Avtosfera76.ru

Авто Сфера №76
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Что такое двухконтурный турбореактивный двигатель

Двухконтурный турбореактивный двигатель

Двухконтурный турбореактивный двигатель (ДТРД), летный воздушно-реактивный двигатель, в котором поступающий в него воздушное пространство делится на два потока, проходящих через внутренние и внешние контуры. Первый ДТРД с эжектором предложен в 1887 киевским изобретателем Ф. Р. Гешвендом. Первый ДТРД с вентилятором — в 1932 К. Э. Циолковским. В 1939 А. М. Люлька создал проект ДТРД с компрессором и с разделением потоков воздуха на входе.

В 1939 французский инженер Р. Аниксионназ и Р. Имберт внесли предложение ДТРД с разным числом компрессора и роторов вентилятора внутреннего контура, как соединённых зубчатой передачей, так и механически не связанных. В 1947 коммунистический инженер В. Ф. Павленко создал проект ДТРД с разделением потоков воздуха за компрессором.

ДТРД с теплообменником во внешнем контуре и с дополнительным газовым компрессором во внутреннем контуре между турбиной и реактивным соплом, предназначенным для понижения давления за турбиной ниже атмосферного, предложен в 1948 коммунистический инженер М. Г. Дубинским, С. 3. Копелевым и А. О. Мацуком. В 1953 германский инженер К. Лейст взял патент на ДТРД с биротативным (т. е. имеющим внутренний и наружный ротор) компрессором внутреннего контура, у которого один из двух вращающихся в противоположном направлении роторов (наружный) несёт рабочие лопатки вентилятора внешнего контура.

Тяга ДТРД складывается из сил реакции потоков воздуха и продуктов сгорания, взявших ускорение во внутреннем и внешнем контурах и вытекающих через два независимых (рис. 1, а, в)либо одно общее (рис. 1, б, г) реактивное сопло.

Внешний контур представляет собой кольцевой канал, в котором находится вентилятор либо компрессор, располагающийся за турбокомпрессором (рис. 1, а) либо перед ним (рис. 1, 6). Переднее размещение вентилятора даёт возможность применять его для сжатия воздуха, поступающего во внутренний контур. ДТРД, у которых степень двухконтурности (отношение затрат воздуха через внешний и внутренний контур) больше единицы, принято именовать турбовентиляторными двигателями.

Степень двухконтурности разных типов ДТРД — от 0,5 до 8. Степень увеличения давления воздуха в компрессоре внутреннего контура от 10 до 26, внешнего — от 1,5 до 2,5. Увеличение температуры газа перед турбиной значительно улучшает характеристики ДТРД. У современных ДТРД она достигает 1600 К (см.

Газотурбинный двигатель). Ротор ДТРД выполняется двухвальным, а время от времени и трёхвальным (рис. 2) с различной частотой вращения каждого вала.

Главная изюминка ДТРД пребывает в том, что при одной и той же затрате энергии сообщается меньшее ускорение намного большей массе воздуха, чем в простом турбореактивном двигателе (ТРД). Именно поэтому тяга на взлёте и в полёте с дозвуковой скоростью возрастает, а удельный расход горючего значительно уменьшается.

У ДТРД со степенью двухконтурности 1 взлётная тяга на 25% больше, чем у ТРД, с такой же тягой на скорости 1000 км/ч и значительно меньший шум, создаваемый реактивной струей благодаря меньшей её скорости. ДТРД активно используются в СССР и за границей на дозвуковых, в основном пассажирских самолётах (к примеру, Ил-62, Ту-134, Boeing-727) и самолётах с вертикальными пли укороченными посадкой и взлётом.

С повышением скорости полёта более 1000 км/ч тяга ДТРД быстро значительно уменьшается из-за малой скорости реактивной струи. Для повышения данной скорости сжигается дополнительное количество горючего во внешнем контуре (рис. 1, в) либо в общей смесительной камере (рис. 1, г).

Это делает удачным использование ДТРД и на сверхзвуковых самолётах (см. кроме этого Летный двигатель).

Лит.: Стечкин В.С., Теория реактивных двигателей, М., 1958; Клячкин А. Л., Теория воздушно-реактивных двигателей, М., 1969: High speed aerodynamics and jet propulsion, v. 12, L., 1959.

