| |
в параметрах заторможенного потока (90 и 93% для одно- и многоступенчатых Т.
соответственно).
Выбор числа ступеней Т. зависит от назначения двигателя, его кинематической
схемы и параметров. Для привода компрессора газогенератора используются одно- и
двухступенчатые Т., для привода вентилятора при большой степени двухконтурности
двигателя или воздушного винта — многоступенчатые Т. (до шести ступеней). При
относительно малой степени двухконтурности для привода применяются одно- или
двухступенчатые Т. Важными показателями Т. являются удельные значения мощности
и массы: мощности, получаемой от 1 кг расходуемого газа, и массы конструкции Т.,
отнесённой к вырабатываемой мощности. Повышение температуры газа, увеличение
скорости газового потока и окружной скорости ротора приводят к увеличению
удельной мощности Т. и снижению её удельной массы. Температура газа достигает
1600—1700 К, окружная скорость ротора — 500 м/с, скорости газового потока в
высокоперепадных одноступенчатых Т. около- или сверхзвуковые.
Высокие температуры газа в Т. освоены благодаря применению жаропрочных и
жаростойких литейных сплавов и интенсивного воздушного охлаждения омываемых
газом поверхностей. Дальнейшее совершенствование Т. связано с повышением
температур газа, применением более жаропрочных и жаростойких материалов,
включая композиционные материалы, и теплозащитных покрытий, более совершенных
схем охлаждения двигателей, основанных на применении прогрессивных
технологических методов изготовления лопаток, корпусов и дисков. (См. также
Радиальная турбина, Рабочее колесо турбины, Ротор турбины, Сопловой аппарат
турбины, Ступень компрессора, турбины).
Лит.: Холщевников К. В., Теория и расчет авиационных лопаточных машин, М.,
1970; Абианц В. X., Теория газовых турбин реактивных двигателей, 3 изд., М.,
1979.
К. М. Попов.
Ступень турбины: а — осевой; б — радиальной центростремительной; 1 — сопловой
аппарат; 2 — корпус; 3 — ротор; 4 — уплотнения.
Турбовальный двигатель — разновидность газотурбинного двигателя, в котором
полезная внешняя работа реализуется в турбине, вал которой не связан
механически с валом (валами) турбокомпрессорной части двигателя (рис. 1). Т. д.
называют также ГТД со свободной силовой турбиной. По условиям работы
турбокомпрессора Т. д. во многом сходен с ТРД, если в последнем выходное сопло
заменить свободной силовой турбиной. На практике такое преобразование ТРД в Т.
д. и наоборот часто встречается. Свободная силовая турбина — конструктивная
особенность вертолётных ГТД. Однако Т. д. находит применение и на лёгких
самолётах, а также в ряде неавиационных энергетических установок. Выходной вал
силовой турбины может быть направлен либо вперёд (через полый вал
турбокомпрессорной части), либо назад (через выходной газовый канал). В ряде
случаев Т. д. может иметь встроенное пылезащитное устройство на входе и
промежуточный редуктор на валу свободной турбины.
Применение свободной силовой турбины существенно отражается на закономерностях
взаимного влияния элементов двигателя, способах регулирования и конструктивных
формах. В Т. д. помимо обычных характеристик (по частоте вращения
турбокомпрессора пт.к., высотной и скоростной) следует также рассматривать и
характеристику по частоте вращения свободной турбины пс.к. (рис.2). Для каждого
постоянного значения частоты вращения турбокомпрессора, характеризующего
уровень располагаемой работы, существует определённая зависимость мощности Nдв,
реально выдаваемой Т. д., от частоты вращения свободной турбины. Диапазон
возможного изменения частоты вращения выходного вала Т. д. составляет обычно
10—15% от номинальной при оптимальной мощности Nопт. Дальнейшее расширение
этого диапазона может приводить к ощутимым потерям мощности.
Ю. Г. Бехли.
Рис. 1. Схема турбовального двигателя.
Рис. 2. Характеристики турбовального двигателя (все значения даны по отношению
к значениям при расчётном режиме).
Турбовентиляторный двигатель — то же, что турбореактивный двухконтурный
двигатель.
Турбовинтовентиляторный двигатель (ТВВД) — разновидность турбовинтового
двигателя, в котором вместо обычного воздушного винта применён винтовентилятор
(см. рис.; см. также ст. Воздушный винт и рис. 3 к этой статье). На одном валу
может быть несколько винтовентиляторов, расположенных друг за другом и
вращающихся в одну сторону или в противоположные. Винтовентилятор имеет высокий
кпд ({{?}}в{{?}}0,8) в области высоких дозвуковых скоростей полёта (Маха число
полёта М{{?}} до 0,9). Он соединён с валом турбины двигателя через редуктор.
Применение ТВВД в гражданской авиации в связи с высоким значением его полётного
кпд позволяет при больших дозвуковых скоростях полёта (М{{?}} = 0,8, высота H =
11 км) снизить удельный расход топлива на 15—20% по сравнению с ТРДД, имеющим
одинаковый с ТВВД уровень технического совершенства. Применение
винтовентилятора вместо винта позволяет снизить уровни шума и вибраций в салоне
самолёта. В 80х гг. работы по созданию ТВВД достигли стадии лётных испытаний;
и были начаты разработки пассажирских самолётов с ТВВД.
Компоновка силовой установки с турбовинтовентиляторным двигателем: 1 —
винтовентилятор; 2 — редуктор; 3 — вал двигателя; 4 — двигатель.
Турбовинтовой двигатель (ТВД) — авиационный газотурбинный двигатель, в котором
тяга в основном создаётся воздушным винтом, приводимым во вращение газовой
турбиной, а частично (до 8—12%) — реакцией вытекающих из сопла двигателя газов.
Основными элементами ТВД являются входное устройство, компрессор, камера
сгорания, газовая турбина, реактивное сопло, винт и редуктор (см. рис.).
|
|