Турбовинтовой двигатель
Турбовинтово́й дви́гатель — тип газотурбинного двигателя, производящий тягу в основном путём вращения винта.
Лишь небольшая часть производимой энергии составляет выхлоп реактивной тяги. Основная же часть энергии горячих газов используется для привода воздушного винта через понижающий частоту вращения редуктор. Его наличие обусловлено необходимостью уменьшения скоростей обтекания концов лопастей до дозвуковых.
Существуют две основные разновидности турбовинтовых двигателей: двухвальные, или со свободной турбиной (наиболее распространенные в настоящее время), и одновальные. В первом случае между газовой турбиной (называемой в этих двигателях газогенератором) и трансмиссией не существует механической связи, и привод осуществляется газодинамическим способом. Воздушный винт не находится на общем валу с турбиной и компрессором. Турбин в таком двигателе две: одна приводит в движение компрессор, другая (через понижающий редуктор) — винт. Такая конструкция имеет ряд преимуществ, в том числе и возможность работы силового агрегата самолёта на земле без передачи на воздушный винт (в этом случае используется тормоз воздушного винта, а работающий газотурбинный агрегат обеспечивает самолёт электрической мощностью и воздухом высокого давления для бортовых систем). Во втором случае (как видно из названия) турбина с компрессором и винт расположены на одном валу.
Применение
В связи с уменьшением эффективности воздушного винта при увеличении скорости полёта, турбовинтовые двигатели в основном распространены на относительно малоскоростных летательных аппаратах, таких как самолёты местных авиалиний и транспортные самолёты. Исключение составляет стратегический бомбардировщик Ту-95 и самолеты, созданные на его базе (Ту-114, Ту-126, Ту-142), летающие со скоростью порядка 800 км/ч. По экономическим соображениям могут ограниченно применяться для боевых самолётов, например, в силовой установке аргентинского штурмовика FMA IA 58 Pucará (обр. 1974), рассчитанного на антипартизанские действия, использовались 2 французских турбореактивных двигателя Turboméca Aztazou XVIG. Другой пример — бразильский штурмовик Embraer EMB 314 Super Tucano, который в ряде стран тоже применялся как контрпартизанский самолёт.
Если учесть, что турбовинтовой двигатель работает только на дозвуковых скоростях, а турбореактивные двигатели лучше использовать для получения очень больших скоростей полёта, то можно сделать вывод, что в некотором диапазоне скоростей комбинирование этих двух двигателей является оптимальным решением (турбовентиляторный двигатель).
Ввиду того, что как лопасти вентилятора, так и лопасти винта для эффективного функционирования должны работать на дозвуковых скоростях, вентилятор в кольцевом обтекателе (который понижает скорость набегающего потока) является более эффективным на больших скоростях.
Экономическая целесообразность
Поскольку турбовинтовые двигатели на малых скоростях полёта гораздо экономичнее, чем турбореактивные двигатели, то турбовинтовые самолёты имеют преимущество перед реактивными, прежде всего, из-за низкого расхода топлива. Поэтому в период высоких цен на нефть объём продаж турбовинтовых лайнеров растёт. Так, в 2011 году, когда стоимость нефти была в районе 100 долларов за баррель, в консалтинговом агентстве Ascend Flightglobal Consultancy просчитали, что перевозчикам необходимо задуматься о переходе на турбовинтовые самолёты, поскольку высокая стоимость авиабилетов, связанная с эксплуатацией реактивных лайнеров, отпугивает потенциальных пассажиров.
При этом преимущество турбовинтовых самолётов по сравнению с реактивными на региональных перевозках очевидно. По словам руководства компании Bombardier, лайнеры Q400 (как и соответствующий ему российский Ил-114-300), в сравнении с 70-местным реактивным самолётом эффективнее на 30 % в плане экономии топлива и затрат на эксплуатацию. Соответственно, турбовинтовые самолёты являются идеальной заменой 50-местных реактивных лайнеров. В этом случае авиакомпании смогут увеличить вместимость своих воздушных судов, сохранив затраты на прежнем уровне.
История
Впервые схему турбовинтового двигателя (ТВД), в котором воздушный винт имел привод от газовой турбины, разработал русский инженер и авиатор лейтенант флота М. Н. Никольский в 1913 г. Модель этого двигателя была построена и испытана. Его предполагали использовать для самолета «Илья Муромец». Двигатель Никольского развивал мощность 120 квт (160 л. с.) и имел трёхступенчатую газовую турбину.
