Классификация авиационных ГТД.

 

В настоящее время на самолетах и вертолетах различного назначения применяются весьма разнообразные типы авиационных двигателей, реализующие термодинамический цикл Брайтона.

Турбореактивный одноконтурный двигатель (ТРД)

Основными элементами такого двигателя являются следующие.

1 - Компрессор. Повышает давление воздуха, поступающего из воздухозаборника и прогоняет его далее по тракту двигателя.

Он может быть одновальным или двухвальным. Давление повышается в компрессоре в 10...20 раз и более.

2 - Камера сгорания. В ней воздух смешивается с топливом, смесь воспламеняется, сгорает и на выходе из нее температура газа достигает в ТРД 1000...1100 ^оС (1300...1400 К).

3 - Турбина. Предназначается для вращения ротора компрессора, сидя­щего с ней на одном валу. Турбина может быть одно- или многоступенчатой. Горячие газы, выходящие из камеры сгорания, обладают гораздо большим запасом энергии, чем сравнительно холодный воздух за компрессором. И при расширении в турбине способен в большой мере отдавать эту энергию. Поэтому давление газа понижа­ется в турбине в значительно меньшей мере, чем оно повышалось в компрес­соре. В результате за турбиной давление существенно превышает атмосферное давление.

4 - Реактивное сопло. В нем за счет падения давления до атмосферного происходит значительное ускорение выходящего из турбины потока газа и выбрасывание реактивной струи с большой скоростью в направлении, противоположном на­правлению полета. В результате выбрасывания этой струи на двигатель дейст­вует сила отдачи, направленная по полету, т.е. сила тяги.

5 - В рабочем процессе двигателя участвует также воздухозаборник (входное устройство). Он служит для забора воздуха из атмосферы и подвода его к двигателю (в полете в нем может происходить также повышение давления воздуха). Воздухозаборник может быть рассчитан как на дозвуко­вые, так и на сверхзвуковые скорости полета. Так как в большинстве случаев воздухозаборник является ча­стью конструкции самолета, он обычно не показывается на схемах двигателей.

Турбореактивный двигатель с форсажом ТРДФ.

Его схема отличается от схемы ТРД тем, что за турбиной установлена форсажная камера. В ней за счет дополнительного сжигания топлива температура газа повышается примерно до 2000 К. Это позволяет увеличить скорость реактивной струи на 30-40 % при незначительном увеличении массы двигателя (так как форсажная камера, по сути дела, - почти пустая внутри труба). Поэтому тяга увеличивается, правда, при существенном ухудшении экономичности.

На сверхзвуковых скоростях полета включение форсажной камеры дает весьма большой прирост тяги. Поэтому такие двигатели применяются на самолетах, рассчитанных на сверхзвуковые скорости полета (Су-24, а также Миг-21, Миг-23, Миг-27, Су-17, и др., состоят на вооружении во многих странах).

Двухконтурные турбореактивные двигатели (ТРДД)

Это основной тип двигателей, применяемых в настоящее время на военных самолетах. Первое авторское свидетельство на ТРДД было получено будущим академиком Архипом Михайловичем Люлька еще в 30-х годах ушедшего недавно ХХ века.

Поступающий в компрессор воздух разделяется далее на 2 части. Одна часть поступает за компрессором, как и в ТРД, в камеру сгорания, в турбину и сопло. Это – так называемый внутренний контур. Вторая же часть, пройдя несколько первых ступеней компрессора, поступает далее в наружный контур, канал которого заканчивается вторым соплом (кольцевым). При том же расходе топлива, как в ТРД, тяга двигателя получается большей за счет увеличения отбрасываемой соплами массы воздуха и газа. Это делает такой двигатель значительно более экономичным, чем ТРД (на дозвуковых скоростях полёта)

По такой схеме выполнены, например, двигатели Д-18Т, установленные на самолете Ан-124 «Руслан».. Поэтому такие двигатели получили весьма широкое распространение на самолетах ГА и ВТА.

По ряду соображений ТРДД обычно делают двухвальными или даже трехвальными, располагая на отдельном валу те ступени компрессора, которые подают воздух, как в первый, так и во второй контур. Эту группу ступеней принято называть вентилятором ТРДД.