Читать также:

  • Азербайджанцы
  • Акрилатные каучуки
  • Бутадиен-стирольные каучуки
Читать еще:  Что лучше для инжекторного двигателя

Двухконтурный турбореактивный двигатель

Связанные статьи:

Воздушно-реактивный двигатель (ВРД), реактивный двигатель, в котором для сжигания горючего употребляется кислород, содержащийся в атмосферном воздухе….

Реактивный двигатель, двигатель, создающий нужную для перемещения силу тяги путём преобразования исходной энергии в кинетическую энергию реактивной струи…

Содержание

  • 1 Ключевые характеристики
    • 1.1 Форсажная камера
    • 1.2 Гибридный ТРД / ПВРД
    • 1.3 Регулируемые сопла
    • 1.4 Область применения
    • 1.5 Двухконтурный турбореактивный двигатель
    • 1.6 Управление вектором тяги (УВТ) / Отклонение вектора тяги (ОВТ)
    • 1.7 ТРДД с высокой степенью двухконтурности / Турбовентиляторный двигатель
    • 1.8 Область применения
  • 2 Винтовентиляторный двигатель
  • 3 Турбовинтовой двигатель (ТВД)
    • 3.1 Примечания

Про строение

Сейчас на многих авто применяются всего два основных строения — расположения двух турбин. Это параллельное и последовательное (известное еще как секвентальное).

Например, некоторые Мицубиши имеют именно «ТВИНТУРБО», но параллельную работу, как я уже отмечал сверху, это две турбины на агрегате V6, по одной на каждую сторону. Дуют они в общий коллектор. А вот например на некоторых АУДИ, также есть параллельная работа на двигателе V6, но название «БИТУРБО».

На автомобилях Тойота в частности на «СУПРА», стоит рядная шестерка, однако тут также есть два наддува – работают они в хитром порядке, могут работать сразу два, могут один работает, другой нет, могут включаться попеременно. Все зависит от вашей манеры езды – добиваются такой работы «хитрыми» перепускными клапанами. Вот вам последовательно-параллельная работа.

Как и на некоторых автомобилях СУБАРУ – первая (малая) нагнетает воздух на низких оборотах, вторая (большая) подключается только тогда, когда обороты значительно выросли, вот вам и параллельное включение.

Так разница все же есть или отличий вообще нет? Знаете негласно, производители все же отличают эти два строения, давайте подробнее.

Что в итоге

Помните, в начале статьи мы говорили о том, что доля турбомоторов на рынке в последнее время заметно возросла. Да, это так, но исключительно благодаря турбодизельным агрегатам. Практически любой современный дизельный двигатель сегодня оборудован турбонаддувом. Дело в том, что именно турбина позволяет дизельному мотору обеспечить достойные эксплуатационные характеристики в сочетании с высокой топливной экономичностью. По этой причине турбодизели пользуются огромной популярностью.

Однако, ситуация с турбобензиновыми агрегатами несколько иная. Подавляющее большинство производителей продолжают выпускать модели в сегментах от «бюджет» до «премиум» с простым атмосферным двигателем. Только в отдельных случаях в линейку добавляются турбированные бензиновые версии. Что касается стран СНГ, авто с турбонаддувом на бензине продолжают заметно уступать машинам с атмосферными бензиновыми ДВС по общему количеству на дорогах. Причин для этого много, начиная от низкого спроса в результате высокой начальной стоимости «надувных» бензиновых авто и заканчивая политикой автодилеров. Последние стараются избавить себя от гарантийных обязательств перед потребителем в случае возникновения проблем с более сложной технически турбированной бензиновой машиной.

Другими словами, турбобензиновые версии завозятся намного реже, так как продавцы учитывают низкое качество горючего и недостаточное количество квалифицированных технических специалистов по ремонту и обслуживанию таких авто на территории СНГ. Добавим, что подавляющее большинство турбированных бензиновых автомобилей на отечественных дорогах представлены моделями немецкого концерна WAG (Audi, Volkswagen, Skoda и т.д.).

Если же вы хотите приобрести подержанный турбированный автомобиль, в таком случае нужно более чем основательно подумать. В случае с дизелем будет необходима глубокая диагностика состояние самого ДВС и готовность заменить изношенную турбину. Когда речь заходит о бензиновых версиях, тогда нашим ответом будет практически однозначное «нет». Дело в том, что актуальная ситуация на рынке турбобензиновых автомобилей б/у достаточно сложная.