В 1923 году В. И. Базаров предложил схему своего газотурбинного двигателя (ГТД), близкую к схемам современных турбовинтовых двигателей; в 1930 В. В. Уваров при участии Н. Р. Брилинга спроектировал, а в 1936 построил ГТД с центробежным компрессором. Независимо от отечественных инженеров в Великобритании учёный и инженер [англ.] в 1926 году предложил свой проект подобного двигателя.
Первый в практическом смысле работающий ТВД был создан венгерским инженером Дьёрдем Ендрашиком (György Jendrassik). После ряда лет работы над ТВД (и получения патента на его конструкцию в 1929 г.) он построил прототип двигателя мощностью 100 л. с.; первый в мире полномасштабный турбовинтовой двигатель, Jendrassik Cs-1 мощностью около 400 л. с. был построен и испытывался на предприятии Ganz Works в Будапеште между 1939 и 1942 г. Двигатель не был запущен в производство.
В то же время в СССР в 1934 г. была создана и прошла длительные испытания первая отечественная высокотемпературная газотурбинная установка ГТУ-1, ставшая прообразом будущих турбовинтовых двигателей. Установка состояла из одноступенчатого центробежного компрессора, кольцевой камеры сгорания и одноступенчатой газовой турбины. В 1938–1939 гг. под руководством профессора В.В. Уварова для самолета ТБ-3 были впервые построены опытные газотурбинные установки ГТУ-3 мощностью по 1150 л. с., выполненные по схеме турбовинтового двигателя. Под его же руководством с 1943 г. в ЦИАМ разрабатывался летный образец экспериментального ТВД Э-3080, развивавшего мощность на валу 625 л. с. и создававшего дополнительную тягу 160 кгс.
Первый немецкий турбовинтовой двигатель в середине 30-х годов разработал (будучи профессором Технического университета в Берлине) будущий глава отдела планёров самолетов на «Junkers Flugzeugwerke» Герберт Вагнер. Он надеялся, что тот может дать боевому самолету высочайшие ЛТХ.
Работы по ТВД ускорились в послевоенные годы. На 18-м образце реактивного истребителя Gloster Meteor (позднее получил обозначение ) вместо штатных турбореактивных были установлены турбовинтовые двигатели Rolls-Royce RB.50 «Trent», и он стал первым в мире турбовинтовым самолётом (взлетел 20 сентября 1945 года). Эта машина не строилась серийно и осталась прототипом.
На основе двигателей модели Trent компания Rolls-Royce разработала модель Dart. Этот двигатель устанавливался на первый в мире серийный турбовинтовой самолёт Vickers Viscount (первый полёт в 1948). Конструкция ТВД Rolls-Royce Dart оказалась весьма успешной: с учётом модификаций и усовершенствований, он выпускался порядка 40 лет (до 1987 г) и устанавливался на многие модели самолётов.
Самым мощным из когда-либо созданных ТВД был строившийся в СССР двигатель НК-12.
Одним из самых массовых и широко применяющихся ТВД в настоящее время является семейство ТВД Pratt & Whitney Canada PT6. Серийный выпуск был начат в 1963 г. и продолжается на настоящее время (2012). Двигатель выпускается в ряде модификаций (различной мощности, для самолётов и вертолётов) и устанавливается на более чем 100 типах самолётов различных производителей.
См. также
- Турбовентиляторный двигатель
- Газотурбинный двигатель
Примечания
- Турбо винтовой двигатель (ТВД). Telegraph (9 сентября 2017). Дата обращения: 17 ноября 2022. Архивировано 17 ноября 2022 года.
- FMA IA.58A Pucara. www.airwar.ru. Дата обращения: 8 февраля 2022. Архивировано 14 октября 2012 года.
- Ил-114-300 — турбовинтовой региональный самолёт | Авиация России. aviation21.ru. Дата обращения: 25 ноября 2018. Архивировано 25 ноября 2018 года.
- А.А.Гуля, Д.С.Михайлов, Ю.К.Нержавин, С.А.Сомов, В.В.Филиппов. Летчику о турбовинтовом самолете / Под общ. ред. В. В. Филиппова. — Москва: Ордена Трудового Красного Знамени Военное издательство Министерства обороны СССР, 1971. — С. 3. — 330 с.
- В. М. Корнеев. Особенности конструкции газотурбинных двигателей. — 2018. — ISBN 978-5-4485-9499-1.
