Турбореактивен двигател

от Уикипедия, свободната енциклопедия
Направо към навигацията Направо към търсенето
Различни видове турбореактивни двигатели

Турбореактивен двигател е двигател, основно използван като самолетен двигател, чийто основна съставна част е газова турбина и чийто действие се основава на изгарянето на смес от подаван под налягане въздух и горивото. Получената при изгарянето топлина разширява газовата смес и разширявайки си тя излиза от двигателя с голяма скорост като създава реактивна тяга.

Турбореактивните двигатели се отличават с голяма мощност и задвижваща сила, при сравнително малка маса и размери.[1] От средата на 20 век това е най-използваният самолетен двигател. Самолетите с този вид двигател се наричат турбореактивни самолети.

Начин на работа[редактиране | редактиране на кода]

Турбореактивният двигател засмуква въздух и и го нагнетява в двигателя. В намиращата се в двигателя поледователно на нагнетяването горивна камера се шприцва горивото (обикновено керосин) и заедно с нагнетения въздух се изгаря. При изгарянето се повишава температурата и налягането и с това и скоростта на движение на газовете. Енергията на изгорелите газове се превръща отчасти в намиращата се по-назад турбина в механична енергия и въртене на турбината. Тази турбина служи за задвижване на компресора в началото, както и агрегати като хидравлични и горивни помпи и други. При излизането от изходящата дюза на турбината газовата смес се разширява до налягането на околната среда и при това се увеличава скоростта му на движение. При много военни и свръхзвукови турбореактивни двигатели за увеличаване на мощността зад турбината има поставена още една горивна камера.

Този процес може да се сравни с един двигател с вътрешно горене като има и четирите такта на двигателя – засмукване, внагнетяване, изгаряне и изхвърляне, които се извършват едновременно и непрекъснато.

Основен строеж на един турбореактивен двигател.

Разграничаване[редактиране | редактиране на кода]

Турбореактивните двигатели заедно с ракетните двигатели, правопоточните въздушнореактивни двигатели и пулсиращите въздушнореактивни двигатели са от така наречените реактивни двигатели. С изключение на ракетните двигатели те използват въздух за работата си като поемат отпред въздух, използват въздуха за изгаряне на горивото и изхвърлят изгорелите газове в задния край. Ракетите работят като изгарят горивото и създават чиста реактивна сила на движение. Правопоточните въздушнореактивни двигатели и пулсиращите въздушнореактивни двигатели не използват турбини.

Видове турбореактивни двигатели[редактиране | редактиране на кода]

  • Газовата турбина се състои от турбокомпресор, който засмуква въздух и го компресира, горивна камера за изгаряне на горивата и накрая турбина, която използва част от енергията на изгорелите газове за да задвижва компресора. Освен това има аеродинамичен вход на въздуха и регулираща налягането на изхода дюза. Това е най-първият вид турбореактивен двигател. Остатъчната енергия след турбината се превръща в реактивна енергия за движение.
  • При развитието на тази конструкция чрез използването на допълнителни степени на турбината се подава допълнителна енергия на вала, която се използва за задвижване на един обикновено разположен отпред вентилатор, чийто диаметър е по-голям от вътрешното ядро. Чрез него се създава един допълнителен въздушен поток, който преминава около основното ядро. Този тип двигател се нарича турбовентилаторен и се използва за основен двигател за големите пътнически и транспортни самолети. При този вид двигатели един съществен параметър е коефициентът на двуконтурност (Bypass ratio), който представлява отношението на разхода на въздух по външния контур към разхода на въздух по вътрешния контур. Колкото е по-голям този параметър толкова по-висок е КПД на двигателя.
  • В случай на монтиране голям брой степени на турбината, при което голямата част от енергията на турбината се превръща в енергия на въртене на вала. При този вариант не се използва вентилатор, а витло, често пъти през предавка за намаляване на оборотите. Това е турбовитлов двигател. Освен витло може да се задвижва подемен винт на въртолет, задвижващ винт на кораб или генератор на електрическа енергия.

История[редактиране | редактиране на кода]

За баща на турбореактивния двигател се счита англичанина Франк Уитли, който още от 1928 г. предлага варианти за турбореактивен двигател. Ключът към решаването на този проблем е газова турбина, която осигурява енергията за въртене на компресор, който се разполага пред турбината. Уитли получава патент за този вид двигател през 1932 г. В процеса на разработка на самолет на тази база се изработва прототип на самолет, наречен Gloster E.28/39, който на 15 май 1941 г. прави пробен полет.[2][3]

Независимо от Франк Уитли през 1935 г. в Германия Hans von Ohain започва работата си по аналогичен двигател. Той се обръща към Ернст Хенкел, който вижда предимствата в концепцията за двигателя. На 27 август 1939 г. прототипът на двигателя монтиран на He 178 лети като първият турбореактивен самолет в света. Първият серийно произвеждан самолет е двумоторния Месершмит Ме 262, на който се използван двигател Jumo 004.

Източници[редактиране | редактиране на кода]

  1. Hans Rick: Gasturbinen und Flugantriebe. Grundlagen, Betriebsverhalten und Simulation. Springer Vieweg, Heidelberg / London / New York 2013, S. 3.
  2. Willy J. G. Bräunling: Flugzeugtriebwerke – Grundlagen, Aero-Thermodynamik, Kreisprozesse, Thermische Turbomaschinen, Komponenten- und Auslegungsberechnung. Springer, Berlin 2001, S. 4 f.
  3. Reinhard Müller: Luftstrahltriebwerke – Grundlagen, Charakteristiken, Arbeitsverhalten. Vieweg, 1997, S. 7 f.