Установка турбин на атмосферные двигатели: Установка турбины на атмосферный двигатель

Содержание

Установка турбины на атмосферный двигатель

Мотор – это главный механизм в любом транспортном средстве. Все двигатели условно разделяются на 2 группы: турбированные и атмосферные. Атмосферные ДВС бывают газовыми, дизельными и бензиновыми, в зависимости от конструкционных особенностей и типа топлива, которое необходимо для их функционирования. У каждого начинающего автовладельца рано или поздно возникает вопрос: «Можно ли поставить турбину на атмосферный двигатель?». Ответ на этот вопрос можно дать только один – положительный. В этой статье мы расскажем вам, как обычный атмосферный мотор можно сделать турбированным.

Зачем устанавливать турбину

Чтобы разобраться в этом, сначала необходимо обратить внимание на принцип работы атмосферного мотора. Он функционирует таким образом: воздух попадает в него естественным путем, затем смешивается с топливом, переходит в цилиндр и воспламеняется от искры, в результате выделяется энергия, которая приводит в движение автомобиль. Установка турбины делает двигатель более мощным и износостойким, увеличивает крутящий момент и снижает уровень вредности выхлопных газов.

Благодаря турбине топливная смесь становится более насыщенной воздухом, интенсивнее горит. Мощность двигателя увеличивается на 10%, а то и более. Кроме того, он экономичнее расходует топливо.

Работает эта деталь так: в ее корпус попадают выхлопные газы, которые вращают крыльчатку. На одном валу располагается рабочее колесо компрессора. На вход устройства поступает отработавший в двигателе атмосферный воздух, а на выходе получается «надувочный». Поэтому эта процедура известна под названием «турбонаддув». Таким образом, КПД двигателя объемом 1.4 литра, оснащенного системой турбонаддува, вполне сравним с мощностью агрегатов с полезным объемом 1.8 литра. При этом, разумеется, что менее объемный двигатель расходует значительно меньше топлива. Особой популярностью данная технология пользуется у производителей японских и немецких автомобилей. Тем не менее, нередко турбину устанавливают и в постсоветских странах, даже на старые машины.

Элементы, необходимые для установки

Чтобы установить турбину на атмосферный двигатель, вам понадобится подготовить следующие детали:

  1. Саму турбину.
  2. Электронику, которая будет обеспечивать контроль подачи топлива.
  3. Выпускной коллектор.
  4. Высокопроизводительные форсунки.
  5. Интеркуллер для охлаждения воздуха.
  6. Трубу, соединяющую турбину с глушителем (даун-пайп).
  7. Магистраль подачи воздуха, выполненная из нержавейки и алюминиевых трубок.
  8. Трубки, обеспечивающие подачу масла и охлаждающей жидкости.
  9. Силиконовые патрубки, предназначенные для соединения трубок.

Учтите, что вместо обыкновенного коллектора вам понадобится турбоколлектор. Через него выхлопные газы будут выходить, а затем перенаправляться в турбину. Коллектор должен обладать толстыми стенками и большим запасом прочности. Поэтому лучше заказывать его изготовление в автомастерской, а не покупать дешевые готовые детали в Интернет-магазине. Профессиональный сварщик выполнит деталь так, что на ней не будет трещин, а окалина не попадет внутрь турбины.

Чтобы не допускать перегрева турбины, дополнительно устанавливают охлаждающую систему. В даун-пайп встраивается кислородный датчик. Крыльчатка турбины выполняет очень высокие обороты. Чтобы исключить риск ее преждевременного выхода из строя, к ней подводят масло, которое будет подаваться из двигателя. Лишнее давление будет сбрасываться при помощи клапана, который называется блоу-офф.

Как устанавливается турбина

Вы и сами можете переделать мотор, если умеете выполнять следующие операции:

  • увеличение объемов цилиндров;
  • замена клапана и кулачкового вала;
  • снижение сопротивления ГРС;
  • установка улучшенных воздухофильтров;
  • использование патрубков и увеличение насосной мощности.

В результате мощность силового агрегата увеличится минимум на 30%. Однако вряд ли вы сумеете провести чип-тюнинг, то есть прошивку мотора при помощи специальных компьютерных программ. Это позволяет повысить мощность устройства приблизительно на 15%. Стоит отметить, что стоит это довольно дорого. У экспертов нет однозначного мнения по поводу степени полезности этой процедуры. Одни из них утверждают, что после нее двигатель изнашивается быстрее, а другие убеждены, что перепрошивка наоборот расширяет эксплуатационный ресурс деталей.

После операций по повышению мощности ДВС можно столкнуться с тем, что агрегат начал перегреваться, особенно при жаркой погоде. Чтобы избежать этого, нужно будет установить интеркулер. Это устройство охлаждает надувочный воздух. Стоит отметить, что его можно установить и обычный атмосферный двигатель. Интеркулер сделает так, что в поступающем холодном воздухе будет содержаться больше кислорода. Это обеспечит лучшее сгорание топлива, за счет чего возрастет и КПД двигателя. Поскольку данное устройство является достаточно компактным, его можно устанавливать практически куда угодно.

Большинство автовладельцев отмечает приятные изменения в первые же минуты вождения машины, в которую был вмонтирован интеркулер. Температура воздуха снижается на 15%, что увеличивает мощность ДВС в среднем на 4%. При этом сокращается расход топлива. В отдельных случаях при помощи данного механизма мощность мотора можно повысить даже на 25%.

Может ли быть установлена турбина на атмосферный двигатель вашей машины? Это определяется моделью авто. Иногда проще купить новый автомобиль, чем подбирать необходимые запасные части для старого. Если вы все-таки хотите турбировать мотор, то лучше не пытайтесь делать это самостоятельно, а обратитесь за помощью к профессионалу.

Переоборудование начинается с демонтажа всех деталей, связанных с впуском и выпуском воздуха. Затем коллектор соединяют с турбиной, развернутой таким образом, чтобы работа с присоединением патрубков выполнялась максимально легко.

Турбина вращается очень быстро, поэтому ее подшипники должны постоянно смазываться. Трубку для подачи смазки необходимо подсоединить к тому месту в моторе, в котором масло идет под давлением. Для подключения также может использоваться тройник датчика давления. Второй конец трубки подключают к верхнему сегменту картриджа турбины. Сливаться масло будет под низким давлением, через предназначенный для этого сосок. Система охлаждения подключается с обратной стороны от водяной помпы.

Двигатель будет получать больше воздуха, а значит, ему понадобится большее количество топлива. Для увеличения его подачи устанавливаются форсунки, обладающие высокой производительностью. Также в некоторых случаях имеет смысл установить новый топливный насос. Электроника будет контролировать уровень давления воздуха, не допуская избыточных показателей. К ней подсоединяют датчики температуры. Контроллер нужно откалибровать так, чтобы топливная смесь впрыскивалась точно в нужный момент.

Не забывайте, что прошивкой двигателя обязательно должен заниматься очень опытный специалист. Здесь есть риск сбить заводские настройки, что выведет мотор из строя. Тогда придется тратить дополнительные средства на его ремонт. Установка турбокомпрессора на атмосферный двигатель в значительной степени упрощает его настройку. Тогда двигатель сможет эффективно работать и на высоких, и на низких оборотах.

5 опасностей турбо-тюнинга | Turbo Magic |

Поднять мощность двигателя – мечта многих автолюбителей. Первое, что приходит на ум, – купить турбокомпрессор и повысить показатели авто. Но так ли это просто? 

Стоит понимать, что установка турбины на нетурбированный двигатель чревата вмешательством почти во все системы автомобиля. Это очень дорогой и трудоемкий процесс со своими опасностями:

  1. Вместо ожидаемого увеличения мощности двигателя на 100 – 200 л.с.  реально добиться максимум 50-ти.  
  2. Установка турбины требует дополнительной установки впускного и выпускного коллектора, интеркулера, изготовление подачи и слива масла турбины, топливного насоса и программы управления двигателем.
  3. Автомобили с турбиной имеют высокий риск детонации из-за повышенного содержания в моторе воздушно-топливной смеси. Для безопасной работы необходимо использовать специальное программное обеспечение при установке турбины и установить специальные поршни для снижения степени сжатия.
  4. Установка турбины на атмосферный двигатель влечет увеличение подачи воздуха в цилиндры и бòльшую подачу топлива. Возникающие тепловые нагрузки могут вызвать ускоренный износ двигателя.
  5. Турбонагнетатель увеличивает сопротивление потоку выхлопных газов, что снижает мощность. При неподготовленной выхлопной системе можно не только не добиться увеличения мощности, но и снизить уже существующую.

Заключительные рекомендации

Если вы все же решили установить турбину, обратите внимание на такие моменты:

  1. Пыль, грязь, масляные герметики способны разрушить турбину. Эти нюансы часто не учитываются, когда ТК устанавливается самостоятельно или неопытным мастером.  
  2. Учитывайте объем двигателя, чтобы выбрать правильное соотношение компрессора и мотора.
  3. Нужно четко понимать, для чего используется автомобиль. Городские поездки, трассы и спортивные гонки требуют различных решений.

 

Результат тюнинга во многом зависит от уровня мастерства  специалистов. Неопытные мастера могут загубить не только ваше время и деньги, но и автомобиль!

 

Сервис Turbo Magic не занимается турбо-тюнигом, однако осуществляет продажу и ремонт турбин на высоком профессиональном уровне.

