вместе с конденсатором здесь были объединены в один вращающийся агрегат, имеющий общий корпус. Хютнер замечает: «Двигатель представляет силовую установку, отличительная характерная особенность которой состоит в том, что вращающийся генератор пара образует одно конструктивное и эксплоатационное целое с вращающейся в противоположном направлении турбиной и конденсатором». Основной частью турбины является вращающийся котел, образованный из целого ряда V-образных трубок, причем одно колено этих трубок соединено с коллектором для питательной воды, другое — с паросборником. Котел показан на фиг. 143.
Трубки расположены радиально вокруг оси и вращаются со скоростью в 3000—5000 об/мин. Поступающая в трубки вода устремляется под действием центробежной силы в левые ветви V-образных трубок, правое колено которых выполняет роль генератора пара. Левое колено трубок имеет ребра, нагреваемые пламенем от форсунок. Вода, проходя мимо этих ребер, превращается в пар, причем под действием центробежных сил, возникающих при вращении котла, происходит повышение давления пара. Давление регулируется автоматически. Разность плотностей в обеих ветвях трубок (пар и вода) дает переменную разность уровней, являющуюся функцией центробежной силы, а следовательно, и скорости вращения. Схема такого агрегата показана на фиг. 144.
Особенностью конструкции котла является расположение трубок, при котором во время вращения создается разрежение в камере сгорания, и таким образом котел выполняет как бы роль всасывающего вентилятора. Таким образом, как утверждает Хютнер, «вращением котла обусловливаются одновременно и питание его, и движение горячих газов, и движение охлаждающей воды».
Пуск турбины в ход требует всего 30 сек. Хютнер рассчитывал получить к. п. д. котла 88% и к. п. д. турбины 80%. Турбина и котел нуждаются для запуска в пусковых моторах.
В 1934 г. в печати промелькнуло сообщение о разработке проекта большого самолета в Германии, оборудованного турбиной с вращающимся котлом. Два года спустя во французской прессе утверждали, что в условиях большой засекреченности военным ведомством в Германии построен специальный самолет. Для него сконструирована паросиловая установка системы Хютнера мощностью в 2500 л. с. Длина самолета 22 м, размах крыльев 32 м, полетный вес (приблизительный) 14 т, абсолютный потолок самолета 14000 м, скорость полета на высоте в 10000 м - 420 км/час, подъем на высоту 10 км - 30 минут.Весьма возможно, что эти сообщения в печати значительно преувеличены, но несомненно, что германские конструкторы работают над этой проблемой, и предстоящая война может здесь принести неожиданные сюрпризы.
В чем же заключается преимущество турбины перед двигателем внутреннего сгорания? 1. Отсутствие возвратно-поступательного движения при высоких скоростях вращения позволяет сделать турбину довольно компактной и меньших размеров, нежели современные мощные авиационные моторы.2. Важным преимуществом является также относительная бесшумность работы парового двигателя, что важно как с точки зрения военной, так и в смысле возможности облегчения самолета за счет звукоизолирующего оборудования на пассажирских самолетах. 3. Паровая турбина, не в пример моторам внутреннего сгорания, почти не допускающим перегрузки, может быть перегружаема на короткий период до 100% при постоянной скорости. Это преимущество турбины дает возможность уменьшить длину разбега самолета и облегчает его подъем в воздух.4. Простота конструкции и отсутствие большого количества подвижных и срабатывающихся деталей составляют также немаловажное преимущество турбины, делая ее более надежной и долговечной по сравнению с двигателями внутреннего сгорания. 5. Существенное значение имеет также отсутствие на паровой установке магнето, на работу которого можно воздействовать с помощью радиоволн.6. Возможность использовать тяжелое топливо (нефть, мазут) помимо экономических преимуществ обусловливает большую безопасность парового двигателя в пожарном отношении. Создается к тому же возможность теплофицировать самолет.7. Главное же преимущество парового двигателя заключается в сохранении его номинальной мощности с подъемом на высоту.
Одно из возражений против парового двигателя исходит, главным образом, от аэродинамиков и сводится к размерам и возможностям охлаждения конденсатора. Действительно, паровой конденсатор имеет поверхность в 5-6 раз большую, нежели водяной радиатор двигателя внутреннего сгорания.Вот почему, стремясь снизить лобовое сопротивление такого конденсатора, конструкторы пришли к размещению конденсатора непосредственно по поверхности крыльев в виде сплошного ряда трубок, следующих точно контуру и профилю крыла. Помимо придания значительной жесткости это уменьшит и опасность обледенения самолета.