- Изобретения России // Газотурбинный двигатель. rus-eng.org. Дата обращения: 16 февраля 2019. Архивировано 17 февраля 2019 года.
- 8. Самолеты с турбовинтовыми двигателями. Реактивная авиация Второй мировой войны.
- История развития ГТД. studentopedia. Дата обращения: 16 февраля 2019.
Ссылки
- Безумная авиация — Тубовинтовой Meteor
Литература
- Elliot, Simon. Power Progress: World Turbine Engine Directory (англ.). // Flight International. — 13-19 October 1993. — Vol. 144 — No. 4391 — P. 29-40 — ISSN 0015-3710. (справочник с техническими данными и сравнительной характеристикой [1][2] 32 турбовинтовых двигателей (turboprops) ведущих мировых производителей-предприятий зарубежного двигателестроения)
Википедия, чтение, книга, библиотека, поиск, нажмите, истории, книги, статьи, wikipedia, учить, информация, история, скачать, скачать бесплатно, mp3, видео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, картинка, музыка, песня, фильм, игра, игры, мобильный, телефон, Android, iOS, apple, мобильный телефон, Samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, ПК, web, Сеть, компьютер, Информация о Турбовинтовой двигатель, Что такое Турбовинтовой двигатель? Что означает Турбовинтовой двигатель?
Turbovintovo j dvi gatel tip gazoturbinnogo dvigatelya proizvodyashij tyagu v osnovnom putyom vrasheniya vinta Shema turbovintovogo dvigatelya 1 vozdushnyj vint 2 reduktor 3 turbokompressorCvetnaya shema turbovintovogo dvigatelyaTurbovintovoj dvigatel samolyota ATR 72 Lish nebolshaya chast proizvodimoj energii sostavlyaet vyhlop reaktivnoj tyagi Osnovnaya zhe chast energii goryachih gazov ispolzuetsya dlya privoda vozdushnogo vinta cherez ponizhayushij chastotu vrasheniya reduktor Ego nalichie obuslovleno neobhodimostyu umensheniya skorostej obtekaniya koncov lopastej do dozvukovyh Sushestvuyut dve osnovnye raznovidnosti turbovintovyh dvigatelej dvuhvalnye ili so svobodnoj turbinoj naibolee rasprostranennye v nastoyashee vremya i odnovalnye V pervom sluchae mezhdu gazovoj turbinoj nazyvaemoj v etih dvigatelyah gazogeneratorom i transmissiej ne sushestvuet mehanicheskoj svyazi i privod osushestvlyaetsya gazodinamicheskim sposobom Vozdushnyj vint ne nahoditsya na obshem valu s turbinoj i kompressorom Turbin v takom dvigatele dve odna privodit v dvizhenie kompressor drugaya cherez ponizhayushij reduktor vint Takaya konstrukciya imeet ryad preimushestv v tom chisle i vozmozhnost raboty silovogo agregata samolyota na zemle bez peredachi na vozdushnyj vint v etom sluchae ispolzuetsya tormoz vozdushnogo vinta a rabotayushij gazoturbinnyj agregat obespechivaet samolyot elektricheskoj moshnostyu i vozduhom vysokogo davleniya dlya bortovyh sistem Vo vtorom sluchae kak vidno iz nazvaniya turbina s kompressorom i vint raspolozheny na odnom valu PrimenenieV svyazi s umensheniem effektivnosti vozdushnogo vinta pri uvelichenii skorosti polyota turbovintovye dvigateli v osnovnom rasprostraneny na otnositelno maloskorostnyh letatelnyh apparatah takih kak samolyoty mestnyh avialinij i transportnye samolyoty Isklyuchenie sostavlyaet strategicheskij bombardirovshik Tu 95 i samolety sozdannye na ego baze Tu 114 Tu 126 Tu 142 letayushie so skorostyu poryadka 800 km ch Po ekonomicheskim soobrazheniyam mogut ogranichenno primenyatsya dlya boevyh samolyotov naprimer v silovoj ustanovke argentinskogo shturmovika FMA IA 58 Pucara obr 1974 rasschitannogo na antipartizanskie dejstviya ispolzovalis 2 francuzskih turboreaktivnyh