  1. Всегда помните о небольшом ресурсе турбины. В том случае, если на конкретной модели их установлено сразу две или более, сумма ремонта заметно возрастает.
  2. Обращайте внимание на пробег и предыдущих владельцев. Зачастую турбоавтомобили берут «гонщики» или амбициозная молодежь. Если первые целенаправленно «укатывают» мощную машину, вторые, как правило, попросту не обслуживают такой автомобиль должным образом и достаточно небрежно его эксплуатируют.
Читать еще:  Что такое прошить двигатель автомобиля

В обоих случаях получается целесообразнее продать машину с пробегом 100-150 тыс. км. другому владельцу по бросовой цене, чем ремонтировать или менять высокотехнологичный турбированный двигатель. То же самое вполне справедливо и для турбированных малолитражек, например, с рабочим объемом 1.2 литра. Моторы данного типа и вовсе считаются «одноразовыми», так как имеют относительно небольшой ресурс около 150-200 тыс. км. и плохо поддаются серьезному ремонту.

Достоинства и недостатки системы турбонаддува

Подводя итоги, можно выделить плюсы и минусы использования на моторе турбонаддува. В числе достоинств:

  • увеличение мощности двигателя;
  • повышение КПД двигателя;
  • снижение расхода топлива.

К минусам можно отнести:

  • низкий крутящий момент на малых оборотах двигателя;
  • более высокая стоимость;
  • более сложное обслуживание и эксплуатация.

О принципах работы турбокомпрессора

Как работает турбина? Почему нельзя сразу глушить движок, дополненный таким агрегатом? Ответы на эти вопросы важны, так как, зная их, легче соблюдать особенности эксплуатации турбированного двигателя.

Схематично устройство турбины включает в себя следующие элементы:

  1. Компрессорный хаузинг, следом за которым располагается компрессорное кольцо, отвечающее за сжатие воздуха.
  2. Воздушный фильтр.
  3. Задняя пластина компрессора.
  4. Шарикоподшипник, установленный на валу.
  5. Точки подачи и слива масла.
  6. Турбинный хаузинг.
  7. Турбинное колесо, за счет которого осуществляется преобразование энергии выхлопных газов в энергию вращения вала.

Важно: воздушный фильтр является основным источником возникновения проблем двигателя с турбонаддувом. Этот элемент рекомендуется регулярно менять.

Принцип работы турбокомпрессора заключается в следующем:

  1. Воздух, проходя через воздушный фильтр, пронимает во входное отверстие агрегата.
  2. Воздушные массы подвергаются сжатию. Одновременно с этим в них увеличивается уровень содержания кислорода. На данном этапе возникает нагрев воздуха, вследствие чего снижается его плотность.
  3. Покидая турбокомпрессор, массы воздуха попадают в интеркулер, где происходит их охлаждение. Последний элемент конструкции также предотвращает возможность детонации топливной смеси в двигателе.
  4. На последнем этапе сжатый воздух через дроссель проникает через впускной коллектор в цилиндры мотора.

Как видно, принцип работы подобного двигателя выглядит достаточно простым. Турбодвигатель часть выхлопных газов, возникших вследствие сгорания топливной смеси в цилиндрах, передает обратно в выпускной коллектор турбины. Этот воздушный поток запускает движение вала, на другом конце которого располагается компрессор. В результате последний вновь приступает к сжатию воздуха.

Благодаря чему турбированный двигатель обладает большей мощностью в сравнении с «атмосферным»?

После того как сжатый воздух попадает в цилиндр, в последнем увеличивается уровень содержания кислорода при сохранении прежних параметров цилиндра. Поэтому за один такт сжигается больше топливной смеси, чем в «атмосферном» моторе аналогичного объема.

Принцип работы

Процесс зиждется на рабочем цикле, который происходит за оборот коленчатого вала. Принцип работы двухтактного двигателя заключается в том, что при перемещении вверх, поршень сжимает имеющуюся под поршнем смесь, попавшую туда через впускное окно. Искра от свечи зажигания как бы взрывает горючее, резко повышая температуру и давление газов. В результате такого теплового давления поршень принудительно перемещается вниз. При этом открываются выпускное и чуть позже переходное окно, впрыскивая свежую порцию топлива. Кстати, горючее в двухтактный двигатель обязательно дополняют маслом, составляя смесь бензина и масла определенной пропорции. Делается это для смазки поршня, стенки цилиндра и кривошипно–шатуного узла. Топливная смесь попадает в картер через окно, которое открывается за счет вакуума, создаваемого движением поршня от НМТ к ВМТ. Одновременно поршень открывает отверстие, выбрасывая отработанные выхлопные газы. В определенный период посредством поршня открывается продувочное окно для заполнения цилиндра свежей порцией топливной смеси.