Имеется, конечно, еще целый ряд других технических трудностей в эксплоатации турбины на самолете. - Неизвестно поведение форсунки на больших высотах. - Для изменения быстрой нагрузки турбины, что является одним из условий работы авиационного двигателя, необходимо иметь либо запас воды, либо паросборник. - Известные трудности представляет и разработка хорошего автоматического устройства для регулировки турбины. - Неясно также и гироскопическое действие быстро вращающейся турбины на самолете.
Все же достигнутые успехи дают основания надеяться, что в ближайшее время паровая силовая установка найдет свое место в современном воздушном флоте, в особенности на транспортных коммерческих самолетах, а также на больших дирижаблях. Самое трудное в этой области уже сделано, и практики-инженеры сумеют добиться конечного успеха.
engineering-ru.livejournal.com
четыре двигателя или два? Насколько два опаснее четырех?
ИЛ-96. 1994 год
Денис Окань (пилот-инструктор Boeing 737): Так неужели Мистер Боинг и Мадемаузель Эрбас настолько бесчеловечны, что в угоду экономичности (логично предположить, что два двигателя кушают меньше топлива, чем четыре) готовы пожертвовать жизнями своих клиентов, снимая “лишние” двигатели с самолета?
Неужели современному самолету с двумя двигателями не хватит тяги, чтобы выполнить уход на второй круг?
Я буду краток: нет и нет
Четыре двигателя не означает двухкратное преимущество по тяге над двумя. Это заблуждение может прийти в голову лишь очень постороннему для авиации человеку. То есть, как самолеты разные, так и двигатели тоже могут быть разными.
Но общее во всех самолетах одно – возможность обеспечить безопасноей продолжение взлета при отказе двигателя. То есть, что при отказе одного двигателя на Boeing 777, что при отказе одного двигателя на Ил-96, обеспечивается возможность безопасного продолжения взлета. Раз уж зашла речь про уход на второй круг – то и безопасного ухода на второй круг тоже, но сам уход на второй круг выполнить будет проще, т.к. подразумевается, что и самолет уже более легкий (нежели был на взлете), и скорость с высотой уже набраны (управляемость лучше и запас над препятствиями выше).
Для того, чтобы обеспечить необходимые с точки зрения безопасности характеристики, пилоты обязаны соблюдать требования по расчету максимальных масс (для взлета и для посадки), которые как раз-таки и ограничены сценарием с одним отказавшим двигателем.
Для этого пилот должен принять во внимание:
- длину ВПП
- препятствия по курсу взлета
- нормируемый градиент набора, который самолет обязан выдержать в любом случае при отказе двигателя
- условия – температуру, ветер, давление.
Сейчас все это считать проще, чем раньше, т.к. на помощь пришли различные специализированные (и сертифицированные!) программы, которые умеют быстро и четко считать условия для любой полосы. Ну а раньше приходилось считать все это по графикам, номограммам, таблицам.
От количества двигателей, повторюсь, необходимость расчета максимальной взлетной (посадочной) массы не зависит. То есть, если пилот “забил” на расчет и решил “рискнуть” взлететь с массой, превышающую максимальную для данных условий, то при всех работающих двигателях он, конечно же, взлетит… но вот при отказе одного – поимеет проблемы.
* * *
Современные двигатели очень и очень мощные. Более того, для двухдвигательных самолетов эту мощность приходится устанавливать с определенным запасом – как раз по той причине, что при отказе 1-го двигателя у лайнера с 2-мя происходит потеря половины тяги. То есть, двухдвигательные лайнеры могут иметь бОльшую тяговооруженность, нежели трех- или четырехдвигательные. Скажем, мой 2-х двигательный Boeing 737-800 имеет схожую с Ту-154 (даже чуть больше) тяговооруженность, который имеет три двигателя
Специально отмечу: свалиться при уходе на второй круг из-за недостатка мощности на Вoeing 777 (два двигателя) менее вероятно, чем на схожем по вместимости Ил-86 (четыре двигателя). Свалить можно, но исключительно намеренно или по собственной глупости.
* * *
На самом деле, есть некоторый недостаток, который присутствует у двухдвигательных лайнеров – в случае отказа двигателя появляется большой разворачивающий момент, который пилот должен вовремя парировать. Опять же, на самолетах типа В777/787, эрбасах, начиная с А320, существуют электронные помощники, которые сводят данную проблему к нулю. Ну а нам, пилотам Вoeing 737, приходится демонстрировать свои навыки, которые мы постоянно тренируем (и подтверждаем) на тренажерах. Я бы не сказал, что это сложно.