 

 

 Вернутся к списку «Статьи и новости»

Как поставить на атмосферный двигатель турбину: Видео

Что нужно знать при установке турбины на атмосферный двигатель

Вот что вам нужно для того, чтобы установить турбину на автомобиль с атмосферным двигателем.

 

Как-то я задумался, что нужно, для того чтобы установить турбину на свою машину, на которой стоял обычный 2.5 литровый атмосферный дизельный мотор. Поспрашивав советов у друзей и полазив по форумам, пришел к выводу, что эту затею можно реализовать, но прибавка в мощности будет совершенно не соответствовать тем денежным затратам, которые предстоят мне в реализации этой авантюры. Ну а если ставить большую турбину с большим давлением наддува, то нужен вообще воз и маленькая тележка денег, поскольку под замену автоматически попадают коробка переключения передач, элементы трансмиссии, приводов и даже тормоза.

 

С последующим появившимся во владении автомобилем, такие идеи также меня посещали, но самое главное «но» на этот раз заключалось в неминуемом снижении ресурса на этот раз бензинового 1.8 литрового мотора.

Впрочем, читая форумы в Рунете и в зарубежном сегменте интернета, можно легко прийти к выводу о том, что данная тема остается популярной у любителей тюнинга, которые не останавливаются из-за временных затрат и в связи с денежными тратами, их даже не пугает то, что двигатель может выйти из строя. Для этих парней главное скорость и создание чего-то нового на базе имеющейся технической основы. Похвальная тяга к приключениям, нечего сказать.

 

Не далее, чем четыре дня назад на сайте www.popularmechanics.com было опубликовано видео Engineering Explained с Джейсоном Фенске, в котором были объяснены азы установки турбины на атмосферный двигатель.

 

Сегодня мы не будем углубляться в технические подробности этого мероприятия, а лишь опубликуем видео (инструкцию по включению переведенных на русский язык субтитров разместим в конце новости), для тех, кто хочет подробнее узнать, как установить турбину на атмосферный двигатель в следующую пятницу мы напишем подробную статью.

 

 

А пока повторим пять основных моментов, которые нужно учитывать при установке турбины на нетурбированный двигатель:

  1. 1. Приобрести турбину, подходящую по характеристикам к данному типу двигателя
  2. 2. Установить новые топливные компоненты питания двигателя, в которые входят топливный насос, насос высокого давления, если таковой есть, более производительные топливные форсунки. Также в видео рассуждают о необходимости использования высокооктанового топлива, если предполагается значительно поднимать мощность двигателя.
  3. 3. При наличии блока управления двигателем ECU (ЭБУ) он также будет подлежать замене или рекалибровке для правильного питания двигателя.
  4. 4. Дополнительно нужно будет заменить датчики, отвечающие за работу мотора в тех или иных режимах работы, установить интеркулер, заменить свечи на другой тип, установить проставку между головкой и блоком мотора для снижения компрессии или использовать специальные поршни, также разработанные для снижения компрессии.
  5. 5. И наконец, пятый основной пункт, требуется найти хороших опытных мастеров, профессионалов, которые все это добро установят и правильно откалибруют.

Кратко- это были основные советы, прозвучавшие в видео. Подробнее об установке турбины мы напишем на следующей неделе. До скорых встреч!

 

Как включить субтитры.

 

1. Откройте настройки в правом нижнем углу и включите английские субтитры

2. Повторно зайдите в настройки- субтитры и нажмите «Перевести»

Установка турбины на атмосферный двигатель

Установка турбины на атмосферный двигатель кажется автовладельцу весьма привлекательным решением. Давайте разберём, почему.

Большинство автовладельцев хотели бы увеличить мощность своего авто. Зачем? Иногда мощность автомобиля действительно важна, почему бы не иметь лучшее?

Мощность автомобиля можно увеличить разными методами: увеличить камеру сгорания двигателя, подать сжиженный или сжатый воздух, можно вместо воздуха подать другой газ. Если рассматривать поступление воздуха, то всё сводится к тому, что за цикл сгорает большее количество топлива, что требует также и большего поступления воздуха. Доработка двигателя без увеличения его объёма обычно не приводит к значительному эффекту, поскольку скорость поступления воздуха в камеру заметно не изменяется. Одним из выходов в таком случае является подача сжатого воздуха или подача воздуха при помощи турбины или компрессора.

Виды турбин, устанавливаемых на атмосферный двигатель

Принцип работы турбинного двигателя

Основным элементом турбины, какой бы конструкции она ни была, является крыльчатка, установленная в трубе. Эта крыльчатка, вертясь, нагнетает воздух в трубу, который в дальнейшем попадает в двигатель. Следовательно, задача состоит в том, как раскрутить крыльчатку.

На сегодняшний день используется два подхода к тому, как раскрутить крыльчатку – ременная передача с подсоединением к двигателю и использование выхлопных газов для генерации крутящего момента (здесь устанавливается ещё одна турбина). Конечно, при небольшой мощности можно было бы соорудить и электрическую систему подачи воздуха, но что-то о такой не слышно.

Ременная передача крутящего момента на крыльчатку от двигателя, конечно, позволит увеличить мощность двигателя, но не увеличит его КПД, поскольку часть энергии будет отбирать турбина наддува. Другое дело, если использовать для раскрутки крыльчатки выхлопные газы. Идея состоит в том, что они очень горячие и потому гораздо легче воздуха. Газы, являясь легче воздуха, стремятся вверх, что можно использовать для раскрутки крыльчатки или соорудить двигатель наподобие парового. В этом случае нет затрат на раскрутку турбины и всё решение может привести к повышению КПД нашего двигателя (уменьшится расход топлива). В настоящее время подобные системы имеют две крыльчатки, расположенные на одном валу, но располагающиеся в разных трубах. Выхлопные газы раскручивают одну крыльчатку, в свою очередь крутящий момент через вал передаётся на вторую крыльчатку.

Автотурбина

Как бы ни была выгодна турбина, установка её дело не тривиальное. С ременной передачей было бы проще, но от неё эффект меньше. Тем не менее, многие умельцы стремятся установить турбину своими руками. Однозначного решения по монтажу турбины здесь нет, давайте рассмотрим, какие задачи здесь возникают.

Самостоятельная установка турбины

Принцип турбонаддува

Итак, вы решили установить своими руками турбину, которая раскручивается выхлопными газами. Задачи возникают при этом следующие:

  1. Работа атмосферного двигателя настроена достаточно оптимально, теперь же в двигатель начнёт поступать больше кислорода. Логично, если будет поступать и больше топлива, собственно, это и приведёт к большей мощности. Большее поступление топлива потребует более мощного насоса.
  2. Теперь в двигатель поступает большее количество взрывной смеси в тот же объём, следовательно, давление в системе возрастает. В такой ситуации возможна детонация ещё до того момента, как цилиндры двигателя займут свои крайние точки. Значит, необходимо будет переделать двигатель так, чтобы детонация не происходила раньше времени.
  3. Изменился режим подачи горючего, значит, надо поработать над настройками электроники, чтобы поступало такое количество горючего, какое нужно.
  4. Выхлопные газы горячи. К тому же при работе крыльчатки разогреваются. Горячий воздух, расширяясь, в том же объёме содержит меньше кислорода, нежели холодный, поэтому систему необходимо охлаждать. Для этого используют масло и воздушный радиатор.
  5. Для раскрутки крыльчатки будут использоваться лишь часть выхлопных газов. Излишек через клапан надо будет выводить.
  6. Предохранительный клапан должен стоять и на трубе подачи воздуха под давлением.
  7. Придется модернизировать сцепление.

Установленное оборудование

Кроме того, потребуется усилить опоры двигателя, заменить распредвалы. Все вместе это влетит в копеечку. Но этого мало, ведь потребуется специальный блок управления с индивидуальной программой, который позволит мотору хотя бы завестись.

Это основные моменты, над которыми надо будет подумать.

Видео

Как установить турбину на восьмиклапанный мотор ВАЗ 2109, показано ниже:

Недорогая установка турбины на двигатель авто

Вас интересует профессиональная установка турбины на двигатель вашего авто? Тогда вы обратились точно по адресу, ведь каждый специалист нашего сервисного центра отлично знает, как установить турбину и имеет огромный опыт в выполнении подобных монтажных работ, поэтому вы можете быть полностью уверенны в финальном результате. Наш сервисный центр выполняет такие работы как недорогая установка турбины на двигатель авто в самые кратчайшие сроки, предлагаемые нашей компанией цены являются, в самом деле, очень доступными.

Как известно каждому опытному автомобилисту, главной задачей турбинного устройства выступает увеличение мощности мотора автомобиля. На данный момент имеется большое количество способов повысить мощность автомобильного движка: чип тюнинг, монтаж фильтров нулевого сопротивления, растачивание цилиндров, полирование впускных каналов, применение закиси азота, однако самым доступным и простым вариантом по-прежнему считается установка турбокомпрессора на автотранспорт.

Установка турбины на авто – очень ответственная задача!

Как вы уже поняли, установка такого оборудования представляет собой довольно ответственную задачу, поэтому доверять ее выполнение следует исключительно высококвалифицированным специалистам, которые зарекомендовали себя как надежные мастера. Авто с турбокомпрессором нуждается в особом уходе, поскольку несоблюдение определенных эксплуатационных правил способно стать причиной деформации такой оснастки.

Чтобы увеличить производительность мотора автотранспортного средства, следует использовать агрегаты повышенного давления, немаловажной характеристикой которых выступает наличие клапана, который отвечает за стравливание избыточного давления при повышенных оборотах. Чтобы охладить воздух, который нагревается в процессе функционирования турбинного агрегата на высоких оборотах, многие украинские автолюбители производят монтаж интеркулера.

