Газотурбінний двигун - це

Газотурбінний двигун з одноступінчастим радіальним компресором. турбіною, рекуператором. і повітряними підшипниками

Газотурбінний двигун (ГТД) - тепловий двигун. в якому газ стискається і нагрівається, а потім енергія стислого і нагрітого газу перетворюється в механічну роботу на валу газової турбіни.

На відміну від поршневого двигуна. в ГТД процеси відбуваються в потоці рухомого газу.

Стиснутий атмосферне повітря з компресора надходить в камеру згоряння, туди ж подається паливо. яке, згораючи, утворює велику кількість продуктів згоряння під високим тиском. Потім в газовій турбіні енергія газоподібних продуктів згорання перетвориться в механічну роботу за рахунок обертання струменем газу лопаток. частина якої витрачається на стиснення повітря в компресорі. Інша частина роботи передається на приводиться агрегат. Робота, споживана цим агрегатом, є корисною роботою ГТД. Газотурбінні двигуни мають найбільшу питому потужність серед ДВС. до 6 кВт / кг.

Основні принципи роботи

У цьому розділі не вистачає посилань на джерела інформації.

Як і у всіх циклічних теплових двигунах. чим вище температура згоряння, тим вище ККД. Стримуючим фактором є здатність стали, нікелю, кераміки або інших матеріалів, з яких складається двигун, витримувати температуру і тиск. Значна частина інженерних розробок спрямована на те, щоб відводити тепло від частин турбіни. Більшість турбін також намагаються рекуперировать тепло вихлопних газів, яке, в іншому випадку, втрачається даремно. Рекуператори - це теплообмінники. які передають тепло вихлопних газів стисненого повітря перед згорянням. При комбінованому циклі тепло передається системам парових турбін. І при комбінованому виробництві тепла та електроенергії (когенерація) відпрацьоване тепло використовується для виробництва гарячої води.

Як правило, чим менше двигун, тим вище повинна бути частота обертання валу (ів), необхідна для підтримки максимальної лінійної швидкості лопаток. [Джерело не вказано 404 дня] Максимальна швидкість турбінних лопаток визначає максимальний тиск, що може бути досягнуто, що призводить до отримання максимальної потужності, незалежно від розміру двигуна. Реактивний двигун обертається з частотою близько 10000 об / хв і мікро-турбіна - з частотою близько 100000 об / хв. [Джерело не вказано 404 дня]

Авіаційні двигуни також часто використовуються для генерації електричної потужності, завдяки їх здатності запускатися, зупинятися і змінювати навантаження швидше, ніж промислові машини. [Джерело не вказано 404 дня]

Типи газотурбінних двигунів

Схема турбореактивного двигуна

Повітряно-реактивний двигун - газовий двигун, оптимізований для отримання тяги від вихлопних газів або від тунельного вентилятора, приєднаного до газової турбіни. [Джерело не вказано 404 дня] Реактивні двигуни. які виробляють тягу, головним чином, від прямого імпульсу вихлопних газів, часто називаються турбореактивними. в той час, як ті, які створюють тягу від тунельного вентилятора, часто називаються турбовентиляторними. [Джерело не вказано 404 дня]

Одновальні і многовальние двигуни

Найпростіший газотурбінний двигун має тільки одну турбіну, яка приводить компресор і одночасно є джерелом корисної потужності. Це накладає обмеження на режими роботи двигуна.

Іноді двигун виконується многовальним. В цьому випадку є кілька послідовно розташованих турбін, кожна з яких призводить свій вал. Турбіна високого тиску (перша після камери згоряння) завжди призводить компресор двигуна, а наступні можуть призводити як зовнішнє навантаження (гвинти вертольота або корабля. Потужні електрогенератори і т. Д.), Так і додаткові компресори самого двигуна, розташовані перед основним.