При отказе одного двигателя на самолете с 4-мя разворачивающий момент тоже будет присутствовать, но не так выраженно.
* * *
Современные двигатели очень и очень надежные. Сам отказ двигателя на современно самолете – весьма редкое событие. Подавляющее количество пилотов за всю свою карьеру не сталкивается с этим отказом. Соотетственно, отказ двух двигателей – еще менее вероятно, хотя посадка на Гудзон (поражение самолета дикими гусями) показала, что это может-таки случиться.
То есть, может, но маловероятно.
Был еще случай на В777, у которого остановились оба двигателя и он не долетел до ВПП (все остались живы благодаря уникальной “летучести” самолета и слаженным действиям экипажа и наземных служб. Но в том случае были определенные проблемы с топливом, которое начало замерзать при длительном полете в условиях очень низких температур. Похожая ситуация случилась с Ту-154 в Новосибирске и, который так же сумел благополучно долететь до ВПП после последовательной остановки всех ТРЕХ двигателей (некачественное топливо).
То есть, если есть проблемы с топливом, то большой разницы в количестве двигателей нет.
* * *
Теперь поговорим про возобновление истории с Ил-96. Я так понял, они думают “модернизировать” самолет, и некто Юрий Сытник (известная в прошлом личность) так описал свои пожелания “модернизации” в статье на Mail.ru:
Что представляет собой Ил-96? Объясняет заслуженный пилот России, член президентской комиссии по вопросам развития авиации общего назначения Юрий Сытник:
«Около 10 машин летало в Шереметьево. Летали по 55 тысяч часов, ни одной аварии, ни одной катастрофы. машина очень хорошая. Дело в том, что если двигатели сейчас другие поставить, чтобы топлива чуть поменьше ели, и нужно трапы сделать, как на Ил-86, специально выпускались, машина будет очень хороша. Ил-96 сейчас решили восстановить, потому что много выступлений было, с моей стороны тоже, и писали мы записку специально президенту. Не знаю, дошла ли она до него или нет. Но мы все старые летчики возмущались, почему такой прекрасный самолет не выпускается. Машина спокойно летает на Дальний Восток без посадки. Оттуда по 8−10 часов находится в воздухе. Перевозит по 300 пассажиров».
Я выделил ключевое предложение, после которого мне лишь пришлось горестно улыбнуться. Если Юрий Сытник действительно не осознает его противоречивости, то мне, собственно, все понятно, почему авиация общего назначения в стране находится в упадке.
“Планер хорош, вот если б двигатели другие поставить” – я это слышу чуть ли не с самого начала своей карьеры – про Ту-154, Ту-134, про Ил-86 и теперь про Ил-96. Типа, все так просто – поменял двигатели, и вперед.
Но это очень и очень глобальная переделка, особенно если самолет изначально не проектировался с прицелом в будущее. Кстати, Ил-96 как продолжение Ил-86 примерно так и получился – заменили не только двигатели, но и еще две трети самолета. Правда, даже в этом виде он не нашел спроса на рынке. Люди с ПГМ, конечно же, напишут о происках капитализма, загубивших конкурента Боингам.
Но вторая половина предложения “трапы сделать, как на Ил-86” – это непонимание или Юрий прикалывается? От этих дверей специально избавились на Ил-96, т.к. они и на Ил-86 нафиг оказались ненужными, к тому же усложняли и утяжеляли конструкцию – ведь любой проем в фюзеляже требует работ по повышению прочности данного элемента.
А любое утяжеление конструкции приводит… к увеличению расхода топлива.
Ил-86 изначально предназначался для массовых полетов на маршрутах типа Москва – Сочи, поэтому эти трапы казались хорошей идеей – подошел пешочком к самолету, забросил свой чемоданчик и полез на второй этаж. Когда самолет ставили под редкий в то время телетрап, то с выдачей чемоданчиков начинались некоторые проблемы.
Однако сегодня аэропортов, оборудованных телетрапами очень и очень много. Делать эти трапы на современном лайнере – не самая лучшая идея.
Я не представляю, кому будет нужен Ил-96 даже нового поколения. Не представляю, сколько денег потребуется вбухать в этот проект, чтобы он стал по-настоящему конкурентоспособным.
Конечно же, я очень хочу видеть авиапром России цветущим и благоухающим, но как-то не верю я в российский широкофюзеляжник, особенно на фоне все еще пробивающегося к всемирной славе Суперджету. Не то время, не те ресурсы, не те головы. Размазывать бюджет налево и направо на спорные проекты на мой взгляд является глупой идеей.
Источник
Темы: Denokan авиация двигатели ИЛ-96 ликбез самолёты
aviado.ru
Почему поршневой авиационный двигатель уступил реактивному
Здравствуйте!
Легендарный ЯК-3, один из лучших поршневых...
Любой, даже мало сведущий в авиации человек знает, что время в котором мы с вами живем – это эра реактивной авиации. Поршневой авиационный двигатель с воздушным винтом хоть и не канул в лету, но позиции свои уже давно сдал. Однако далеко не все задаются вопросом: « А почему, собственно, так произошло? Чем поршневой хуже реактивного?» Ответ достаточно прост, как всегда :-).
Со времен первого полета Братьев Райт авиация совершенствовалась все ускоряющимися темпами. Очень быстро стало ясно, что для войны и армии она имеет очень большое значение. Уже в Первую Мировую пока еще примитивные самолеты достаточно активно участвовали в боевых действиях. А во Второй Мировой роль авиации была просто огромной. Одна из важнейших характеристик военного самолета (хотя в наше время не только военного :-)) – это скорость, и вполне естественно, что задача ее увеличения всегда стояла перед создателями самолетов.
Первоначально эта задача довольно успешно выполнялась. Начиная с 50-ти км/ч для первых аэропланов, она выросла уже в 20-х годах до 320 км/ч. Интересно, что в это время человек на самолете обогнал самую быструю птицу на свете – сокола-сапсана, который не летает быстрее 315-ти км/ч. А уже к началу второй мировой войны максимально достигнутая скорость была порядка 750 км/ч. И вот тут дело, так сказать, застопорилось :-). Несмотря на постоянную работу по модернизации поршневых авиационных двигателей и их движителей винтов, становилось ясно (уже в конце 30-х годов), что они близки к границе своих возможностей.
Fokker DR-1. Самолет Первой Мировой войны. На таком летал Красный Барон.
Основные причины две. Первая – это сам поршневой авиационный двигатель (точнее принцип его действия). Для лучшего понимания позволю все-таки себе привести маленькую формулу :-). Дело в том, что для любого двигателя есть такое понятие, как полезная мощность Р. Она равна произведению тяги двигателя R (создаваемой, как мы помним, воздушным винтом) на скорость движения летательного аппарата (т.е. на его перемещение в единицу времени) V: P = RV. Мощность поршневого двигателя при изменении скорости меняется мало, поэтому из формулы видно, что при увеличении скорости ( то самое, к чему мы стремимся :-)) тяга двигателя будет падать.
Однако это как раз то, что нам совсем не нужно. Ведь с ростом скорости увеличивается сопротивление воздуха и единственное, что мы можем ему противопоставить – это тяга. Надо, чтобы движок «тянул» ( иначе самолет совсем остановится 🙂 (шучу)). Это сопротивление в зоне не очень больших скоростей увеличивается пропорционально квадрату скорости полета, а когда скорость полета приближается к скорости звука, то сопротивление уже растет пропорционально четвертой-шестой степени скорости полета. И для того, чтобы такое сопротивление преодолеть и далее разгонять самолет нужно мощность двигательной установки увеличивать пропорционально скорости полета в пятой-седьмой степени. Например, в околозвуковой области для того, чтобы увеличить скорость всего на 10%, нужно мощность двигателя увеличить вдвое.
Английский истребитель Supermarine Spitfire. Лучший истребитель наших союзников.
Но что такое мощность поршневого двигателя? Как бы не изощрялась наука и какие бы новые технологии не придумывались, в конечном итоге мощность зависит от количества цилиндров, площади поршней и т.д. То есть чем больше двигатель, тем он мощнее, а величина — это масса. А масса – это враг авиации. Зачастую при проектировании самолета идет битва чуть ли не за каждый грамм веса, особенно для истребителя. По примерным расчетам для совсем умеренной тяги в 3000 кг и средней скорости в 1000 км/ч масса авиационного поршневого двигателя составила бы примерно 15 тонн. Цифра совсем несуразная :-). Ведь, например, масса пустого истребителя СУ-27 – 16 тонн, МИГ-29, соответственно 10,9 тонны. И летают они с гораздо большей скоростью, чем 1000 км/ч. Думаю, здесь дальнейшие комментарии излишни :-)… Летать на больших скоростях с поршневым двигателем просто невозможно.
Однако считаю нужным упомянуть еще об одной причине, не напрямую, но все же касающейся нашего вопроса. Это воздушный винт. Для поршневого авиационного двигателя – это, к сожалению, единственный «преобразователь мощности в движение», то есть движитель. И у него существует такое неприятное явление, как «эффект запирания». Он выражается в том, что на больших скоростях при увеличении мощности винт уже не в состоянии увеличить тягу. Он как бы«запирается», становится «тормозом» 🙂 . Физика этого явления достаточно сложна, но по простому говоря это объясняется тем, что определенные участки лопастей (особенно близкие к концам) при увеличении скорости вращения (или же увеличении диаметра винта, что равносильно увеличению скорости вращения для концов лопастей) начинают двигаться в воздухе с около- или сверхзвуковой скоростью. А это уже аэродинамика сверхзвука, и законы в ней работают другие. Традиционный винт на таких скоростях уже не может корректно выполнять свое предназначение. Стоит сказать, что довольно давно ведутся работы по созданию сверхзвуковых винтов, но пока ощутимых практических результатов не достигнуто.
Lockheed SR-71 Blackbird. Знаменитый американский разведчик. Максимальная скорость в 3,3 раза превышает скорость звука. Какие уж тут винты :-)...
Вот, пожалуй, и все. Таковы основные причины, из-за которых турбореактивный двигатель сменил поршневой и стал основой современной авиации. Произошло это главным образом из-за того, что поршневой движок проиграл «битву за вес». ТРД при одинаковой мощности несравнимо легче поршневого, и тяга его во всем диапазоне скоростей меняется вобщем–то мало, что значительно повышает его конкурентноспособность. Поршневой авиационный двигатель на малых скоростях конечно гораздо экономичнее, чем ТРД, но многолетняя практика человечества говорит о том, что коэффициент полезного действия не всегда в нашей жизни является определяющим.
Фотографии кликабельны.
Related posts:
- Поршневой авиационный двигатель.
- Двигатель самолета — это его сердце.
avia-simply.ru
Двигатель пассажирского самолета (4 фото + 1 видео)
Пост из серии — хочу все знать. О самолетах.
Вы когда-нибудь пытались задуматься, а за счет чего самолет способен пролетать тысячи километров на скорости, близкой к звуковой? Пожалуй сегодня, мой читатель, я попробую рассказать о том, как же устройство с грозным названием ТурбоРеактивный Двигатель работает и почему же ему удается толкать десятки тонн.
ТРД (турбореактивный двигатель) приводит самолет движение за счет реактивной тяги. Реактивная тяга — это сила отдачи газовой струи, вылетающей из сопла турбореактивной установки. Стало быть двигатели самолета толкают находящихся внутри пассажиров газовой струей, но тут же возникает вопрос — а каким образом это происходит? Вопрос хороший, постараюсь объяснить.
Все ведь помнят, что любое вещество имеет собственную плотность, и даже воздух подобной обладает. Так стало быть реактивная струя, летящая из сопла двигателей отталкивается от воздуха и тем самым приводит наше авиасудно в движение. Соответственно чем быстрее струя, тем сильнее тяга, чем сильнее тяга, тем больше скорость.
Конструктивно:
Любой реактивный двигатель имеет продолговатую форму, как правило, похожую на баклажан. Подобного рода обстоятельство вызвано конструктивными особенностями самой установки. Практически любой ТРД имеет 2 зоны работы, холодную и горячую. Почему? Давайте разберемся. Если нарисовать блок-схему движка, то тут окажется не очень много деталей, а казалось то… Мы имеем: компрессор, турбину, камеры сгорания, связующий вал, сопло. Так называемые компрессор и турбина представляют собой кучу вентиляторов, которые имеют разное количество и геометрию лопаток. Компрессор (от слова compress — сжимать) загоняет массу воздуха в воздухозаборник и создает приличное давление. Далее сжатый воздух попадает в камеры сгорания, где особым образом смешивается с впрыскнутым керосином. Именно в камере сгорания, как можно понять из ее названия, происходит поджег и дальнейшее возгорание смеси. Далее, уже образованный в камере сгорания горяченный газ вылетает из камер прямо в сопло…именно он и называется реактивной струей. Теперь, когда все более или менее стало понятно возникает вопрос — а кто крутит компрессор?
Отлично, я как раз собирался об этом рассказать. Как мы помним, газ, вылетающий и камер сгорания летит прямо в сопло. Но, как оказывается, между соплом и камерами есть еще вентиляторы, штуки так 3, или больше, в зависимости от двигателя, что называются — турбиной. Лопатки турбин имеют изогнутую форму, обратную направлению изгиба лопаток компресора. Соответственно, если летящая с бешеной скоростью газ столкнется с лопатками компрессора, то к гадалке не ходи она не остановиться и даже напротив, станет раскручивать турбину до достаточно высоких скоростей (±100000 об/мин). Казалось бы, что за бестолковая деталь, какого черта она там крутиться. На самом деле турбина напрямую связана валом с компрессором. Следовательно турбина передаст по валу свой крутящий момент, тем самым предавая его компрессору и не позволяя остановиться процессу работы двигателя.
Надоело читать?
Потратьте четыре минуты своего времени и все встанет на свои места! перевод корявенький, но зато, за этот короткий промежуток времени вы поймете основной принцип работы современных двигателей:
Теперь вы спросите, а зачем это все нужно? Ведь летают же на винтах самолеты, зачем все так усложнять? Отвечу — даже в сравнении с одним из самых мощных ДВС (двигателей внутреннего сгорания) «реактивник» имеет в десятки раз больше мощи. К примеру, ну даже очень мощный ДВС будет выдавать ну дай бог — 1500-2000 л.с., а, к примеру, средненький такой ТРД выдаст 20000-25000 л.с. Что касательно тяги, то тут все просто — как правило среднестатистический ТРД выдает тягу в 20000 тонн. Надеюсь вопрос отныне исчерпан.
Вот приблизительно я описал основные свойства и принцип работы реактивных установок и искренне надеюсь, что теперь, мой читатель, тебе понятно за счет чего железные птицы покоряют воздух и доставляют нас в любую точку земного шара за считанные часы.
Другие статьи:
nlo-mir.ru
обзор, двигатель и фото :: SYL.ru
Долгое время с подачи маститых историков формировалось мнение о том, что перед войной для повышения боеспособности Красной Армии делалось мало, на вооружение принимались образцы морально устаревшие и в недостаточном количестве. Если проанализировать советское оружие, спроектированное, разработанное, прошедшее испытания во второй половине 30-х годов и в самом конце десятилетия, то можно убедиться, что оружие Победы ковалось загодя, и именно им была сокрушена гитлеровская военная машина. Автоматы ППШ, танки Т-34 и КВ, самолеты Лавочкина, Яковлева, Ильюшина, Туполева, Поликарпова, Петлякова стали символами великой битвы, подобно мечам и латам древнерусских ратников. Каждый из этих образцов достоин того, чтобы ему был посвящен отдельный подробный обзор.
Ил-2, штурмовик, прозванный солдатами Вермахта «черной смертью», «мясорубкой», «железным Густавом» и другими лестными для оружия именами, - один из шедевров советского инженерного искусства. Об истории его создания и некоторых особенностях конструкции пойдет речь в этой статье.
Главное революционное решение
Концепция любого образца вооружений напрямую связана с конкретными тактическими задачами, которые предстоит решать военным на поле боя. В случае со штурмовиком Ил-2 вопрос состоял в возможности оказания воздушной поддержки наземным подразделениям. Основная проблема, с которой сталкивались конструкторские бюро в разных странах, заключалась в видимом техническом противоречии между уязвимостью авиации со стороны зенитных стрелковых средств и малой высотой требуемого полета для нанесения прицельных ударов. Все самолеты подобного класса, создаваемые за рубежом, имели только местное бронирование, защищающее членов экипажа (обычно сиденья и спинки). Если кто-то и пытался уберечь пилота, то достигалось это увеличением слоя металла, что приводило к ухудшению летных характеристик (дальности, массы полезной нагрузки, маневренности и т. д.). Навесная броня в виде плит скверно сказывалась на аэродинамике. Самолет Ил-2 уже на этапе творческого замысла был иным, его корпус сочетал несущие и защитные свойства. В отличие от «Юнкерсов-87» или японских «Хирю», его фюзеляж не имел привычных шпангоутов и лонжеронов, жесткость конструкции придавала броня.
От замысла до исполнения
В январе 1938 года авиаконструктор С. В. Ильюшин совершил отчаянный поступок. Он изложил свои соображения о новом штурмовике на бумаге (в виде докладной записки) и отправил ее в Кремль, Сталину. Смелость этого шага сегодня даже трудно оценить, инженер брал на себя большую ответственность, но он верил в силы возглавляемого им коллектива, как и в свои собственные. Он обещал, что новый самолет будет отлично защищенной машиной, которая сможет доставлять на расстояние до 800 км со скоростью свыше 400 км/ч полтонны бомб и реактивных снарядов. Сталин заинтересовался этим проектом и «дал добро». Через год проект в целом был готов, а осенью 1939 года знаменитый летчик-испытатель Коккинаки уже поднимал в воздух БШ-2 (он же ЦКБ-55), получивший позже название Ил-2.
Ломая стереотипы
До появления нового советского штурмовика мировое авиастроение не знало машин, которые могут выполнять боевые задачи в условиях мощного огневого противодействия. Успеха в нанесении бомбовых ударов с малых высот самолеты могли добиться только в случае внезапного нападения на аэродромы противника, обезвреживания зенитных батарей, нарушения коммуникаций и связи, уничтожения штабов. Собственно, именно в этом заключалась стратегия молниеносной войны, разработанная в Германии во второй половине тридцатых годов. Поэтому Ил-2 - штурмовик, способный выдерживать попадания снарядов, - не был оценен в должной мере даже советским руководством, перед войной посчитавшим меры, принятые для обеспечения высокой живучести, излишними.
Как Ильюшин боролся за двухместную компоновку
Первый вариант штурмовика предполагал размещение в защищенном фюзеляже двух летчиков (пилота и стрелка-пулеметчика, защищавшего заднюю полусферу). Дополнительный вес снижал дальность полета, но повышал безопасность в условиях вероятного воздушного боя. Военная доктрина, принятая в конце тридцатых, учитывала только один вариант развития ожидаемой войны - наступательный. Другими словами, «малые потери на чужой территории». Проведение глубинных стратегических операций требовало воздушной поддержки, и топливные баки конструктору предложили нарастить за счет места второго члена экипажа. Так штурмовик стал одноместным, а гаргот (продолговатый участок остекления) пришлось убрать, заменив его обтекателем. Летчики и авиатехники в первые же дни войны интуитивно пришли к начальному конструктивному решению, и на полевых аэродромах начали самостоятельно восстанавливать прежнюю компоновку Ил-2. Фото переделанных кустарным способом самолетов с демонтированными обтекателями сегодня поражают. Стрелки сидели в отверстии без остекления, ничем не защищенные, но «заходить в хвост» асы Люфтваффе рисковали реже. В некоторых случаях «срабатывала» даже палка, имитирующая ствол пулемета.
Двигатель
ЦКБ-55 (прототип Ил-2) был оснащен 1350-сильным мотором АМ-35. В дальнейшем штурмовик получил более мощный АМ-38, но на втором месяце войны его поставки оказались под угрозой. Была вероятность, что потребуется срочно переходить на другой тип мотора, наиболее приемлемым оказался М-82, но у него были другие установочные размеры и характеристики. Для его установки в КБ решили частично снять бронирование и изменить компоновку. К счастью, эти изменения в дальнейшем утратили актуальность, и запускать в серию эту модификацию не пришлось. Основной двигатель Ил-2 с 1942 года – АМ-38Ф (буква «Ф» означает «форсированный»). Его мощность (1720 л. с.) позволяла разгонять штурмовик до скорости 420 км/ч при полной боевой нагрузке. Взлетный вес превысил 6 тонн.
Вооружение
Самолет Ил-2 часто называли летающим танком. Это лестное имя заслужено не только отличной и рациональной броневой защитой, но и мощью вооружений. Не каждый танк времен Второй мировой войны мог вести огонь двумя скорострельными пушками (ВЯ-23, калибр 23 мм) и двумя пулеметами (ШКАС, 7,62 мм). Кроме этого, под крылом на внешних подвесках размещались до восьми НУРСов (РС-132 или РС-82). В бомбовых отсеках и на внешних пилонах были и другие «гостинцы» для захватчиков общим весом до 600 кг - это могли быть фугасы или противотанковые кумулятивные заряды.
Живучесть
О том, как израненные самолеты Ил-2 возвращались на свои аэродромы, написано в мемуарах и рассказано пилотами-ветеранами немало. Бронирование главных узлов и жизненно важных агрегатов сыграло важную роль в обеспечении потрясающей живучести этой машины. Также имело значение и применение протектированных баков, которые, в отличие от металлических, при нарушении целостности самозатягивались, не давая горючему вытечь. Специальное химическое вещество (протектор) при доступе воздуха твердело, закрывая пробоины.
Только во второй половине войны многие детали самолета стали выполнять из металла, обшивка плоскостей и хвостовой части, а также предкрылки изготавливались до 1943 года из клееной фанеры и древесины, элероны покрывались пропитанным полотном.
Крылатая легенда
Более массового самолета война не знала.
Ил-2 стал настоящей легендой, он вошел в список лучших самолетов Второй мировой войны. Ареал его боевого применения охватил весь фронт - от северный морей до Кавказа. Штурмовик топил вражеские корабли и наносил удары по отступающему врагу. В 1945 году нашим летчикам довелось «отработать» и по логову агрессора, Берлину.