Таким образом, если вас интересует установка турбины на двигатель, звоните нам по указанным телефонным номерам. 

что это такое и как происходит его монтаж?

Наиболее радикальный способ для того, чтобы повысить мощность двигателей внутреннего сгорания заключается в том, чтобы установить тюнинг турбонадува или набор специальных комплектующих, на двигателе. В итоге мощность мотора возрастёт в 2–3 раза. Но многое зависит от размера турбины и настройки двигателя. В статье будут рассказаны особенности турбокита и как устанавливать тюнинг двигателя правильно.

Основные виды Turbo Kit

Система Турбо кит, как правило, принадлежит к одной из двух категорий:

  1. Upgrade — позволяет увеличить мощность автомобилей, в которых установлены турбина или компрессор;
  2. Null — в этом случае происходит установка на атмосферные моторы.

Монтаж турбины

Выпускной коллектор заменяют тем, который содержит фланец для турбины и клапан сброса лишнего давления. Он располагается извне для достижения большей мощности. После этого на него «вешают» турбину. Вход «горячей улитки» необходимо присоединить к системе выпуска. Последняя может быть новой или модернизированной. Входную часть нагнетающей «улитки» соединяют с фильтром воздуха. Выход, в который нагнетается воздух под давлением в мотор, соединяется с интеркулером. При помощи последнего происходит поступление холодного воздушного потока к заслонке дроссельного типа.

Поскольку выработка турбины небольшая, а увеличение мощности и момента составляет 30–40%, форсунки и насос для топлива стандартные. При нехватке производительности комплект турбо подлежит замене другими. Свечи заменяются новыми аналогичными деталями, имеющими низкое калильное число. Охлаждающие и смазочные системы модернизируются, поскольку на ось турбины подаётся масло и жидкость под охлаждение.

Для повышения мощности устанавливаемой турбины с чрезмерным давлением наддува мотор сжимается гораздо меньше. На это влияют установленные прокладки из нескольких слоёв под головную часть блока или шатунно-поршневую кованую.

Различия монтажа компрессора и турбины

Монтаж компрессора, по сравнению с турбиной, незначительно различается. Зачастую затрагивать выпускную систему не приходится, поскольку для запуска компрессора используется шкив от двигательного коленчатого вала. В моторах в виде буквы V запуск компрессора взамен впускных штатных коллекторов идёт в развал между цилиндрами.

Монтаж турбо кита в авто Toyota Corolla, Volvo S40 и Mazda MX-5 длится до 1 недели. Установка компрессора составляет 1–2 дня. Разработка компрессорных китов происходит под конкретную модель мотора. Турбо комплект включает все необходимые составляющие, в том числе, хомуты. Настройка мотора на основе компрессора происходит быстрее и легче, поскольку поставляется готовое ПО для блока управления (БУ). Остаётся поменять часть параметров.

Управляющая электроника — самый важный компонент турбины. БУ двигатель нужно запрограммировать по-иному или заменить другим. Для настройки ПО в комплекте необходимо потратить время и силы для согласования рабочих параметров мотора в каждом из используемых оборотов. Потребуются дополнительные специалисты. Купить турбину в Миске можно по приемлемой цене в Турбохэлп по телефону +375-29-9692626

Установка турбины на двигатель дизельный, бензиновый, принцип работы турбонаддува, эксплуатация

Автопромышленность развивается семимильными шагами, и для современных автовладельцев знания о различных новых автомобильных технологиях оказываются весьма полезными. Двигатели с турбинами, роботизированные коробки передач и вариаторы, системы защиты автомобиля, навигация и многое другое — становятся новой реальностью.

В блоке полезной информации контакты ресурса https://sinkai.ru/brand/cummins/, где можно найти все необходимые запчасти для двигателя CUMMINS. Гильзы двигателя, коленвалы, блоки цилиндров, масляные насосы, турбины, шатуны и вообще все что необходимо для ремонта мотора.

А в данной статье поговорим о том, что дает установка турбины на бензиновый и дизельный двигатель, каковы отзывы и неисправности, особенности эксплуатации и ремонта турбин, разберем плюсы и минусы, принципы работы турбонаддува.

Действительно, едва ли можно встретить человека, которой ни разу в своей жизни не заметил бы машину, по крайней мере внешне ничем не отличающуюся от обычных, с небольшим шильдиком «turbo». И только посвященному в возможности турбонаддува известно, сколько интересного и захватывающего скрыто под этой скромной надписью.

Принцип работы турбонаддува

Немного физики. Перед автомобильными конструкторами стоит извечная проблема повышения мощности двигателя. Еще со школьной скамьи мы помним, что мощность мотора находится в прямой зависимости от объема сжигаемого за рабочий цикл топлива. Иначе говоря, чем больше горючего сжигается, тем большую мощность получают. Но не все так просто на пути увеличения количества лошадиных сил под капотом – как правило, здесь конструкторов-мотористов поджидает немало проблем.

Как известно, процесс горения топлива проходит в присутствии кислорода, поэтому
в цилиндрах фактически сгорает не топливо, а смешанные в определенном соотношении топливо и воздух. Особенности процесса топливного горения зависят, например, от состава горючего или режима работы мотора, и некоторых других факторов. К примеру, в случае бензиновых двигателей топливо и воздух находятся в соотношении один к 14–15, то есть воздуха требуется довольно много. Увеличить подачу топлива – не проблема, чего не скажешь о столь значительном увеличения подачи воздуха.
В основе работы обычного ДВС лежит разница между давлением непосредственно в цилиндрах и атмосферным столбом, благодаря чему необходимый воздух попадает в двигатель самостоятельно. В этом случае получается прямая зависимость между объемом цилиндра и кислородом, который попадает в него на каждом цикле. По этому пути пошли американцы – выпущенные ими огромные двигатели имеют умопомрачительный расход горючего.

Как загнать в цилиндр больше воздуха? Первый способ увеличить в определенном объеме количество воздуха придумал немецкий инженер-конструктор Готлиб Вильгельм Даймлер. Это та самая светлая голова, чье имя стало частью названия знаменитой автомобильной марки Daimler Benz AG. 1885 год был ознаменован рождением нового мотора, который при своем незначительном весе и небольших размерах обеспечивал большую мощность. Воздух в него закачивался посредством специального нагнетателя, представляющего собой вентилятор (компрессор). Получив вращение напрямую от вала двигателя, он загонял сжатый воздух в цилиндры.
В начале XX века швейцарскому инженеру-изобретателю Альфреду Бюхи удалось пойти еще дальше. Под его руководством в производственной фирме Sulzer Brothers проходили работы по разработке дизельных двигателей. С одной стороны ему категорически не нравились большие и тяжелые, к тому же маломощные моторы, с другой – не хотелось использовать и идею вращения приводного компрессора за счет энергии движка. Это и привело к поискам нового решения нагнетания воздуха. Так, в 1905 году впервые в мире было запатентовано новое устройство нагнетания, основанное на использовании энергии выхлопных газов в качестве движителя.

Идея турбонаддува – проста, как, впрочем, и все гениальное. Аналогично работе ветра по вращению крыльев мельницы, колесо с лопатками здесь крутят отработавшие газы. Ротор турбины, как называют маленькое колесо с большим количеством лопаток, и колесо компрессора посажены на один вал. Полученную конструкцию, турбонагнетатель или турбокомпрессор (лат. turbo – вихрь, compressio – сжатие) можно условно разделить на:

  • ротор – вращается под действием выхлопных газов
  • и компрессор – будучи соединенным с ротором, он выступает в роли вентилятора, нагнетающего дополнительный воздух в цилиндры.

Воздух, попадающий в цилиндры турбомотора, часто нуждается в дополнительном охлаждении. В этом случае, загнав туда больше кислорода, можно будет повысить его давление, поскольку уже в цилиндре ДВС сжать холодный воздух гораздо легче, чем горячий. При прохождении через турбину воздух за счет сжатия и разогретых выхлопными газами деталей турбонаддува нагревается. Его охлаждают с помощью промежуточного охладителя, интеркулера. Это радиатор, который установлен по ходу движения воздуха межу компрессором и цилиндрами мотора. При прохождении через интеркулер воздух отдает тепло атмосфере и охлаждается. А уже холодный, более плотный воздух можно загонять в цилиндр в большем объеме.
Получается определенная цепочка – большее количество выхлопных газов, попавших в турбину, заставляет ее быстрее вращаться, а больший объем дополнительного воздуха, поступающего в цилиндры, повышает мощность.
Решение это – довольно эффективное, поскольку по сравнению, допустим, с приводным нагнетателем требуется значительно меньше затрат энергии двигателя (порядка 1,5%) на самообслуживание наддува. Это легко объясняется тем, что источником энергии ротора турбины является не замедление выхлопных газов, а их охлаждение – выхлопные газы после турбины идут так же быстро, но они более холодные.
Более того, на сжатие воздуха затрачивается даровая энергия, что способствует повышению КПД двигателя. К тому же, возможность получить большую мощность с рабочего объема поменьше приводит к меньшим потерям на трении, меньшей массе мотора (следственно и машины в целом).