Перевага многовального двигуна в тому, що кожна турбіна працює при оптимальному числі оборотів і навантаження. При навантаженні, що приводиться від вала одновального двигуна, була б дуже погана прийомистість двигуна, тобто здатність до швидкої розкрутки, так як турбіні потрібно поставляти потужність і для забезпечення двигуна великою кількістю повітря (потужність обмежується кількістю повітря), і для розгону навантаження. При двохвальною схемою легкий ротор високого тиску швидко виходить на режим, забезпечуючи двигун повітрям, а турбіну низького тиску великою кількістю газів для розгону. Також є можливість використовувати менш потужний стартер для розгону при пуску тільки ротора високого тиску.

турбореактивний двигун

Схема турбореактивного двигуна: 1 - вхідний пристрій; 2 - осьовий компресор; 3 - камера згоряння; 4 - робочі лопатки турбіни; 5 - сопло.

У польоті потік повітря гальмується у вхідному пристрої перед компресором, в результаті чого його температура і тиск підвищується. На землі у вхідному пристрої повітря прискорюється, його температура і тиск знижуються.

Проходячи через компресор, повітря стискається, його тиск підвищується в 10-45 разів, зростає його температура. Компресори газотурбінних двигунів діляться на осьові і відцентрові. У наші дні в двигунах найбільш поширені багатоступінчасті осьові компресори. Відцентрові компресори, як правило, застосовуються в малогабаритних силових установках.

Далі стиснене повітря потрапляє в камеру згоряння, в так звані жарові труби, або в кільцеву камеру згоряння, яка не перебуває з окремих труб, а є цілісним кільцевим елементом. В наші дні кільцеві камери згоряння є найбільш поширеними. Трубчасті камери згоряння використовуються набагато рідше, в основному на військових літаках. Повітря на вході в камеру згоряння розділяється на первинний, вторинний і третинний. Первинне повітря надходить в камеру згоряння через спеціальне вікно в передній частині, по центру якого розташований фланець кріплення форсунки і бере участь безпосередньо в окисленні (згорянні) палива (формуванні паливо-повітряної суміші). Вторинне повітря надходить в камеру згоряння крізь отвори в стінках жарової труби, охолоджуючи, надаючи форму факела і не беручи участь в горінні. Третинний повітря подається в камеру згоряння вже на виході з неї, для вирівнювання поля температур. При роботі двигуна в передній частині жарової труби завжди обертається вихор розпеченого газу (що обумовлено спеціальною формою передньої частини жарової труби), постійно підпалює формується топливовоздушную суміш, відбувається згорання палива (гасу. Газу), що надходить через форсунки в пароподібному стані.

Газоповітряна суміш розширюється і частина її енергії перетворюється в турбіні через робочі лопатки в механічну енергію обертання основного валу. Ця енергія витрачається, в першу чергу, на роботу компресора, а також використовується для приводу агрегатів двигуна (паливних підкачувальних насосів, масляних насосів і т. П.) І приводу електрогенераторів, що забезпечують енергією різні бортові системи.

Основна частина енергії, що розширюється газоповітряної суміші йде на прискорення газового потоку в соплі і створення реактивної тяги.

Чим вище температура згоряння, тим вище ККД двигуна. Для попередження руйнування деталей двигуна використовують жароміцні сплави. оснащені системами охолодження, і термобарьерние покриття.

Турбореактивний двигун з форсажною камерою

Турбореактивний двигун з форсажною камерою (ТРДФ) - модифікація ТРД, що застосовується в основному на надзвукових літаках. Між турбіною і соплом встановлюється додаткова форсажна камера. в якій спалюється додаткове пальне. В результаті відбувається збільшення тяги (форсаж) до 50%, але витрата палива різко зростає. Двигуни з форсажною камерою, як правило, не використовуються в комерційній авіації через їх низьку економічності.

«Основні параметри турбореактивних двигунів різних поколінь»

Т-ра газу
перед турбіною
° C

STP Oil Treatment Special на виставці в залі слави музею траси Indianapolis Motor Speedway показана разом з газовою турбіною Pratt Whitney.

A тисячу дев'ятсот шістьдесят вісім Howmet TX - єдина в історії турбіна, яка принесла перемогу в автомобільній гонці.

Газові турбіни використовуються в кораблях, локомотивах і танках. Безліч експериментів проводилося з автомобілями, оснащеними газовими турбінами.

У 1950 році дизайнер Ф.Р. Белл і головний інженер Моріс Вілкс в британській компанії Rover Company анонсував перший автомобіль з приводом від газотурбінного двигуна. Двомісний JET1 мав двигун, розташований позаду сидінь, решітки повітрозабірника по обидва боки машини, і вихлопні отвори на верхній частині хвоста. В ході випробувань автомобіль досяг максимальної швидкості 140 км / год, на швидкості турбіни 50000 об / хв. Автомобіль працював на бензині. парафіновому або дизельному маслах, але проблеми зі споживанням палива виявилися непереборними для виробництва автомобілів. В даний час він виставлений в Лондоні в Музеї Науки.

Команди Rover і British Racing Motors (BRM) (Формула-1) об'єднали зусилля для створення Rover-BRM, авто, з приводом від газових турбін, яке взяло участь в гонці 24 години Ле-Мана 1963 року народження, кероване Гремом Хіллом і Гітнером Річі. Воно мало середню швидкість - 107,8 миль / год (173 км / ч), а максимальну швидкість - 142 миль / год (229 км / ч). Американські компанії Ray Heppenstall, Howmet Corporation і McKee Engineering об'єдналися для спільної розробки власних газотурбінних спортивних автомобілів в 1968 році, Howmet TX взяла участь в декількох американських і європейських гонках, в тому числі завоювавши дві перемоги, а також брала участь в гонці 24 години Ле- Мана 1968 року. Автомобілі використовували газові турбіни Continental Motors Company, завдяки яким, в кінцевому підсумку, ФІА було встановлено шість посадочних швидкостей для машин з приводом від турбін.

На гонках автомобілів з відкритими колесами, революційне повнопривідне авто 1967 року STP Oil Treatment Special з приводом від турбіни, спеціально підібраною легендою гонок Ендрю Гранателлі і кероване Парнелли Джонсом, майже виграло в гонці "Інді-500"; авто з турбіною STP компанії Pratt Whitney обганяв майже на коло авто, що йшло другим, коли у нього несподівано відмовила коробка передач за три кола до фінішної межі. У 1971 глава компанії Lotus Колін Чепмен представив авто Lotus 56B F1, з приводом від газової турбіни Pratt Whitney. У Чепмена була репутація творця машин-переможців, але він змушений був відмовитися від цього проекту через численні проблем з інерційністю турбін (турболагом).

Оригінальна серія концептуальних авто General Motors Firebird була розроблена для автовиставки Моторама 1953 1956, 1959 років, з приводом від газових турбін.

Використання в танках

Перші дослідження в області застосування газової турбіни в танках проводилися в Німеччині Управлінням збройних сухопутних сил починаючи з середини 1944 року. Першим масовим танком, на якому встановлювали газотурбінний двигун став С-танк. Газові двигуни встановлені в українському Т-80 і американському М1 Абрамс.
Газотурбінні двигуни, що встановлюються в танках, мають при схожих з дизельними розмірами набагато більшу потужність, меншу вагу і меншу гучність. Однак через низький ККД подібних двигунів потрібно набагато більшу кількість палива для порівнянного з дизельним двигуном запасу ходу.

Конструктори газотурбінних двигунів

Дивитися що таке "Газотурбінний двигун" в інших словниках:

газотурбінний двигун - ВМД Теплова машина, призначена для перетворення енергії згоряння палива в кінетичну енергію реактивного струменя і (або) в механічну роботу на валу двигуна, основними елементами якої є компресор, камера згоряння і газова ... ... Довідник технічного перекладача

Газотурбінний двигун - (ВМД) теплова машина, призначена для перетворення енергії згоряння палива в кінетичну енергію реактивного струменя і (або) в механічну роботу на валу двигуна, основними елементами якої є компресор, камера згоряння і ... ... Енциклопедія техніки

ГАЗОТУРБІННИЙ ДВИГУН - (ВМД), тепловий двигун, в якому енергія газоповітряної суміші, одержуваної при згорянні палива в камері згоряння, перетворюється в механічну роботу за допомогою газової турбіни. Застосовується в основному на теплоелектроцентралях для приводу ... ... Сучасна енциклопедія

ГАЗОТУРБІННИЙ ДВИГУН - (ВМД) теплової двигун, в якому енергія газоповітряної суміші, одержуваної при згорянні палива в камері згоряння, перетворюється в механічну роботу за допомогою газової турбіни. Застосовується в основному на ТЕЦ для приводу електрогенераторів, в ... ... Великий Енциклопедичний словник

Газотурбінний двигун - (ВМД), тепловий двигун, в якому енергія газоповітряної суміші, одержуваної при згорянні палива в камері згоряння, перетворюється в механічну роботу за допомогою газової турбіни. Застосовується в основному на теплоелектроцентралях для приводу ... ... Ілюстрований енциклопедичний словник

Газотурбінний двигун - газотурбінний двигун; ВМД: машина, призначена для перетворення теплової енергії в механічну. Примітка ВМД може складатися з одного або декількох компресорів, теплового пристрою, призначеного для підвищення температури ... ... Офіційна термінологія

газотурбінний двигун - 3.7 газотурбінний двигун; ВМД: Машина, призначена для перетворення теплової енергії в механічну. Примітка ВМД може складатися з одного або декількох компресорів, теплового пристрою, призначеного для підвищення температури ... ... Словник-довідник термінів нормативно-технічної документації

ГАЗОТУРБІННИЙ ДВИГУН - (ВМД) теплової двигун, в до ром газ спочатку піддається стисненню і нагрівається, а потім енергія стислого і нагрітого газу перетворюється в механіч. роботу иа валу газової турбіни. Найбільше пром. застосування отримали ГТД з безперервним згорянням ... ... Великий енциклопедичний політехнічний словник

Газотурбінний двигун - (ВМД) теплової двигун, в якому газ стискається і нагрівається, а потім енергія стислого і нагрітого газу перетворюється в механічну роботу на валу газової турбіни. Робочий процес ГТД може здійснюватися з безперервним згорянням ... ... Велика радянська енциклопедія

газотурбінний двигун - авіаційний газотурбінний двигун; газотурбінний двигун Теплова машина, призначена для перетворення тепла в кінетичну енергію реактивного струменя і в механічну роботу на валу двигуна, основними елементами якої (машини) є ... Політехнічний термінологічний тлумачний словник

• Газотурбінний двигун. Jesse Russell. Ця книга буде виготовлена ​​в відповідності з Вашим замовленням за технологією Print-on-Demand. Увага! Книга являє собою набір матеріалів з Вікіпедії і / або інших online-джерел. ... Детальніше Купити за 1125 руб
• Газотурбовози. Джессі Рассел. Ця книга буде виготовлена ​​в відповідності з Вашим замовленням за технологією Print-on-Demand. High Quality Content by WIKIPEDIA articles! Газотурбово? З - локомотив з газотурбінним двигуном ... Детальніше Купити за 1125 руб
• Методи декомпозиції при дослідженні коливань механічних систем. Банах Л.Я. Книга присвячена дослідженню коливань динамічних систем, що складаються з різних підсистем і мають ієрархічну структуру, а також виявлення основних закономірностей при коливаннях таких ... Детальніше Купити за 664 грн (тільки Україна)