dvigatelya Turbomeca Aztazou XVIG Drugoj primer brazilskij shturmovik Embraer EMB 314 Super Tucano kotoryj v ryade stran tozhe primenyalsya kak kontrpartizanskij samolyot Esli uchest chto turbovintovoj dvigatel rabotaet tolko na dozvukovyh skorostyah a turboreaktivnye dvigateli luchshe ispolzovat dlya polucheniya ochen bolshih skorostej polyota to mozhno sdelat vyvod chto v nekotorom diapazone skorostej kombinirovanie etih dvuh dvigatelej yavlyaetsya optimalnym resheniem turboventilyatornyj dvigatel Vvidu togo chto kak lopasti ventilyatora tak i lopasti vinta dlya effektivnogo funkcionirovaniya dolzhny rabotat na dozvukovyh skorostyah ventilyator v kolcevom obtekatele kotoryj ponizhaet skorost nabegayushego potoka yavlyaetsya bolee effektivnym na bolshih skorostyah Ekonomicheskaya celesoobraznost Poskolku turbovintovye dvigateli na malyh skorostyah polyota gorazdo ekonomichnee chem turboreaktivnye dvigateli to turbovintovye samolyoty imeyut preimushestvo pered reaktivnymi prezhde vsego iz za nizkogo rashoda topliva Poetomu v period vysokih cen na neft obyom prodazh turbovintovyh lajnerov rastyot Tak v 2011 godu kogda stoimost nefti byla v rajone 100 dollarov za barrel v konsaltingovom agentstve Ascend Flightglobal Consultancy proschitali chto perevozchikam neobhodimo zadumatsya o perehode na turbovintovye samolyoty poskolku vysokaya stoimost aviabiletov svyazannaya s ekspluataciej reaktivnyh lajnerov otpugivaet potencialnyh passazhirov Pri etom preimushestvo turbovintovyh samolyotov po sravneniyu s reaktivnymi na regionalnyh perevozkah ochevidno Po slovam rukovodstva kompanii Bombardier lajnery Q400 kak i sootvetstvuyushij emu rossijskij Il 114 300 v sravnenii s 70 mestnym reaktivnym samolyotom effektivnee na 30 v plane ekonomii topliva i zatrat na ekspluataciyu Sootvetstvenno turbovintovye samolyoty yavlyayutsya idealnoj zamenoj 50 mestnyh reaktivnyh lajnerov V etom sluchae aviakompanii smogut uvelichit vmestimost svoih vozdushnyh sudov sohraniv zatraty na prezhnem urovne IstoriyaVpervye shemu turbovintovogo dvigatelya TVD v kotorom vozdushnyj vint imel privod ot gazovoj turbiny razrabotal russkij inzhener i aviator lejtenant flota M N Nikolskij v 1913 g Model etogo dvigatelya byla postroena i ispytana Ego predpolagali ispolzovat dlya samoleta Ilya Muromec Dvigatel Nikolskogo razvival moshnost 120 kvt 160 l s i imel tryohstupenchatuyu gazovuyu turbinu V 1923 godu V I Bazarov predlozhil shemu svoego gazoturbinnogo dvigatelya GTD blizkuyu k shemam sovremennyh turbovintovyh dvigatelej v 1930 V V Uvarov pri uchastii N R Brilinga sproektiroval a v 1936 postroil GTD s centrobezhnym kompressorom Nezavisimo ot otechestvennyh inzhenerov v Velikobritanii uchyonyj i inzhener angl v 1926 godu predlozhil svoj proekt podobnogo dvigatelya Pervyj v prakticheskom smysle rabotayushij TVD byl sozdan vengerskim inzhenerom Dyordem Endrashikom Gyorgy Jendrassik Posle ryada let raboty nad TVD i polucheniya patenta na ego konstrukciyu v 1929 g on postroil prototip dvigatelya moshnostyu 100 l s pervyj v mire polnomasshtabnyj turbovintovoj dvigatel Jendrassik Cs 1 moshnostyu okolo 400 l s byl postroen i ispytyvalsya na predpriyatii Ganz Works v Budapeshte mezhdu 1939 i 1942 g Dvigatel ne byl zapushen v proizvodstvo V to zhe vremya v SSSR v 1934 g byla sozdana i proshla dlitelnye ispytaniya pervaya otechestvennaya vysokotemperaturnaya gazoturbinnaya ustanovka GTU 1 stavshaya proobrazom budushih turbovintovyh dvigatelej