Читать еще:  Что такое сервисный объем двигателя

Повышение мощности

Чтобы повысить мощность двигателя нужно:

  • Повысить площадь выпускного отверстия с условием продолжительного пребывания его в открытом положении, чтобы выпустить максимальное количество газов.
  • Повысить эффективность продувки. Это нужно для того, чтобы через впускные отверстия горючее успевало впрыскиваться в камеру сгорания. Иначе в картере будет наблюдаться скопление топливной смеси. Во избежание оного, рекомендуется выпускные окна увеличить, что приведет к качественной наполняемости цилиндра.
  • Использовать на карбюраторе вихревой (нулевой) диффузор, который за меньший период времени подаст больше смеси.
  • Установить на глушителе, так называемый резонатор, соответствующий оборотам мотора. Этот узел способствует возврату доли смеси назад в цилиндр. Подобные нюансы возникают, когда двухтактный двигатель выбрасывает часть горючего из камеры через выпускное отверстие (окно).

Для полного заполнения подпоршневого объема следует просмотреть и состояние каналов впускных, выпускных на предмет уменьшения всевозможных заусенец, рисок, шероховатостей. Эти изъяны литья способствуют торможению потока, уменьшению наполнения камеры, снижению мощности.

Эффективным увеличением мощности двигателя считается фрезерование с последующим тонким шлифованием головки блока. Трудоемкость процедуры сводится к измерению объема литража, подбору октанового числа топлива.

Ради повышения мощности мотора можно было бы уменьшить вес вращающихся деталей, например, маховика, коленвала, срезав элементы противовеса. Но горький опыт подсказывает не идти на авось, поскольку самодеятельность приведет к биению маховика, его вибрации, особенно во время низких оборотов мотора. Но если очень хочется, можно снять тонкую стружку с последующей обязательной балансировкой махового колеса. Что касается коленчатого вала, то есть риск потерять центр тяжести вала со всеми вытекающими последствиями.

Тяговые возможности

Итак, двухтактные двигатели и их тяговые возможности соотносятся с открытием заслонки дросселя. То есть с ускорением оборотов возрастает его тяговая способность, что существенно действует на разгон. Значит, чтобы нарастить разгон нужно увеличить рабочий объем цилиндра. Конечно, тяга может привести к максимальной скорости. Работая на низких скоростях, хорошая тяга обеспечивает приемистость, быстрый разгон с легким преодолением дорожных препятствий, поворотов. Все это относится к повышению тяги на низких оборотах. Одним из предпосылок увеличения тяги следует отнести установку специальных клапанов и увеличение продолжительности пребывания их в открытом состоянии.

Проблема с продувкой камеры сгорания

Однако известно, что повышенные обороты свидетельствуют о большей мощности. В двухтактных моторах из-за больших скоростей вращения, камера сгорания не может качественно и быстро продуваться, поскольку окна остаются открытыми непродолжительное время.

Использование камерной продувки предусматривает впрыскивание топлива в цилиндр из картера. Топливо всасывается и находится в картере при перемещении поршня вверх. При движении же вниз вырабатываемое избыточное давление производит продувку камеры сгорания. Такая схема целесообразна с точки зрения малого количества используемых деталей, например, отсутствие: газораспределительного вала, клапанов, продувочного насоса, узлов смазки.

Другая особенность продувки камеры связана с режимом холостого хода мотора, при котором имеет место небольшой угол открытой заслонки. Эта ситуация не обеспечивает полную очистку от выхлопных газов за оборот вала. Поэтому на холостом ходу двигатель демонстрирует неустойчивую работу. Дело в том, что вспышка смеси приводит к дополнительным холостым оборотам. Но смесь под цилиндром от искры не воспламеняется из-за бедности топлива.

В двигателях с одним поршнем нашло широкое применение контурная продувка (щелевая). Схема предусматривает газораспределение через щели в стенке внизу цилиндра. То есть впускные и продувочные отверстия при такте сжатия и рабочего хода поршня должны находиться в закрытом положении. Контурная продувка камеры сгорания (подпоршневое пространство) представляет собой своеобразный продувочный насос. Этот фактор приводит к сокращению узлов двигателя, создавая предпосылки использования их на газонокосилках, мотоблоках, лодках, прочих легких мобильных устройствах.

Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector