Prospettive per l'industria russa dei motori aeronautici. Schema di funzionamento del motore a reazione

I campioni sperimentali di motori a turbina a gas (GTE) apparvero per la prima volta alla vigilia della seconda guerra mondiale. Gli sviluppi iniziarono all'inizio degli anni Cinquanta: i motori a turbina a gas furono utilizzati attivamente nella costruzione di aerei militari e civili. Nella terza fase di introduzione nell'industria, i piccoli motori a turbina a gas, rappresentati dalle centrali elettriche a microturbina, iniziarono ad essere ampiamente utilizzati in tutti i settori industriali.

Informazioni generali sui motori a turbina a gas

Il principio di funzionamento è comune a tutti i motori a turbina a gas e consiste nel trasformare l'energia dell'aria compressa riscaldata in lavoro meccanico albero della turbina a gas. L'aria che entra nella pala di guida e nel compressore viene compressa e in questa forma entra nella camera di combustione, dove viene iniettato il carburante e viene accesa la miscela di lavoro. I gas formati a seguito della combustione sono sotto alta pressione passare attraverso la turbina e farne ruotare le pale. Parte dell'energia di rotazione viene spesa per ruotare l'albero del compressore, ma la maggior parte dell'energia del gas compresso viene convertita in lavoro meccanico utile per ruotare l'albero della turbina. Tra tutti i motori a combustione interna (ICE), le turbine a gas hanno la potenza maggiore: fino a 6 kW/kg.

I motori a turbina a gas funzionano con la maggior parte dei tipi di combustibile disperso, il che li distingue dagli altri motori a combustione interna.

Problemi di sviluppo di piccoli TGD

Al diminuire delle dimensioni del motore a turbina a gas, l'efficienza e la potenza specifica diminuiscono rispetto ai motori a turbogetto convenzionali. In cui valore specifico aumenta anche il consumo di carburante; le caratteristiche aerodinamiche delle sezioni di flusso della turbina e del compressore si deteriorano e l'efficienza di questi elementi diminuisce. Nella camera di combustione, a seguito di una diminuzione del flusso d'aria, diminuisce l'efficienza di combustione del gruppo combustibile.

Una diminuzione dell'efficienza dei componenti del motore a turbina a gas con una diminuzione delle sue dimensioni porta ad una diminuzione dell'efficienza dell'intera unità. Pertanto, quando modernizzano un modello, i designer pagano Attenzione speciale aumentando l'efficienza dei singoli elementi, fino all'1%.

Per fare un confronto: quando l'efficienza del compressore aumenta dall'85% all'86%, l'efficienza della turbina aumenta dall'80% all'81% e il rendimento complessivo Efficienza del motore aumenta immediatamente dell'1,7%. Ciò suggerisce che per un consumo di carburante fisso, la potenza specifica aumenterà della stessa quantità.

Motore a turbina a gas per aviazione "Klimov GTD-350" per l'elicottero Mi-2

Lo sviluppo del GTD-350 iniziò per la prima volta nel 1959 presso l'OKB-117 sotto la guida del designer S.P. Izotov. Inizialmente, il compito era sviluppare un piccolo motore per l'elicottero MI-2.

In fase di progettazione sono state utilizzate installazioni sperimentali ed è stato utilizzato il metodo di finitura nodo per unità. Nel processo di ricerca, sono stati creati metodi per il calcolo di dispositivi a pale di piccole dimensioni e sono state adottate misure costruttive per smorzare i rotori ad alta velocità. I primi campioni di un modello funzionante del motore apparvero nel 1961. I test aerei dell'elicottero Mi-2 con GTD-350 furono effettuati per la prima volta il 22 settembre 1961. Secondo i risultati del test, due motori dell'elicottero sono stati fatti a pezzi, riequipaggiando la trasmissione.

Il motore ha superato la certificazione statale nel 1963. La produzione in serie iniziò nella città polacca di Rzeszow nel 1964 sotto la guida di specialisti sovietici e continuò fino al 1990.

Mamma l Il secondo motore a turbina a gas GTD-350 di produzione nazionale ha le seguenti caratteristiche prestazionali:

— peso: 139 kg;
— dimensioni: 1385 x 626 x 760 mm;
— potenza nominale sull'albero libero della turbina: 400 hp (295 kW);
— velocità di rotazione libera della turbina: 24000;
— intervallo di temperatura operativa -60…+60 ºC;
— consumo specifico di carburante 0,5 kg/kW ora;
— carburante — cherosene;
— potenza di crociera: 265 cv;
— potenza al decollo: 400 CV.

Per motivi di sicurezza del volo, l'elicottero Mi-2 è dotato di 2 motori. La doppia installazione consente all'aereo di completare il volo in sicurezza in caso di guasto di una delle centrali elettriche.

GTD - 350 al pezzo questo momentoè moralmente obsoleto; i piccoli aerei moderni richiedono motori a turbina a gas più potenti, affidabili ed economici. Al momento, nuovo e promettente motore domesticoè MD-120, Salyut Corporation. Peso del motore - 35 kg, spinta del motore 120 kgf.

Schema generale

Il design del GTD-350 è alquanto insolito a causa della posizione della camera di combustione non immediatamente dietro il compressore, come nei modelli standard, ma dietro la turbina. In questo caso la turbina è collegata al compressore. Questa insolita disposizione dei componenti riduce la lunghezza degli alberi di potenza del motore, riducendo quindi il peso dell'unità e consentendo elevate velocità ed efficienza del rotore.

Durante il funzionamento del motore, l'aria entra attraverso il VNA, passa attraverso gli stadi del compressore assiale, lo stadio centrifugo e raggiunge la coclea di raccolta dell'aria. Da lì, attraverso due tubi, l'aria viene fornita alla parte posteriore del motore fino alla camera di combustione, dove inverte la direzione del flusso ed entra nelle ruote della turbina. I componenti principali del GTD-350 sono: compressore, camera di combustione, turbina, collettore di gas e cambio. Vengono presentati i sistemi motore: lubrificazione, controllo e antigelo.

L'unità è suddivisa in unità indipendenti, il che consente di produrre singoli pezzi di ricambio e di garantirne una rapida riparazione. Il motore viene costantemente migliorato e oggi la sua modifica e produzione viene effettuata da Klimov OJSC. La risorsa iniziale del GTD-350 era di sole 200 ore, ma durante il processo di modifica è stata gradualmente aumentata fino a 1000 ore. L'immagine mostra il collegamento meccanico generale di tutti i componenti e gli assiemi.

Piccoli motori a turbina a gas: ambiti di applicazione

Le microturbine sono utilizzate nell'industria e nella vita quotidiana come fonti autonome elettricità.
— La potenza delle microturbine è di 30-1000 kW;
— il volume non supera i 4 metri cubi.

Tra i vantaggi dei piccoli motori a turbina a gas ci sono:
— ampia gamma di carichi;
— basso livello di vibrazioni e rumore;
- lavorare per vari tipi carburante;
- dimensioni ridotte;
— basso livello di emissioni di scarico.

Punti negativi:
- complessità circuito elettronico(nella versione standard il circuito di alimentazione è realizzato con doppia conversione di energia);
— una turbina elettrica con un meccanismo di mantenimento della velocità aumenta significativamente i costi e complica la produzione dell'intera unità.

Ad oggi, i turbogeneratori non hanno ricevuto una distribuzione così ampia in Russia e in spazio post-sovietico, come negli Stati Uniti e in Europa a causa degli alti costi di produzione. Tuttavia, secondo i calcoli, un'unica turbina a gas autonoma con una potenza di 100 kW e un'efficienza del 30% può essere utilizzata per fornire energia a 80 appartamenti standard con stufe a gas.

Un breve video sull'utilizzo di un motore turboalbero per un generatore elettrico.

Installando frigoriferi ad assorbimento, una microturbina può essere utilizzata come sistema di climatizzazione e per il raffreddamento simultaneo di un numero significativo di ambienti.

Industria automobilistica

I piccoli motori a turbina a gas hanno dimostrato risultati soddisfacenti durante le prove su strada, ma il costo del veicolo aumenta molte volte a causa della complessità degli elementi di progettazione. Motore a turbina a gas con una potenza di 100-1200 CV. hanno caratteristiche simili a motori a benzina Tuttavia, nel prossimo futuro non è prevista la produzione in serie di tali vetture. Per risolvere questi problemi è necessario migliorare e ridurre il costo di tutti i componenti del motore.

Le cose stanno diversamente nel settore della difesa. I militari non prestano attenzione ai costi; per loro la prestazione è più importante. I militari avevano bisogno di una centrale elettrica potente, compatta e senza problemi per i carri armati. E a metà degli anni '60 del 20 ° secolo, Sergei Izotov, il creatore di centrale elettrica per MI-2 - GTD-350. L'Izotov Design Bureau iniziò lo sviluppo e alla fine creò il GTD-1000 per il carro armato T-80. Forse questa è l'unica esperienza positiva nell'utilizzo di motori a turbina a gas per il trasporto terrestre. Gli svantaggi dell'utilizzo del motore su un serbatoio sono la sua golosità e la pignoleria riguardo alla pulizia dell'aria che passa attraverso il percorso di lavoro. Di seguito è presentato breve video funzionamento del serbatoio GTD-1000.

Piccola aviazione

Oggi, l'alto costo e la bassa affidabilità dei motori a pistoni con una potenza di 50-150 kW non consentono alla piccola aviazione russa di allargare con sicurezza le ali. Motori come Rotax non sono certificati in Russia e i motori Lycoming utilizzati nell'aviazione agricola sono ovviamente troppo cari. Inoltre, funzionano con benzina, che non viene prodotta nel nostro Paese, il che aumenta ulteriormente i costi operativi.

È la piccola aviazione, come nessun altro settore, ad aver bisogno di piccoli progetti di motori a turbina a gas. Sviluppando l'infrastruttura per la produzione di piccole turbine, possiamo parlare con sicurezza del rilancio dell'aviazione agricola. All'estero, un numero sufficiente di aziende è impegnato nella produzione di piccoli motori a turbina a gas. Ambito di applicazione: aerei privati ​​e droni. Tra i modelli per aerei leggeri ci sono i motori cechi TJ100A, TP100 e TP180 e l'americano TPR80.

In Russia, sin dai tempi dell'URSS, sono stati sviluppati motori a turbina a gas di piccole e medie dimensioni principalmente per elicotteri e aerei leggeri. La loro risorsa variava dalle 4 alle 8mila ore,

Oggi, per le esigenze dell'elicottero MI-2, continuano a essere prodotti piccoli motori a turbina a gas dello stabilimento di Klimov, come: GTD-350, RD-33, TVZ-117VMA, TV-2-117A, VK-2500PS- 03 e TV-7-117V.

Configurazione sperimentale per la crescita laser diretta basata su un laser a fibra ad alta potenza

Fatto interessante: ci sono solo quattro paesi al mondo che hanno un ciclo completo di produzione di motori a razzo e motori a reazione per aerei. Tra questi c'è la Russia, che non solo è competitiva in alcuni tipi di prodotti, ma è anche leader. Le lingue malvagie affermano che tutto ciò che la Russia ha in quest'area sono i resti del lusso sovietico e che non c'è nulla di proprio.

Come sai, parlare la tua lingua non significa muovere le valigie. In effetti, oggi la Russia non è in ritardo rispetto ad altri paesi e sta sviluppando attivamente nuovi metodi per produrre parti di motori aeronautici. L'Istituto di tecnologie laser e di saldatura dell'Università Politecnica Pietro il Grande di San Pietroburgo è impegnato in questo sotto la guida del direttore dell'istituto, dottore in scienze tecniche, il professor Gleb Andreevich Turichin. Il progetto su cui sta lavorando il suo gruppo si chiama: “Creazione di una tecnologia per la produzione ad alta velocità di parti e componenti di motori aeronautici utilizzando metodi di metallurgia delle polveri eterofase”.

Se il nome dell'istituto contiene la parola “laser”, allora possiamo supporre che il laser sia una parte importante di questa tecnologia. Così com'è. Un getto di polvere metallica e altri componenti viene applicato al pezzo in lavorazione e un raggio laser riscalda la polvere, provocando la sinterizzazione. E così via più volte fino a ricevere il prodotto desiderato. Il processo ricorda la crescita delle parti strato dopo strato. La composizione della polvere può essere modificata durante la produzione e le parti possono essere ottenute con proprietà diverse in diverse parti.

I prodotti così ottenuti hanno una resistenza al livello dell'acciaio laminato a caldo. Inoltre, non richiedono lavorazioni aggiuntive dopo la produzione. Ma questa non è la cosa principale! A metodi esistenti La fabbricazione di parti di motori a reazione richiede numerose operazioni tecnologiche, che possono richiedere fino a tremila ore nel caso di prodotti complessi. Nuovo metodo ti permette di ridurre i tempi di produzione di 15 volte!

L'impianto stesso in cui avviene tutto ciò, definito dagli sviluppatori macchina tecnologica, è una grande camera metallica sigillata ad atmosfera controllata. Tutto il lavoro viene svolto da un robot, il cui braccio è dotato di testine di spruzzo sostituibili. Tutto questo è stato inventato all'Istituto. L'Istituto ha sviluppato un sistema di gestione per l'intero processo.

La prima fase del progetto è stata completata lo scorso anno. Poi sono stati sviluppati modelli matematici trasferire le particelle di polvere sulla superficie del prodotto e riscaldarle con un raggio laser. Ma questo non significa che il lavoro sia iniziato da zero. A quel punto, i dipendenti dell’istituto furono in grado di far crescere un imbuto conico con le proprietà specificate su un impianto tecnologico pilota, cosa che convinse Kuznetsov OJSC (una divisione della United Propulsion Corporation, Samara) ad aderire, finanziando la metà dei suoi costi. Anche il Consiglio scientifico e tecnico della Commissione militare-industriale della Federazione Russa ha sostenuto il progetto.

Il progetto dovrebbe essere completato entro la fine del prossimo anno, ma è già in anticipo rispetto al previsto. Una macchina tecnologica è già pronta e la seconda è in fase di installazione. Invece di sviluppare la tecnologia per produrre una parte, gli specialisti di San Pietroburgo hanno imparato a realizzarne venti! Ciò è stato possibile non solo grazie al duro lavoro e all'entusiasmo dei partecipanti al progetto, ma anche grazie al grande interesse della United Motor Corporation a passare rapidamente da lavoro sperimentale all’uso industriale delle nuove tecnologie.

Un'altra parte importante del lavoro è la riprogettazione dei motori e delle loro parti per una tecnologia in crescita. E anche questo è fatto. I dipendenti di OJSC Kuznetsov hanno già compilato tutta la documentazione per la produzione di un generatore a turbina a gas utilizzando questo metodo e si stanno preparando a ricevere attrezzature per la crescita laser dei prodotti, addestrando i dipendenti a lavorare su questa attrezzatura.

Possiamo tranquillamente affermare che l'introduzione in massa del nuovo metodo nelle aziende produttrici di motori è proprio dietro l'angolo. Naturalmente, altri settori interessati a tali tecnologie non si faranno da parte. Si tratta, prima di tutto, dell'industria missilistica e spaziale, nonché delle imprese che producono centrali elettriche per i trasporti, le navi e l'energia. Anche i produttori di dispositivi medici sono interessati a questo metodo.

Evgenij Radugin

OJSC Kuznetsov è un'impresa leader nella costruzione di motori in Russia. Si occupa della progettazione, produzione e riparazione di impianti missilistici, aerei e di turbine a gas industria del gas ed energia.

Questi motori sono stati utilizzati per il lancio con equipaggio astronavi"Vostok", "Voskhod", "Soyuz" e il veicolo spaziale da trasporto automatico "Progress". Il 100% dei lanci spaziali con equipaggio e fino all'80% di quelli commerciali vengono effettuati utilizzando motori RD107/108 e loro modifiche prodotti a Samara.

I prodotti della pianta hanno significato speciale per mantenere la prontezza al combattimento aviazione a lungo raggio Russia. A Kuznetsov furono progettati, prodotti e mantenuti tecnicamente i motori per i bombardieri a lungo raggio Tu-95MS, per i bombardieri Tu-22M3 e per l'esclusivo Tu-160.

1. 55 anni fa, a Samara iniziarono a essere prodotti in serie i motori a razzo, che non solo furono lanciati in orbita, ma furono utilizzati per più di mezzo secolo Cosmonautica russa e aviazione pesante. L'impresa Kuznetsov, che fa parte della Rostec State Corporation, ha unito diverse grandi fabbriche di Samara. Inizialmente erano impegnati nella produzione e nella manutenzione dei motori per i veicoli di lancio dei razzi Vostok e Voskhod, ora - per la Soyuz. La seconda direzione del lavoro di Kuznetsov oggi sono le centrali elettriche per gli aerei.

OJSC Kuznetsov fa parte della United Engine Corporation (UEC).

2. . Questa è una delle fasi iniziali del processo di produzione del motore. Qui si concentrano apparecchiature di elaborazione e collaudo ad alta precisione. Ad esempio, il centro di fresatura DMU-160 FD è in grado di lavorare pezzi di grandi dimensioni di forma complessa con un diametro fino a 1,6 metri e un peso fino a 2 tonnellate.

3. L'attrezzatura viene utilizzata su 3 turni.

4. Lavorazione su tornio rotativo.

5. NK-32 è installato sul bombardiere strategico Tu-160 e NK-32-1 è installato sul laboratorio volante Tu-144LL. La velocità di installazione consente di elaborare cuciture fino a 100 metri al minuto.

6. . Questo sito è in grado di fondere grezzi con un diametro fino a 1.600 mm e un peso fino a 1.500 kg, necessari per alloggiare parti di motori a turbina a gas per applicazioni industriali e aeronautiche. La foto mostra il processo di colata di una parte in un forno di fusione sotto vuoto.

10. Il test prevede il raffreddamento di un bagno di alcool utilizzando azoto liquido ad una temperatura specificata.

20. Assemblare il successivo prototipo motore NK-361 per il russo ferrovia. Una nuova direzione di sviluppo di OJSC Kuznetsov è la produzione di azionamenti meccanici del propulsore GTE-8.3/NK per la sezione di trazione di una locomotiva principale a turbina a gas basata sul motore a turbina a gas NK-361.

21. Il primo prototipo di locomotiva a turbina a gas con motore NK-361 nel 2009, durante i test sull'anello sperimentale di Shcherbinka, trasportava un treno del peso di oltre 15mila tonnellate, composto da 158 vagoni, stabilendo così un record mondiale.

24. - motore a turbogetto per l'aereo Tu-22M3, il principale bombardiere russo medio raggio. Insieme a NK-32 per molto tempoè uno dei motori aeronautici più potenti al mondo.

Motore a turbina a gas NK-14ST utilizzato come parte di un'unità di trasporto del gas. La cosa interessante è che il motore utilizza gas naturale, pompato attraverso le condutture come carburante. È una modifica del motore NK-12 su cui è stato installato bombardiere strategico Tu-95.

29. Officina di assemblaggio finale per motori a razzo seriali. Qui vengono assemblati i motori RD-107A/RD-108A sviluppati da NPO Energomash OJSC. Questi sistemi di propulsione sono equipaggiati con il primo e il secondo stadio di tutti i veicoli di lancio di tipo Soyuz.

30. La quota dell'impresa nel segmento dei motori a razzo sul mercato russo è dell'80%, nei lanci con equipaggio del 100%. L'affidabilità del motore è del 99,8%. I lanci di veicoli di lancio con motori JSC Kuznetsov vengono effettuati da tre cosmodromi: Baikonur (Kazakistan), Plesetsk (Russia) e Kourou (Guiana francese). Anche il complesso di lancio della Soyuz sarà costruito presso il cosmodromo russo di Vostochny (regione dell'Amur).

33. Qui, in officina, sono in corso i lavori per l'adattamento e l'assemblaggio del motore a razzo NK-33, destinato al primo stadio del veicolo di lancio di classe leggera Soyuz-2-1v.

34. - uno di quelli che avrebbero dovuto essere distrutti dopo la chiusura programma lunare. Il motore è facile da usare e manutenere e allo stesso tempo ha un'elevata affidabilità. Inoltre, il suo costo è due volte inferiore al costo dei motori esistenti della stessa classe di spinta. NK-33 è richiesto anche all'estero. Tali motori sono installati sul razzo americano Antares.

36. Nell'officina di assemblaggio finale dei motori a razzo c'è un'intera galleria con fotografie di cosmonauti sovietici e russi che andarono nello spazio su razzi con motori Samara.

41. allo stand. Pochi minuti prima dell'inizio delle prove al fuoco.

C'è solo un modo per confermare l'affidabilità quasi al cento per cento di un prodotto: inviare il motore finito per testarlo. È montato su un supporto speciale e lanciato. Il sistema di propulsione deve funzionare come se stesse già lanciando in orbita un veicolo spaziale.

42. In oltre mezzo secolo di lavoro, Kuznetsov ha prodotto circa 10mila motori a razzo liquido di otto modifiche, che hanno lanciato nello spazio più di 1.800 veicoli di lancio dei tipi Vostok, Voskhod, Molniya e Soyuz.

43. Quando è pronto per un minuto, l'acqua viene fornita al sistema di raffreddamento della torcia, creando un tappeto d'acqua che riduce la temperatura della torcia e il rumore del motore in funzione.

44. Quando si testa un motore, vengono registrati circa 250 parametri, in base ai quali viene valutata la qualità della produzione del motore.

47. La preparazione del motore allo stand dura diverse ore. È collegato ai sensori, viene controllata la loro funzionalità, le linee vengono sottoposte a test di pressione e il funzionamento del supporto e dell'automazione del motore viene controllato in modo completo.

48. Le prove di controllo tecnologico durano circa un minuto. Durante questo periodo vengono bruciate 12 tonnellate di cherosene e circa 30 tonnellate di ossigeno liquido.

49. Le prove sono finite. Successivamente, il motore viene inviato all'officina di assemblaggio, dove viene smontato, i componenti vengono ispezionati, assemblati, viene eseguita l'ispezione finale e quindi inviato al cliente - a JSC RCC Progress. Lì è installato sul palco del razzo.

In cui l'aria è il componente principale del fluido di lavoro. In questo caso, l'aria che entra nel motore da atmosfera circostante, è sottoposto a compressione e riscaldamento.

Il riscaldamento viene effettuato nelle camere di combustione bruciando combustibile (cherosene, ecc.) Utilizzando l'ossigeno atmosferico come ossidante. In caso di utilizzo combustibile nucleare L'aria nel motore viene riscaldata in speciali scambiatori di calore. Secondo il metodo di compressione preliminare dell'aria, i WRD sono suddivisi in non compressori e compressori (turbina a gas).

Nei motori a reazione senza compressore, la compressione viene eseguita solo a causa della pressione ad alta velocità del flusso d'aria che colpisce il motore in volo. Nei motori a reazione con compressore, l'aria viene ulteriormente compressa in un compressore azionato da una turbina a gas, motivo per cui vengono anche chiamati turbocompressori o motori a turbina a gas (GTVRE). Nei motori a reazione con compressore, il gas riscaldato ad alta pressione, cedendo parte della sua energia alla turbina a gas che fa ruotare il compressore, entra nell'ugello del getto, si espande e viene espulso dal motore ad una velocità superiore alla velocità di volo dell'aereo. Questo crea la forza di trazione. Tali WRD sono classificati come motori a reazione diretta. Se parte dell'energia del gas riscaldato fornita alla turbina a gas diventa significativa e la turbina fa ruotare non solo il compressore, ma anche uno speciale dispositivo di propulsione (ad esempio un'elica ad aria), che garantisce anche la creazione della forza di spinta principale , allora tali WRD sono chiamati reazioni indirette.

Utilizzo ambiente aereo come componente del fluido di lavoro consente di avere a bordo dell'aeromobile un solo carburante, la cui quota nel volume del fluido di lavoro nel VRD non supera il 2-6%. L'effetto di sollevamento dell'ala consente di volare con una spinta del motore notevolmente inferiore al peso dell'aereo. Entrambe queste circostanze hanno predeterminato l'uso predominante della WFD sugli aerei durante i voli nell'atmosfera. Particolarmente diffusi sono i motori a reazione con turbina a gas con compressore, che sono il tipo principale di motori nella moderna aviazione militare e civile.

A velocità di volo supersoniche elevate (M > 2,5), l'aumento di pressione dovuto solo alla compressione dinamica dell'aria diventa piuttosto ampio. Ciò consente di realizzare VRE senza compressore che, in base al tipo di processo di lavorazione, si dividono in a flusso diretto (ramjet) e pulsante (PuRjet). Il ramjet è costituito da un dispositivo di ingresso (aspirazione d'aria), una camera di combustione e un dispositivo di uscita (ugello a getto). Nel volo supersonico, il flusso d'aria in arrivo viene rallentato nei canali di aspirazione dell'aria e la sua pressione aumenta. Aria compressa entra nella camera di combustione, dove il carburante (cherosene) viene iniettato attraverso un ugello. La combustione della miscela cherosene-aria nella camera (dopo la sua preaccensione) avviene praticamente a una pressione leggermente variabile. Il gas ad alta pressione riscaldato ad alta temperatura (più di 2000 K) viene accelerato nell'ugello del getto e fuoriesce dal motore ad una velocità superiore alla velocità di volo dell'aereo. I parametri del Ramjet dipendono in gran parte dall'altitudine e dalla velocità di volo.

A velocità di volo inferiori al doppio della velocità del suono (M > 5,0-6,0), garantire un'elevata efficienza del ramjet è associato a difficoltà nell'organizzazione del processo di combustione in un flusso supersonico e ad altre caratteristiche dei flussi ad alta velocità. I motori Ramjet sono utilizzati come motori di propulsione supersonica missili da crociera, motori dei secondi stadi di missili guidati antiaerei, bersagli volanti, motori di eliche a reazione, ecc.

Anche l'ugello del getto ha dimensioni e forma variabili. Un aereo alimentato da statoreattori di solito decolla utilizzando propulsori a razzo (combustibile liquido o solido). I vantaggi dei motori ramjet sono la capacità di lavorare in modo efficace alte velocità e altitudini di volo rispetto ai WFD con compressore; maggiore efficienza rispetto a quelli liquidi motori a razzo(poiché i motori ramjet utilizzano l'ossigeno atmosferico e l'ossigeno viene introdotto nei motori a razzo liquido come componente del carburante), semplicità di progettazione, ecc.

I loro svantaggi includono la necessità di pre-accelerare il JIA con altri tipi di motori e la bassa efficienza a basse velocità di volo.

A seconda della velocità, i motori ramjet si dividono in supersonici (SPVRJET) con M da 1,0 a 5,0 e ipersonici (Scramjet) con M > 5,0. I motori Scramjet sono promettenti per i veicoli aerospaziali. I motori Pu-jet differiscono dai motori ramjet per la presenza di valvole speciali all'ingresso della camera di combustione e per il processo di combustione pulsante. Il carburante e l'aria entrano periodicamente nella camera di combustione quando le valvole sono aperte. Dopo la combustione della miscela, la pressione nella camera di combustione aumenta e le valvole di aspirazione si chiudono. Gas ad alta pressione con ad alta velocità precipitarsi in uno speciale dispositivo di uscita e vengono scaraventati fuori dal motore. Verso la fine della loro scadenza, la pressione nella camera di combustione diminuisce notevolmente, le valvole si aprono nuovamente e il ciclo di funzionamento si ripete. I motori PURD hanno trovato un uso limitato come motori di propulsione per missili da crociera subsonici, nei modelli di aerei, ecc.

Davanti motore a reazione si trova la ventola. Tira fuori l'aria ambiente esterno, aspirandolo nella turbina. Nei motori a razzo, l'aria sostituisce l'ossigeno liquido. La ventola è dotata di pale multiple in titanio con forma speciale.

Cercano di rendere l'area dei fan abbastanza grande. Oltre all'aspirazione dell'aria, questa parte del sistema partecipa anche al raffreddamento del motore, proteggendone le camere dalla distruzione. Dietro la ventola c'è un compressore. Forza l'aria nella camera di combustione ad alta pressione.

Uno dei principali elementi strutturali di un motore a reazione è la camera di combustione. In esso, il carburante viene mescolato con l'aria e acceso. La miscela si accende, accompagnata da un forte riscaldamento delle parti dell'alloggiamento. La miscela di carburante si espande ad alta temperatura. In effetti, nel motore si verifica un'esplosione controllata.

Dalla camera di combustione, una miscela di carburante e aria entra nella turbina, composta da numerose pale. La corrente a getto esercita pressione su di essi e fa ruotare la turbina. La forza viene trasmessa all'albero, al compressore e alla ventola. Si forma un sistema chiuso, il cui funzionamento richiede solo una fornitura costante della miscela di carburante.

L'ultima parte di un motore a reazione è l'ugello. Un flusso riscaldato entra qui dalla turbina, formando una corrente a getto. Questa parte del motore viene anche alimentata con aria fredda proveniente dalla ventola. Serve a rinfrescare l'intera struttura. Il flusso d'aria protegge la cuffia dell'ugello dagli effetti dannosi del getto d'aria, impedendo la fusione delle parti.

Come funziona un motore a reazione?

Il fluido di lavoro del motore è un getto. Esce dall'ugello ad una velocità molto elevata. Ciò genera una forza reattiva che spinge l'intero dispositivo dentro direzione opposta. La forza di trazione è creata esclusivamente dall'azione del getto, senza alcun appoggio da parte di altri corpi. Questa caratteristica del motore a reazione ne consente l'utilizzo come centrale elettrica per razzi, aerei e veicoli spaziali.

In parte, il funzionamento di un motore a reazione è paragonabile all'azione di un flusso d'acqua che scorre da un tubo. Sotto un'enorme pressione, il liquido viene fornito attraverso il tubo fino all'estremità ristretta del tubo. La velocità dell'acqua che esce dall'ugello è maggiore che all'interno del tubo. Ciò crea una forza di contropressione che consente al vigile del fuoco di trattenere la manichetta solo con grande difficoltà.

La produzione di motori a reazione è un ramo speciale della tecnologia. Poiché la temperatura del fluido di lavoro qui raggiunge diverse migliaia di gradi, le parti del motore sono realizzate con metalli e materiali ad alta resistenza resistenti alla fusione. Le singole parti dei motori a reazione sono realizzate, ad esempio, con speciali composti ceramici.

Video sull'argomento

La funzione dei motori termici è quella di convertire l'energia termica in lavoro meccanico utile. Il fluido di lavoro in tali installazioni è il gas. Esercita forza sulle pale della turbina o sul pistone, facendoli muovere. Più semplici esempi I motori termici sono motori a vapore, così come i motori a carburatore e diesel a combustione interna.

Istruzioni

Pistone motori termici Sono costituiti da uno o più cilindri, all'interno dei quali è presente un pistone. Il gas caldo si espande nel volume del cilindro. In questo caso, il pistone si muove sotto l'influenza del gas ed esegue un lavoro meccanico. Un tale motore termico converte il movimento alternativo del sistema a pistoni in rotazione dell'albero. A questo scopo il motore è dotato di un manovellismo.

I motori termici a combustione esterna includono motori a vapore in cui il fluido di lavoro viene riscaldato quando il carburante viene bruciato all'esterno del motore. Gas o vapore riscaldato ad alta pressione e alta temperatura immesso nel cilindro. Allo stesso tempo, il pistone si muove e il gas si raffredda gradualmente, dopodiché la pressione nel sistema diventa quasi uguale alla pressione atmosferica.

Il gas di scarico viene rimosso dal cilindro, nel quale viene immediatamente fornita la porzione successiva. Per riportare il pistone nella sua posizione iniziale, vengono utilizzati i volani fissati all'albero motore. Tali motori termici possono fornire una o doppia azione. Nei motori a doppio effetto, ci sono due fasi di corsa del pistone per giro dell'albero; nei motori a semplice effetto, il pistone effettua una corsa nello stesso tempo;

La differenza tra i motori a combustione interna e i sistemi sopra descritti è che qui il gas caldo si ottiene bruciando la miscela aria-carburante direttamente nel cilindro e non all'esterno di esso. Fornire la porzione successiva di carburante e