Ustanovka sostoyala iz odnostupenchatogo centrobezhnogo kompressora kolcevoj kamery sgoraniya i odnostupenchatoj gazovoj turbiny V 1938 1939 gg pod rukovodstvom professora V V Uvarova dlya samoleta TB 3 byli vpervye postroeny opytnye gazoturbinnye ustanovki GTU 3 moshnostyu po 1150 l s vypolnennye po sheme turbovintovogo dvigatelya Pod ego zhe rukovodstvom s 1943 g v CIAM razrabatyvalsya letnyj obrazec eksperimentalnogo TVD E 3080 razvivavshego moshnost na valu 625 l s i sozdavavshego dopolnitelnuyu tyagu 160 kgs Pervyj nemeckij turbovintovoj dvigatel v seredine 30 h godov razrabotal buduchi professorom Tehnicheskogo universiteta v Berline budushij glava otdela planyorov samoletov na Junkers Flugzeugwerke Gerbert Vagner On nadeyalsya chto tot mozhet dat boevomu samoletu vysochajshie LTH Raboty po TVD uskorilis v poslevoennye gody Na 18 m obrazce reaktivnogo istrebitelya Gloster Meteor pozdnee poluchil oboznachenie vmesto shtatnyh turboreaktivnyh byli ustanovleny turbovintovye dvigateli Rolls Royce RB 50 Trent i on stal pervym v mire turbovintovym samolyotom vzletel 20 sentyabrya 1945 goda Eta mashina ne stroilas serijno i ostalas prototipom Na osnove dvigatelej modeli Trent kompaniya Rolls Royce razrabotala model Dart Etot dvigatel ustanavlivalsya na pervyj v mire serijnyj turbovintovoj samolyot Vickers Viscount pervyj polyot v 1948 Konstrukciya TVD Rolls Royce Dart okazalas vesma uspeshnoj s uchyotom modifikacij i usovershenstvovanij on vypuskalsya poryadka 40 let do 1987 g i ustanavlivalsya na mnogie modeli samolyotov Samym moshnym iz kogda libo sozdannyh TVD byl stroivshijsya v SSSR dvigatel NK 12 Odnim iz samyh massovyh i shiroko primenyayushihsya TVD v nastoyashee vremya yavlyaetsya semejstvo TVD Pratt amp Whitney Canada PT6 Serijnyj vypusk byl nachat v 1963 g i prodolzhaetsya na nastoyashee vremya 2012 Dvigatel vypuskaetsya v ryade modifikacij razlichnoj moshnosti dlya samolyotov i vertolyotov i ustanavlivaetsya na bolee chem 100 tipah samolyotov razlichnyh proizvoditelej Sm takzheTurboventilyatornyj dvigatel Gazoturbinnyj dvigatelPrimechaniyaTurbo vintovoj dvigatel TVD neopr Telegraph 9 sentyabrya 2017 Data obrasheniya 17 noyabrya 2022 Arhivirovano 17 noyabrya 2022 goda FMA IA 58A Pucara neopr www airwar ru Data obrasheniya 8 fevralya 2022 Arhivirovano 14 oktyabrya 2012 goda Il 114 300 turbovintovoj regionalnyj samolyot Aviaciya Rossii rus aviation21 ru Data obrasheniya 25 noyabrya 2018 Arhivirovano 25 noyabrya 2018 goda A A Gulya D S Mihajlov Yu K Nerzhavin S A Somov V V Filippov Letchiku o turbovintovom samolete Pod obsh red V V Filippova Moskva Ordena Trudovogo Krasnogo Znameni Voennoe izdatelstvo Ministerstva oborony SSSR 1971 S 3 330 s V M Korneev Osobennosti konstrukcii gazoturbinnyh dvigatelej 2018 ISBN 978 5 4485 9499 1 Izobreteniya Rossii Gazoturbinnyj dvigatel neopr rus eng org Data obrasheniya 16 fevralya 2019 Arhivirovano 17 fevralya 2019 goda 8 Samolety s turbovintovymi dvigatelyami Reaktivnaya aviaciya Vtoroj mirovoj vojny Istoriya razvitiya GTD neopr studentopedia Data obrasheniya 16 fevralya 2019 SsylkiBezumnaya aviaciya Tubovintovoj MeteorLiteraturaElliot Simon Power Progress World Turbine Engine Directory angl Flight International 13 19 October 1993 Vol 144 No 4391 P 29 40 ISSN 0015 3710 spravochnik s tehnicheskimi dannymi i sravnitelnoj harakteristikoj 1 2 32 turbovintovyh dvigatelej turboprops vedushih mirovyh proizvoditelej predpriyatij zarubezhnogo dvigatelestroeniya