После войны самолет Ил-2 был подвергнут глубокой модернизации, на его базе КБ Ильюшина создало новый самолет фронтовой поддержки - Ил-10 с усовершенствованной аэродинамикой и улучшенными летными характеристиками. А заслуженные ветераны Ил-2 во многих странах Европы и в нашей родной стране заняли места на пьедесталах и в музеях.
www.syl.ru
Персональный сайт - Как работает двигатель самолета
Как работает двигатель самолета
Как работает Поршневой двигатель самолета.
Поршневой авиационный двигатель является ровесником авиации. Один из первых самолетов, поднявшихся в воздух был Флайер-1 братьев Райт, на котором стоял поршневой двигатель авторской разработки, работавший на бензине.
Долгое время этот тип движка оставался единственным, и только в 40-е годы 20-го века началось внедрение двигателя совсем иного принципа действия. Это был турбореактивный двигатель.
Однако поршневой двигатель самолета, хоть и утратил свои позиции, но со сцены не сошел, и теперь в связи с достаточно интенсивным развитием малой авиации он просто получил второе рождение.
Как же работает Поршневой двигатель самолета?
Это обычный двигатель внутреннего сгорания (ДВС), такой же, как на автомобилях.
Если это автомобиль, то вращение двигателя передается на его колеса, а если это самолет, то на его воздушный винт. Цилиндров у двигателя самолета может быть несколько, точнее много, от 4-х до 24-х. Такое количество цилиндров обеспечивает достаточную мощность и устойчивость работы двигателя.
Работа двигателя внутреннего сгорания (тот же рядный поршневой двигатель).
Конечно поршневой двигатель самолета только принципиально похож на обычный ДВС. На самом деле здесь обязательно присутствует авиационная специфика.
Двигатель самолета выполнен из более совершенных и качественных материалов, более надежен. При той же массе, он значительно мощнее автомобильного.
Обычно, двигатель самолета может работать и в перевернутом положении, ведь для самолета (особенно истребителя или спортивного) пилотаж – обычное дело, а автомобилю это, естественно, не нужно.
Поршневые двигатели самолетов могут различаться, как по количеству цилиндров, так и по их расположению. Бывают рядные двигатели (цилиндры в ряд) и радиальные (звездообразные).
Рядные двигатели могут быть однорядные, двухрядные, V-образные и т.д. В звездообразных цилиндры расположены по окружности (в виде звезды) и бывает их обычно от пяти до девяти (в ряду).
Эти двигатели, кстати, тоже могут быть многорядными, когда цилиндры блоками стоят друг за другом.
Рядные двигатели, обычно, имеют жидкостное охлаждение, как в автомашине. Они и по виду больше похожи на автомобильные, а радиальные – воздушное. Они обдуваются набегающим потоком воздуха и цилиндры, как правило, имеют ребра для лучшего теплосъема.
Поршневые двигатели самолетов часто имеют такую особенность, как высотность. То есть с увеличением высоты, когда плотность и давление воздуха падают, они могут работать без потери мощности.
Подвод топливно-воздушной смеси может осуществляться двумя способами. Здесь полная аналогия с автомашиной.
Либо смесь готовится в специальном агрегате, называемом карбюратором и потом подается в цилиндры (карбюраторные двигатели), либо топливо непосредственно впрыскивается в каждый цилиндр в соответствии с количеством поступающего туда же воздуха. На автомобилях такого типа двигатели называют «инжекторными».
Радиальный двигатель М-14П. Устанавливается на спортивные СУ-26, ЯК-55.
В отличие от обычного автомобильного ДВС, для поршневого двигателя самолета не нужны громоздкие, тяжелые передаточные механизмы от поршней к колесам.
Все эти оси, мосты, шестерни. Для самолета ведь вес очень важен. Здесь движение от поршня сразу через шатун передается на главный коленчатый вал, а на нем уже стоит вторая важная часть самолета с поршневым двигателем – воздушный винт.
Винт – это самостоятельная и очень важная единица. В данном случае он является «движителем» самолета, и от его корректной работы зависит качество полета.
Винт – это не часть двигателя, но работают они в тесном сотрудничестве. Винт всегда подбирается или проектируется и рассчитывается под конкретный двигатель или создаются одновременно, в комплекте.
Существует практика применения дизельных самолетных двигателей, как разновидность поршневых, еще со времен войны. Однако широко этот двигатель пока не применяется из-за существующих проблем в разработке, в частности, в области надежности. Но работы все равно ведутся, особенно в свете грядущего дефицита нефтепродуктов.
НА ГЛАВНУЮ
doc-suvorov.narod.ru