Плюсы и минусы турбонаддува

Таким образом, автомобиль с турбонаддувом оказался значительно экономичнее своих атмосферных собратьев равной мощности. Тем не менее, оптимальным такое решение не назовешь по нескольким причинам. Начнем, к примеру, со скорости вращения турбины, которая может достигать порядка 200 тысяч оборот/мин или температуры раскаленных газов, достигающей, трудно даже представить, 1000°C. Очевидно, что создание и установка турбонаддува, способного в течение длительного времени выдерживать столь сильные нагрузки — это довольно дорого и непросто.
Именно поэтому установка турбины на двигатель первоначально получила достаточно широкое распространение исключительно в годы Второй мировой войны, причем только в авиации. В последующем, в 50-е годы ХХ века, турбонаддув стали использовать в тракторах американской компании Caterpillar и первых турбодизелях для грузовиков компании Cummins. И только в 1962 году они появились на серийных легковых автомобилях, причем почти одновременно на Chevrolet Corvair Monza (Шевроле Корвэйр Монца) и Oldsmobile Jetfire (Олдсмобиле Джетфайер).

Однако сложность конструкции и ее дороговизна оказались не единственными недостатками турбонаддува. Насколько эффективно будет проходить эксплуатация двигателя с турбиной во многом определяется оборотами движка. Действительно, на малых оборотах и, соответственно, небольшом объеме выхлопных газов ротор раскручивается слабо, и компрессор, в свою очередь, почти не задувает дополнительный воздух в цилиндры. Порой даже до 3000 оборот/мин мотор вообще не тянет, и «выстреливает» только где-то после четырёх-пяти тысяч. Подобная ситуация называется турбоямой.
Еще один момент — сложный и дорогой ремонт турбины в случае возникновения неисправностей турбированного двигателя, поскольку обслуживание таких агрегатов остается прерогативой сертифицированных станций фирменного техосблуживания.

Эксплуатация двигателя с турбиной

Поскольку для большей турбины необходимо больше времени на раскрутку, то турбоямы, как правило, грозят в первую очередь моторам, имеющим очень высокую удельную мощность и турбины высокого давления. Что же касается турбин с низким давлением, то у них провалов тяги, можно сказать, нет, однако мощность они способны поднять не очень сильно.
От турбоямы удается почти избавиться при использовании схемы с последовательным наддувом, суть которой в следующем: на малых оборотах мотора работает малоинерционный небольшой турбокомпрессор, который на низах увеличивает тягу, а на высоких оборотах по мере роста давления на выпуске включается второй, побольше.
В прошлом веке этот принцип был использован на суперкаре Порше 959. Сегодня же эта схема используется, к примеру, на турбодизелях фирм Land Rover и BMW. В бензиновых двигателях с турбинами Volkswagen в качестве маленького турбокомпрессора выступает приводной нагнетатель.
В случае рядных двигателей чаще используют одиночный турбокомпрессор типа twin-scroll с двойным рабочим аппаратом. Каждую из «улиток» наполняют выхлопные газы от различных групп цилиндров, но они обе подают газы при этом на одну турбину, достаточно эффективно раскручивая ее и на малых оборотах, и на больших.
Но чаще всего можно встретить пару одинаковых турбокомпрессоров, обслуживающих параллельно различные группы цилиндров. Типичной схемой для V-образных турбомоторов является следующая: каждому блоку – свой нагнетатель, хотя и не без исключений. Например, двигатель V8 от Motorsport Gmbh (дочерняя компания BMW AG), который впервые был использован на автомобилях BMW серии X5 M и X6 M, имеет перекрестный выпускной коллектор, позволяющий получать компрессору twin-scroll выхлопные газы из работающих в противофазе цилиндров различных блоков.

Эффективность двигателя с турбиной

Еще один вариант повышения эффективности работы турбокомпрессора с охватом всего диапазона оборотов – это изменение геометрии рабочей части. Специальные лопатки, поворачиваясь внутри «улитки», в зависимости от оборотов, варьируют форму сопла. В итоге получается «супертурбина», которая хорошо работает при любых оборотах. Хотя идея эта – не из новых, но реализовать ее удалось не так уж давно. Установка подобных турбин началась с дизельных двигателей, а из бензиновых первым примерил турбину с изменяемой геометрией Porsche 911 Turbo.

В последнее время популярность турбомоторов резко возросла, поскольку помимо форсирования силовых агрегатов они повышают экономичность и чистоту выхлопа. Это особенно важно для дизельных двигателей. Сегодня редко какой дизель обходится без приставки «турбо», а по отзывам, если поставить турбину на бензиновый двигатель обычного автомобиля, это превратит его в настоящую «зажигалку». Да и просто заурядные, но современные седаны, универсалы и хэтчбеки скрывают под капотом бензиновые и дизельные двигатели, оснащаемые турбинами, позволяющими уменьшить количество цилиндров, рабочий объем мотора, а соответственно не только массу, но и расход постоянно увеличивающегося в цене топлива.

62B-104 БАЗОВЫЙ ГАЗОВЫЙ ТУРБИН

62B-104 БАЗОВЫЙ ГАЗОВЫЙ ТУРБИН
Инженерное обучение

ЛИСТ НАЗНАЧЕНИЯ

ДВИГАТЕЛИ С БАЗОВЫМИ ГАЗОТУРБИНАМИ

Передаточный лист 60B-104

ВВЕДЕНИЕ

С увеличением количества судов с газотурбинными двигателями становится важным понимать основы конструкции и работы газотурбинного завода. Офицер наземных войск должен также понимать последствия эксплуатации этих двигателей в морской среде.

ТЕМА УРОКА ЦЕЛИ ОБУЧЕНИЯ

Терминал Цель:

7.0 ОПИСАТЬ принципы, конструкцию, функции, компоненты, системы управления и контроля, а также работу газотурбинной силовой установки и связанных вспомогательных систем поддержки. (JTI: A)

Обеспечивающие цели:

7.1 ОПИСАТЬ следующие применения газовых турбин и указать тип газовых турбин, связанных с каждым из них:

а.Двигательная установка

г. Электроэнергетика

7.2 Имея график, представляющий соотношение давления и объема идеального цикла Брайтона, НАМЕРИТЕ пять фаз и объясните процесс преобразования энергии, происходящий в каждой.

а. 2 копейки

г. Компрессия

г. Горение

г. Расширение

e. Выхлоп

7.3 ОПРЕДЕЛИТЕ следующее применительно к газотурбинным двигателям, включая преимущества и недостатки, если это применимо.

а. Двигатель с разъемным валом

г. Одновальный двигатель

г. Кольцевая камера сгорания

г. Канально-кольцевая камера сгорания

e. Осевой поток

ф. Коробка отбора мощности

7.4 ОПИСАТЬ и указать их функции:

а. Компрессор

г. Камера сгорания

г. Турбина высокого давления / турбина газогенератора

г. Турбина низкого давления / силовая турбина

e.Подшипник / рама газовой турбины

ф. Дополнительный привод в сборе

г. Входные направляющие лопатки

ч. Лопатки регулируемого статора компрессора

я. Коллекторы для удаления воздуха из двигателя

Дж. Коллектор для удаления воздуха заказчика

к. Быстроходная эластичная муфта

л. Впуск / выпуск

7.5 ОБСУЖДЕНИЕ Источник и использование отбираемого клиентом воздуха.

7.6 СОСТОЯНИЕ Функция системы впуска и выпуска воздуха газовой турбины.

7.7 ОПИСАТЬ путь воздуха от влагоотделителей к эжекторам выхлопных газов.

7.8 ОПИСАТЬ влияние следующих факторов на газотурбинные двигатели и меры предосторожности, принимаемые с учетом окружающей среды, включая:

а. Солевой спрей

г. Льдообразование / температура наружного воздуха

г. Повреждение посторонним предметом

г. Чистота компрессора

e. Киоски / скачки

ф.Пусков / остановок

7.9 ОПИСАТЬ следующие системы двигателя:

а. Система обнаружения льда

г. Система обнаружения и пожаротушения

г. Система зажигания

г. Система промывки водой

7.10 НЕ НАЗНАЧЕН; зарезервировано для использования в будущем

7.11 НЕ НАЗНАЧЕН; зарезервировано для использования в будущем

7.12 НЕ НАЗНАЧЕН; зарезервировано для использования в будущем

НАЗНАЧЕНИЕ НА ИССЛЕДОВАНИЕ

  1. Прочтите информационный лист 60B-104.
  2. Краткий информационный лист 60B-104, используя вспомогательные цели урока 60B-104 в качестве руководства.
  3. Сценарии изучения ответов.

СЦЕНАРИИ ИЗУЧЕНИЯ:

Изучая для вас предстоящую доску SWO, вы изучаете другие типы морских силовых установок. Вы задаете себе несколько вопросов по газотурбинным двигателям.

1. Зная, что газотурбинный двигатель представляет собой открытый термодинамический цикл, как двигатель преобразует энергию, запасенную в топливе и воздухе, в полезную работу в виде вращающегося пропеллера?

После изучения вы явитесь на мостик для промежуточной стражи как JOOD.Здесь тихо, поэтому вы просматриваете доску чтения сообщений OOD. Вы видите, что в этом районе происходит несколько небольших песчаных бурь (в настоящее время вы находитесь в Персидском заливе), и что в сообщении всем судам с газотурбинными двигателями рекомендуется внимательно следить за состоянием своих воздушных фильтров / демистеров.

2. В чем важность этого компонента? Если не удается, не работает ли двигатель?

Просмотрев поток сообщений, вы замечаете, что одного из FFG в вашей боевой группе нет поблизости.Любопытно, вы спрашиваете ООД, знает ли она, куда они пошли, и она говорит вам, что им пришлось выехать в Бахрейн для замены и двигателя из-за плохой камеры сгорания.

3. Почему замена камеры сгорания LM2500 настолько сложна, что требует захода корабля в порт?

ИНФОРМАЦИОННЫЙ ЛИСТ

ДВИГАТЕЛИ С БАЗОВОЙ ТУРБИНОЙ

Информационный лист 64B-104I

ВВЕДЕНИЕ

С увеличением количества судов с газотурбинными двигателями становится важным понимать основы конструкции и работы газотурбинного завода.Офицер наземных войск должен также понимать последствия эксплуатации этих двигателей в морской среде.

ССЫЛКИ

(а) Руководство по силовой установке ДД-963

(b) Морские газотурбинные операции (НАВЕДТРА-10097)

ИНФОРМАЦИЯ

  1. Обзор урока:
  2. Газотурбинный завод представляет собой инновационную концепцию судовых электростанций.Военно-морские суда США используют авиационные газотурбинные двигатели как для главных силовых установок, так и для служебной электроэнергии. Высокая степень автоматизации предприятия достигается за счет интегрированной системы пультов управления и мониторинга.
  3. Преимущества:
  4. Преимущества газотурбинной установки по сравнению с паровой установкой сопоставимой мощности включают:
    1. Снижение массы на 70%
    2. Простота (меньшее количество вспомогательных силовых установок)
    3. Уменьшение численности персонала за счет автоматизированного управления силовой установкой
    4. Более быстрое время отклика
    5. Более быстрое ускорение / замедление
  5. Принципы газовой турбины:
    1. Компоненты базового газотурбинного двигателя включают:
      1. Компрессор
      2. Камера сгорания
      3. Турбина
    2. Рабочий цикл:
    3. В газотурбинном двигателе сжатие, сгорание и расширение происходят непрерывно в разных камерах.Газотурбинные двигатели работают по циклу Брайтона (цикл открытого двигателя).

      Рис.1: Цикл Брайтона

      1. Фаза всасывания:
      2. Наружный воздух втягивается в двигатель под действием компрессора. Давление, температура и объем остаются неизменными в течение фазы всасывания.
      3. Фаза сжатия:
      4. Всасываемый воздух сжимается механически. Давление и температура увеличиваются с соответствующим уменьшением объема.Механическая энергия, приводящая в движение компрессор, преобразуется в кинетическую энергию в виде сжатого воздуха.
      5. Фаза сгорания:
      6. Топливо распыляется в камеру сгорания и сжигается, преобразовывая химическую энергию в тепловую в виде горячего расширяющегося газа. Объем и температура значительно увеличиваются, в то время как давление в камере сгорания остается постоянным.
      7. Фаза расширения:
      8. Тепловая энергия преобразуется в механическую, когда горячие расширяющиеся газы из камеры сгорания вращают ротор турбины.Давление и температура уменьшаются, а объем увеличивается в фазе расширения.
      9. Выхлопная фаза:
      10. Горячие выхлопные газы проходят через суда, попадая в атмосферу. Давление, температура и объем остаются неизменными на всем протяжении фазы выпуска.
  6. Компоненты газовой турбины:
    1. Компрессоры: существует два основных типа компрессоров газовых турбин.
      1. Центробежный компрессор:
      2. В этом компрессоре используется вращающееся рабочее колесо для втягивания всасываемого воздуха и его ускорения наружу за счет центробежной силы в диффузор.Он используется в небольших газовых турбинах и лучше всего подходит для низких отношений давления, когда общий диаметр двигателя не важен.

        Рис. 2: Центробежный компрессор

      3. Осевой компрессор:
      4. Состоит из вращающихся лопастей и неподвижных лопаток. Воздух сжимается, поскольку он течет вдоль вала в осевом направлении. Это обеспечивает большую эффективность и более высокие отношения давления за счет многоступенчатой ​​конструкции. Стадия сжатия состоит из одного ряда вращающихся лопаток, за которым следует ряд неподвижных лопаток.Это наиболее распространенный тип компрессора, используемый в судовых газотурбинных двигателях.

        Рис. 3: Компрессор с осевым потоком

      5. Остановка компрессора:
      6. Остановка или помпаж определяется как прерывание потока воздуха через компрессор. Остановка работающего двигателя может вызвать серьезное повреждение двигателя из-за чрезмерных вибраций и перегрева камеры сгорания. Чтобы предотвратить остановку компрессора, двигатели оснащены выпускными клапанами компрессора или лопатками компрессора с изменяемой геометрией.Выпускные клапаны выпускают воздух из компрессора во время запуска, а регулируемые лопатки компрессора регулируют воздушный поток, чтобы избежать турбулентности, что предотвращает остановку компрессора.
    2. Камеры сгорания:
    3. Камера сгорания смешивает сжатый воздух с топливом и сжигает смесь с образованием горячего расширяющегося газа. Есть три основных типа камер сгорания.
      1. Банка:
      2. Отдельные бидоны горелки установлены по периферии двигателя. Каждая канистра представляет собой отдельную камеру сгорания и футеровку, получающую собственное топливо.
        1. Преимущество: простая замена
        2. Недостатки — неэффективность, более слабая конструкция

        Рис. 4: Камера сгорания баночного типа

      3. Кольцевой:
      4. Одна большая камера сгорания внутри корпуса двигателя. Множественные топливные форсунки образуют сплошное «огненное кольцо». Этот тип используется на LM2500.
        1. Преимущества: Самая эффективная, самая прочная рама двигателя.
        2. Недостаток: для ремонта или замены требуется полная разборка двигателя.

        Рис. 5: Кольцевая камера сгорания

      5. Канал-кольцевой:
      6. Этот гибридный тип использует несколько отдельных баллонов с отдельными топливными форсунками, которые принимают воздух из общего кольцевого корпуса (Allison 501-K17).
        1. Преимущества: Прочность, простота замены.
        2. Недостаток: менее эффективен, чем кольцевая камера сгорания.

      Рис. 6: Консольная кольцевая камера сгорания

    4. Турбина:

      1. Энергия:
      2. Тепловая энергия горячих расширяющихся газов камеры сгорания преобразуется в механическую энергию путем вращения колеса турбины.
      3. Конструкция:
      4. Состоит из неподвижных лопаток (сопел) и вращающихся лопаток. Ступень турбины — это один ряд сопел и один ряд лопаток.
    5. Узел привода вспомогательных агрегатов:
    6. Узел привода вспомогательных агрегатов приводится в движение компрессором через конические шестерни. Вспомогательный привод используется для привода компонентов, чтобы сделать двигатель самодостаточным. Общие аксессуары включают такие компоненты, как насосы для смазочного масла двигателя и топливного масла.
    7. Двигатели:
      1. Два основных типа, используемых в ВМС США:
        1. Одновальный двигатель:
        2. Одновальный двигатель имеет один вал, который проходит по всему двигателю.На этом валу установлены все вращающиеся части двигателя. Продолжение того же вала, коробка отбора мощности, приводит в движение нагрузку. В основном этот тип двигателя используется там, где требуется постоянная скорость, например, для выработки электроэнергии. Для этого используется двигатель Allison 501-K17.

          Рис.7: Ротор турбины

        3. Двигатель с разъемным валом:
        4. Двигатель разделен на две основные секции: газогенератор и секцию силовой турбины. Секция газогенератора состоит из компрессора, камеры сгорания и турбины высокого давления (ВД).Назначение газогенератора — производить горячий расширяющийся газ для использования в силовой турбине. Силовая турбина аэродинамически связана с газогенератором, но два вала механически не связаны. Силовая турбина преобразует тепловую энергию газогенератора в механическую энергию для привода нагрузки.
          1. Выходная скорость изменяется путем управления скоростью газогенератора, который определяет количество выхлопных газов, отправляемых в силовую турбину.
          2. Газотурбинные двигатели с разъемным валом, такие как LM2500, подходят для главных силовых установок.Преимущества в этом приложении:
            1. Газогенератор более чувствителен к требованиям нагрузки, поскольку работа компрессора не ограничивается нагрузкой на силовую турбину.
            2. Секция газогенератора и секция силовой турбины работают почти со своими наиболее эффективными скоростями во всем диапазоне требований нагрузки.
      2. Система воздухозаборника газовой турбины:

        1. Сборка высокого шляпа:

          1. Конструкция:
          2. Наружная конструкция, которая поддерживает сепараторы влаги и вмещает дверцы для выдувания .
          3. Влагоотделители (жалюзи и сетчатые экраны):
          4. Влагоотделители удаляют капли воды и грязь из всасываемого воздуха, чтобы предотвратить эрозию компонентов компрессора. Электрические ленточные нагреватели предотвращают образование льда на жалюзи.
          5. Двери продувки:
          6. Двери продувки установлены для предотвращения недостатка воздуха в двигателе при загрязнении влагоотделителей.
            1. Эти двери открываются автоматически при увеличении перепада давления воздуха на влагоотделителях.
            2. В открытом состоянии всасываемый воздух обходит забитые влагоотделители и подает нефильтрованный воздух в двигатель, чтобы предотвратить воздушное голодание двигателя.

          Рис.8: Сборка High Hat

        2. Впускной канал:

          1. Назначение:
          2. Впускной канал подает воздух для горения для двигателя и охлаждающий воздух для модуля.
          3. Система охлаждения модуля:
          4. Система охлаждения модуля направляет часть всасываемого воздуха в кожух двигателя для вентиляции модуля и внешнего охлаждения двигателя.Охлаждающий воздух модуля кружится вокруг двигателя, отводя тепло и вентилируя модуль, прежде чем выйти через небольшой воздушный зазор вокруг заднего конца силовой турбины. Выхлоп работающего двигателя вызывает эффект эдуктора, втягивающий охлаждающий воздух модуля в выхлопной канал.

          Рис.9: Воздуховод GTM

        3. Коллектор для защиты от обледенения:

          1. Назначение:
          2. Коллектор для защиты от обледенения предназначен для нагнетания горячего отбираемого воздуха во впускной ствол под воздуховодом охлаждения модуля для предотвращения образования льда.
          3. Обледенение:
          4. Обледенение может возникнуть во впускном канале, когда температура наружного воздуха упадет до 38 o F. Сигнализация обледенения загорится при температуре 41 o F и влажности 70%, чтобы предупредить оператора об образовании льда. во впуске.
          5. Последствия:
          6. Обледенение на входе компрессора может ограничить воздушный поток, вызывая остановку двигателя, а также представляет опасность серьезного повреждения двигателя посторонними предметами (FOD).
          7. Датчики:
          8. Датчик детектора льда, расположенный во впускной камере, генерирует аварийный сигнал, предупреждающий оператора о возможности образования льда в воздухозаборнике.
          9. Контроль:
          10. Воздушная система защиты от обледенения активируется вручную с помощью часового стенда и контролируется для предотвращения образования льда.
        4. Глушители:

          1. Расположение:
          2. Глушители на впуске расположены на полпути вниз по воздуховоду, чтобы уменьшить воздушный шум.
          3. Конструкция:
          4. Глушители состоят из вертикальных лопаток из звукопоглощающего материала, заключенных в перфорированные листы из нержавеющей стали.
          5. Канал охлаждающего воздуха модуля:
          6. Канал охлаждающего воздуха модуля содержит один глушитель в форме пули, чтобы заглушить шум, создаваемый охлаждающим воздухом.
        5. Компенсатор
        6. : Компенсатор представляет собой резиновый чехол, соединяющий впускной канал с впускной камерой модуля. Это предотвращает передачу шума модуля на корпус корабля.
      3. Узел (модуль) базового корпуса газовой турбины LM2500:

        1. Описание:
        2. Узел основного корпуса состоит из модуля корпуса (26 футов x 8 футов x 9 дюймов) на противоударном основании.
          1. Основание модуля:
          2. Основание представляет собой сварную стальную раму с двутавровой балкой с креплениями для крепления двигателя.
          3. Проникновения:
          4. Сервисные соединения проникают в основание для всех сервисов двигателя, таких как электричество, воздух, масло, топливо, CO 2 или Галон .
          5. Защита:
          6. Кожух термически и акустически изолирован, чтобы обеспечить двигателю контролируемую среду.
            1. Впускная камера: передняя часть модуля отделена от кожуха двигателя перегородкой.Впускная камера считается чистой секцией модуля. Экран FOD на входе газовой турбины устанавливается в этой области в передней части двигателя, чтобы предотвратить попадание крупных посторонних предметов в компрессор.
            2. Рис.10: Узел модуля GTM

            3. Кожух двигателя: кожух содержит собственно двигатель и выпускной патрубок и принимает воздух из охлаждающего канала модуля. Доступ к двигателю осуществляется через боковую дверь и верхний люк.
        3. Система обнаружения и тушения пожара:
        4. Система обнаружения и тушения пожара обеспечивает автоматическую противопожарную защиту газотурбинного двигателя и модуля.

          Рис.11: Основание модуля в сборе

          1. Компоненты системы обнаружения пожара включают:

            1. Ультрафиолетовые датчики пламени, которые ищут пламя в зоне камеры сгорания.
            2. Датчики температуры, которые установлены на 400 o F для обнаружения возгораний вне зоны обзора УФ-детекторов.
            3. Ручная кнопка «ПОЖАР», которая может использоваться дежурным для активации пожарной системы.
          2. Компоненты системы пожаротушения включают:

            1. Банк первичного CO 2 баллонов для быстрого затопления модуля.
            2. Банк вторичного CO 2 для поддержания инертной атмосферы в модуле, если это необходимо.
            3. A CO 2 Переключатель блокировки разблокировки, расположенный на пультах управления.Этот переключатель позволяет оператору остановить автоматический ввод первичного CO 2 в модуль в случае ложной тревоги или присутствия персонала в модуле.
            4. Электронный сигнал пожарной остановки, используемый для остановки двигателя при обнаружении пожара ультрафиолетовыми датчиками пламени, переключателями температуры или ручной кнопкой пожарной сигнализации. Этот сигнал активирует последовательность остановки огня. Остановка огня инициирует следующие действия:
              1. «ПОЖАРНАЯ» сигнализация на пультах управления.
              2. Обеспечивает подачу топлива к двигателю.
              3. Останавливает вентилятор охлаждения модуля и закрывает вентиляционную заслонку.
              4. Выпускает CO 2 после 20-секундной задержки.

        Примечание по безопасности: входя в модуль, убедитесь, что система пожаротушения отключена, а на модуле и пультах управления размещены знаки, предупреждающие о том, что в модуле находится персонал.

        Примечание: FFG, оборудованные системами галона.

      4. Система выхлопных каналов:

        1. Функция:
        2. Отводит выхлопные газы двигателя в атмосферу, снижая при этом тепло и шум выхлопа.
        3. Выхлопной коллектор:
        4. Выхлопной патрубок направляет выхлопные газы в воздухозаборник. Зазор между выпускным коленом и воздухозаборником корабля вызывает эффект эдуктора, втягивающий охлаждающий воздух модуля в воздухозаборник.
        5. Всасывающий воздуховод:
        6. Воздухозаборный воздуховод изолирован для контроля тепла и шума при выходе выхлопных газов в атмосферу.
        7. Глушитель:
        8. Глушитель пластинчатого типа расположен в центре воздуховода. Эти глушители такие же, как и во впускном воздуховоде, но стационарно смонтированы.
        9. Выхлопные патрубки:
        10. Вытяжные патрубки расположены на самом верхнем конце вытяжного канала. Выхлопные эжекторы охлаждают выхлопные газы, смешиваясь с холодным окружающим воздухом, чтобы уменьшить инфракрасную сигнатуру корабля.
        11. Система подавления инфракрасного излучения пограничного слоя (BLISS):
        12. Колпачки Bliss устанавливаются в верхней части каждой смесительной трубы для дальнейшего охлаждения отработанного воздуха путем смешивания его со слоями окружающего воздуха.Это достигается за счет использования нескольких жалюзи, расположенных под углом для создания эдукторного эффекта. Это позволяет холодному окружающему воздуху смешиваться с горячими выхлопными газами.

        Рис.12: Выхлопная система GTM

      5. Система промывки водой:

        1. Назначение:
        2. Используется для удаления отложений грязи и соли с лопастей компрессора.
        3. Компоненты:
        4. Состоит из резервуара емкостью 40 галлонов и стационарного трубопровода для направления водного промывочного раствора на вход компрессора.
        5. Порядок действий:
        6. В соответствии с PMS компрессор необходимо промыть для поддержания эффективности и предотвращения остановок компрессора.

        Рис.13: Система промывки водой

      6. Отборный воздух:

        1. Источники:
        2. Отборный воздух потребителя отбирается из последней ступени компрессора на газотурбинных генераторах (ГТГ) и магистрали газовой турбины (ГТМ)
        3. Пользователи отбираемого воздуха: (СПАМ):
          1. Запуск или приведение в действие других газовых турбин.
          2. Воздух прерий для маскировки шума гребного винта.
          3. Воздух для защиты от обледенения для предотвращения обледенения воздухозаборника.
          4. Маскирующий воздух для маскировки шума корпуса главной силовой установки.

        Рис.14: Основные вращающиеся детали LM2500

      7. Газотурбинный двигатель LM2500 в сборе:

        1. Компоненты газогенератора:

          1. Секция компрессора:
          2. LM2500 имеет 16-ступенчатый компрессор с осевым потоком, состоящий из следующих компонентов: Ротор компрессора: 16 ступеней подвижных лопаток, приводимых в движение турбиной высокого давления.
          3. Статор компрессора: корпус компрессора, содержащий одну ступень входных направляющих лопаток (IGV), шесть ступеней регулируемых лопаток статора (VSV) и 10 ступеней неподвижных лопаток статора.
            1. IGV и лопатки статора 1-6 являются переменными, то есть имеют изменяемую геометрию. Угол атаки лопастей можно изменить, чтобы предотвратить остановку компрессора.
            2. Отборный воздух отбирается из компрессора для использования в судовой системе отбираемого воздуха и для внутреннего использования в двигателе.
        2. Камера сгорания:

          1. Камера сгорания кольцевого типа с 30 топливными форсунками и 2 искровыми воспламенителями.
          2. Около 30% воздуха из компрессора смешивается с топливом для поддержания горения. Остальные 70% используются для охлаждения и центрирования пламени внутри гильзы сгорания.
          3. Система зажигания создает искру высокой интенсивности для воспламенения топливно-воздушной смеси во время запуска. После запуска двигателя воспламенители больше не нужны и будут обесточены.
        3. Секция турбины высокого давления:

          1. Турбина высокого давления извлекает достаточно энергии из горячих расширяющихся газов для привода компрессора и вспомогательного привода.
          2. Турбина высокого давления представляет собой двухступенчатую турбину с осевым потоком, которая механически связана с ротором компрессора.
          3. Турбина высокого давления использует примерно 65% тепловой энергии камеры сгорания для привода компрессора и дополнительных устройств, установленных на двигателе.
        4. Дополнительный привод в сборе:

          1. Приводится через вал ротора компрессора через впускной редуктор, радиальный приводной вал и раздаточную коробку.
          2. Дополнительный редуктор обеспечивает монтаж топливного насоса, насоса смазочного масла, воздухо-масляного сепаратора и пневматического стартера.
      8. Силовая турбина:

        1. Конструкция:
        2. Силовая турбина представляет собой шестиступенчатую турбину осевого типа. Силовая турбина забирает оставшиеся 35% полезной энергии и использует ее для привода главного редуктора. Силовая турбина приводит в движение редуктор через высокоскоростной гибкий вал муфты и муфту в сборе.Гибкая высокоскоростная муфта компенсирует радиальное и осевое смещение между GTM и главным редуктором.

      Рис.15: Вид компонентов LM2500

      3 авиационных газотурбинных двигателя | Исследование силовых установок и энергетических систем коммерческих самолетов: сокращение глобальных выбросов углерода

      будущее. Кроме того, общий коэффициент давлений 2 газовых турбин со временем увеличился, чтобы улучшить термодинамический КПД.В то же время, однако, размер компрессора высокого давления, камеры сгорания и турбины уменьшился, что усугубило проблемы меньшего размера.

      По мере повышения эффективности самолета и двигателя для полета требуется меньше мощности, поэтому объем двигателя и мощность, требуемые при неизменных характеристиках самолета, в будущем уменьшатся.

      Возможность улучшения

      С тех пор, как в конце 1940-х годов были построены первые авиационные газовые турбины, общий КПД — от расхода топлива до движущей силы — повысился примерно с 10 процентов до текущего значения, приближаясь к 40 процентам (см. Рисунок 3.2). Вероятно, что скорость улучшения этих двигателей может продолжаться примерно на 7 процентов в десятилетие в течение следующих нескольких десятилетий при условии достаточных инвестиций в технологии. Потенциал общего улучшения лучше всего рассматривать с точки зрения составляющих КПД: термодинамической эффективности двигателя и тягового КПД движителя.

      Как отмечалось выше, неясно, насколько близко к теоретическим пределам может быть возможно создание газовой турбины для коммерческого самолета, учитывая важные ограничения авиации в отношении безопасности, веса, надежности и стоимости.Несколько авторов рассмотрели вопрос о практических пределах для газовых турбин простого цикла с учетом потенциала новых материалов, архитектур двигателей и технологий компонентов. Их оценки индивидуальных пределов термодинамического и пропульсивного КПД несколько различаются (и могут по-разному разделить потери между термодинамическим и пропульсивным КПД), но они согласны с тем, что улучшение общего КПД на 30-35 процентов по сравнению с лучшими двигателями сегодня может быть достигнуто.Как показано на Рисунке 3.7, термодинамический КПД двигателя может составлять 65-70 процентов, а тяговый КПД — 90-95 процентов.

      Газотурбинные двигатели

      нуждаются в значительном улучшении, при этом общий КПД повышается на 30 или более процентов по сравнению с лучшими двигателями, находящимися в эксплуатации на сегодняшний день. Улучшения будут происходить за счет множества относительно небольших приращений, а не одной прорывной технологии.

      Некоторые исследования показывают, что улучшение характеристик турбомашин и снижение потерь на охлаждение может улучшить термодинамический КПД на 19 процентов и 6 процентов соответственно. 3 Такой значительный выигрыш не достигается простым внедрением новой технологии в существующие двигатели. Скорее, это требует оптимизации цикла с учетом конкретных уровней рабочих характеристик компонентов, температурных возможностей и охлаждения. Практические циклы с промежуточным охлаждением или рекуперацией могут повысить эффективность еще на 4. 4 Усовершенствованные вентиляторы и гребные винты также могут повысить эффективность тяги на 10 процентов. 5 Конечно, практические ограничения тягового КПД не могут быть рассмотрены только на уровне двигателя без ссылки на конфигурацию самолета и интеграцию силовой установки, как обсуждалось в главе 2.

      Подводя итог, можно сказать, что авиационные газотурбинные двигатели имеют значительные возможности для усовершенствования, с потенциалом повышения общего КПД на 30 или более процентов по сравнению с лучшими двигателями, находящимися в эксплуатации на сегодняшний день, при этом потенциал улучшения пропульсивного КПД примерно вдвое превышает термодинамический КПД. Этот уровень производительности потребует множества технологических усовершенствований и будет происходить в виде ряда относительно небольших приращений, несколько процентов или меньше, а не за счет одной прорывной технологии.В следующем разделе обсуждаются многие из этих технологий.

      ___________________

      2 Общий коэффициент давления — это отношение давления на выходе компрессора к давлению на входе компрессора.

      3 D.K. Холл, 2011 г., «Пределы производительности осевых ступеней турбомашин», М.С. диссертация, Массачусетский технологический институт, Кембридж, Массачусетс,

      4 Дж. Уурр, 2013, «Будущие архитектуры и технологии гражданских авиадвигателей», представленный на 10-й Европейской конференции по турбомашинному оборудованию, http: // www.etc10.eu/mat/Whurr.pdf.

      5 Д. Карлсон, 2009, «Возрождение двигателей: новые циклы, новые архитектуры и возможности для развития рабочей силы», представленный на 19-й конференции ISABE Международного общества дыхательных двигателей, Монреаль, Канада.

      Газотурбинный двигатель | Британника

      Полная статья

      Газотурбинный двигатель , любой двигатель внутреннего сгорания, использующий газ в качестве рабочего тела, используемого для вращения турбины.Термин также обычно используется для описания полного двигателя внутреннего сгорания, состоящего, по меньшей мере, из компрессора, камеры сгорания и турбины.

      Общие характеристики

      Полезная работа или тяга может быть получена от газотурбинного двигателя. Он может приводить в действие генератор, насос или воздушный винт или, в случае чисто реактивного авиационного двигателя, развивать тягу, ускоряя поток выхлопных газов турбины через сопло. Такой двигатель, который при той же мощности намного меньше и легче поршневого двигателя внутреннего сгорания, может производить большую мощность.Поршневые двигатели зависят от движения поршня вверх и вниз, которое затем должно быть преобразовано во вращательное движение с помощью механизма коленчатого вала, в то время как газовая турбина передает мощность вращающегося вала напрямую. Хотя концептуально газотурбинный двигатель представляет собой простое устройство, компоненты для эффективного агрегата должны быть тщательно спроектированы и изготовлены из дорогостоящих материалов из-за высоких температур и напряжений, возникающих во время работы. Таким образом, установки газотурбинных двигателей обычно ограничиваются крупными установками, где они становятся рентабельными.

      Циклы газотурбинного двигателя

      Большинство газовых турбин работают в открытом цикле, в котором воздух забирается из атмосферы, сжимается в центробежном или осевом компрессоре, а затем подается в камеру сгорания. Здесь топливо добавляется и сжигается при практически постоянном давлении с частью воздуха. Дополнительный сжатый воздух, который обходится вокруг секции горения и затем смешивается с очень горячими газами сгорания, необходим для поддержания температуры на выходе из камеры сгорания (фактически, на входе в турбину) на достаточно низком уровне, чтобы турбина могла работать непрерывно.Если установка должна производить мощность на валу, продукты сгорания (в основном воздух) расширяются в турбине до атмосферного давления. Большая часть мощности турбины требуется для работы компрессора; только остальная часть доступна для обеспечения работы вала генератора, насоса или другого устройства. В реактивном двигателе турбина предназначена для обеспечения мощности, достаточной для привода компрессора и вспомогательных устройств. Затем поток газа выходит из турбины с промежуточным давлением (выше местного атмосферного давления) и проходит через сопло для создания тяги.

      В первую очередь рассматривается идеализированный газотурбинный двигатель, работающий без потерь по этому простому циклу Брайтона. Если, например, воздух поступает в компрессор при 15 ° C и атмосферном давлении и сжимается до одного мегапаскаль, он затем поглощает тепло от топлива при постоянном давлении до тех пор, пока температура не достигнет 1100 ° C, прежде чем расширится через турбину обратно до атмосферного. давление. Этот идеализированный блок потребует выходной мощности турбины 1,68 киловатт на каждый киловатт полезной мощности с 0.68 киловатт потребляется для работы компрессора. Тепловой КПД установки (чистая произведенная работа, разделенная на энергию, добавленную через топливо) составит 48 процентов.

      Получите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту. Подпишитесь сейчас

      Фактическая производительность в простом разомкнутом цикле

      Если для агрегата, работающего в пределах одного и того же давления и температуры, компрессор и турбина имеют КПД только на 80 процентов (, то есть , работа идеального компрессора равна 0.В 8 раз больше фактической работы, в то время как фактическая мощность турбины в 0,8 раза больше идеальной мощности), ситуация кардинально меняется, даже если все остальные компоненты остаются идеальными. На каждый киловатт производимой полезной мощности турбина теперь должна производить 2,71 киловатт, а работа компрессора становится 1,71 киловатт. Тепловой КПД снижается до 25,9 процента. Это демонстрирует важность высокоэффективных компрессоров и турбин. Исторически сложность разработки эффективных компрессоров, даже более эффективных, чем эффективные турбины, задерживала разработку газотурбинного двигателя.Современные агрегаты могут иметь КПД компрессора 86–88 процентов и КПД турбины 88–90 процентов при проектных условиях.

      КПД и выходную мощность можно увеличить за счет повышения температуры на входе в турбину. Однако все материалы теряют прочность при очень высоких температурах, а поскольку лопатки турбины движутся с высокой скоростью и подвергаются серьезным центробежным напряжениям, температура на входе в турбину выше 1100 ° C требует специального охлаждения лопаток. Можно показать, что для каждой максимальной температуры на входе в турбину существует также оптимальное соотношение давлений.Современные авиационные газовые турбины с охлаждением лопаток работают при температурах на входе в турбину выше 1370 ° C и при соотношении давлений около 30: 1.

      Промежуточное охлаждение, повторный нагрев и регенерация

      В авиационных газотурбинных двигателях необходимо обращать внимание на вес и диаметр. Это не позволяет добавлять дополнительное оборудование для повышения производительности. Соответственно, двигатели коммерческих самолетов работают по простому циклу Брайтона, идеализированному выше. Эти ограничения не применяются к стационарным газовым турбинам, в которые могут быть добавлены компоненты для повышения эффективности.Усовершенствования могут включать (1) уменьшение работы сжатия за счет промежуточного охлаждения, (2) увеличение мощности турбины за счет повторного нагрева после частичного расширения или (3) уменьшение расхода топлива за счет регенерации.

      Первое усовершенствование будет включать сжатие воздуха при почти постоянной температуре. Хотя это не может быть достигнуто на практике, это можно приблизить с помощью промежуточного охлаждения (, т.е. путем сжатия воздуха в два или более этапов и его водяного охлаждения между этапами до его начальной температуры).Охлаждение уменьшает объем обрабатываемого воздуха и, соответственно, необходимую работу по сжатию.

      Второе усовершенствование включает повторный нагрев воздуха после частичного расширения через турбину высокого давления во втором наборе камер сгорания перед подачей его в турбину низкого давления для окончательного расширения. Этот процесс аналогичен повторному нагреву, используемому в паровой турбине.

      Оба подхода требуют значительного дополнительного оборудования и используются реже, чем третье улучшение.Здесь горячие выхлопные газы турбины проходят через теплообменник или регенератор для повышения температуры воздуха, выходящего из компрессора перед сгоранием. Это уменьшает количество топлива, необходимое для достижения желаемой температуры на входе в турбину. Однако повышение эффективности связано со значительным увеличением начальной стоимости и будет экономичным только для агрегатов, которые работают почти непрерывно.

      Основы турбокомпрессора

      Основы турбокомпрессора

      Ханну Яэскеляйнен, Магди К.Хаир

      Это предварительный просмотр статьи, ограниченный некоторым исходным содержанием. Для полного доступа требуется подписка DieselNet.
      Пожалуйста, войдите в систему , чтобы просмотреть полную версию этого документа.

      Abstract : Турбокомпрессоры — это центробежные компрессоры, приводимые в действие турбиной выхлопного газа и используемые в двигателях для повышения давления наддувочного воздуха. Производительность турбокомпрессора влияет на все важные параметры двигателя, такие как экономия топлива, мощность и выбросы. Прежде чем переходить к более подробному обсуждению специфики турбокомпрессора, важно понять ряд фундаментальных концепций.

      Конструкция турбокомпрессора

      Турбокомпрессор состоит из колеса компрессора и колеса турбины выхлопного газа, соединенных сплошным валом и используемого для повышения давления всасываемого воздуха двигателя внутреннего сгорания. Турбина выхлопного газа извлекает энергию из выхлопного газа и использует ее для привода компрессора и преодоления трения. В большинстве автомобильных применений и компрессор, и турбинное колесо являются радиальными. В некоторых приложениях, таких как средне- и низкооборотные дизельные двигатели, можно использовать колесо турбины с осевым потоком вместо турбины с радиальным потоком.Поток газов через типичный турбокомпрессор с радиальным компрессором и турбинными колесами показан на Рисунке 1 [482] .

      Рисунок 1 . Конструкция турбокомпрессора и расход газов

      (Источник: Schwitzer)

      Центральный корпус. Общий вал турбина-компрессор поддерживается системой подшипников в центральном корпусе (корпусе подшипника), расположенном между компрессором и турбиной (Рисунок 2). Узел колеса вала (SWA) относится к валу с прикрепленными колесами компрессора и турбины, т.е.е., вращающийся узел. Узел вращения центрального корпуса (CHRA) относится к SWA, установленному в центральном корпусе, но без корпусов компрессора и турбины. Центральный корпус обычно отлит из серого чугуна, но в некоторых случаях может использоваться и алюминий. Уплотнения предотвращают попадание масла в компрессор и турбину. Турбокомпрессоры для систем с высокой температурой выхлопных газов, таких как двигатели с искровым зажиганием, также могут иметь охлаждающие каналы в центральном корпусе.

      Рисунок 2 . Турбокомпрессор в разрезе

      Вид в разрезе турбонагнетателя отработавших газов бензинового двигателя, показывающий колесо компрессора (слева) и колесо турбины (справа). Подшипниковая система состоит из упорного подшипника и двух полностью плавающих опорных подшипников. Обратите внимание на охлаждающие каналы.

      (Источник: BorgWarner)

      Подшипники турбокомпрессора

      Подшипники. Система подшипников турбонагнетателя выглядит простой по конструкции, но она играет ключевую роль в ряде важных функций.К наиболее важным из них относятся: контроль радиального и осевого движения вала и колес и минимизация потерь на трение в подшипниковой системе. Подшипниковым системам уделяется значительное внимание из-за их влияния на трение турбокомпрессора и его влияние на топливную экономичность двигателя.

      За исключением некоторых крупных турбонагнетателей для тихоходных двигателей, подшипники, поддерживающие вал, обычно расположены между колесами в выступе. Эта гибкая конструкция ротора гарантирует, что турбокомпрессор будет работать выше своей первой и, возможно, второй критических скоростей, и, следовательно, может подвергаться динамическим условиям ротора, таким как завихрение и синхронная вибрация.

      Уплотнения. Уплотнения расположены на обоих концах корпуса подшипника. Эти уплотнения представляют собой сложную конструктивную проблему из-за необходимости поддерживать низкие потери на трение, относительно больших перемещений вала из-за зазора в подшипниках и неблагоприятных градиентов давления в некоторых условиях.

      Эти уплотнения в первую очередь служат для предотвращения попадания всасываемого воздуха и выхлопных газов в центральный корпус. Давление во впускной и выпускной системах обычно выше, чем в центральном корпусе турбокомпрессора, который обычно находится на уровне давления в картере двигателя.По существу, они в первую очередь предназначены для уплотнения центрального корпуса, когда давление в центральном корпусе ниже, чем во впускной и выпускной системах. Эти уплотнения не предназначены для использования в качестве основного средства предотвращения утечки масла из центрального корпуса в выхлопную и воздушную системы. Попадание масла в контакт с этими уплотнениями обычно предотвращается другими средствами, такими как масляные дефлекторы и вращающиеся пальцы.

      Уплотнения турбокомпрессора отличаются от мягких манжетных уплотнений, которые обычно используются во вращающемся оборудовании, работающем при гораздо более низких скоростях и температурах.Уплотнение с поршневым кольцом — это один из наиболее часто используемых типов уплотнений. Он состоит из металлического кольца, внешне похожего на поршневое кольцо. Уплотнение остается неподвижным при вращении вала. Иногда используются уплотнения лабиринтного типа. Обычно уплотнения вала турбонагнетателя не предотвращают утечку масла, если перепад давления меняется на противоположный, так что давление в центральном корпусе выше, чем во впускной или выпускной системах.

      ###

      Турбины — обзор | Темы ScienceDirect

      Компрессоры и турбины

      Компоненты турбины и компрессора соединены валом, поскольку первый приводит в движение второй.Одновальная газовая турбина имеет только один вал, соединяющий компоненты компрессора и турбины. Двухконтурная газовая турбина имеет два концентрических вала, более длинный соединяет компрессор низкого давления с турбиной низкого давления (низкий золотник), которая вращается внутри более короткого вала большего диаметра (например, см. Рисунок 6 ( б) и 6 (в) ). Последний соединяет турбину высокого давления с компрессором более высокого давления (высокий золотник), который вращается с более высокими скоростями, чем нижний золотник.Двигатель с тремя золотниками будет иметь третий золотник компрессора и турбины среднего давления.

      Компрессоры газовых турбин могут быть центробежными, осевыми или их комбинацией. Центробежные компрессоры (радиальный отток) надежны, обычно дешевле и ограничены соотношением давлений 6 или 7: 1. Они используются в первых газовых турбинах или в современных газовых турбинах меньшего размера.

      Более эффективный осевой компрессор с большей производительностью используется на большинстве газовых турбин (например, , рисунки 2, и , 3, ).Осевой компрессор состоит из ряда ступеней, каждая из которых состоит из ряда вращающихся лопастей (аэродинамических профилей) и ряда неподвижных лопаток (называемых статорами), сконфигурированных таким образом, чтобы поток газа сжимался (неблагоприятный или неблагоприятный градиент давления), как он проходит через каждую стадию. Было сказано, что работа компрессора может остановиться на метафорической скале, и эта скала называется стойлом. При работе и конструкции компрессора необходимо соблюдать осторожность, чтобы избежать условий, которые приводят к остановке лопастей или разделению потока.Коллективное разделение лопаток может привести к остановке компрессора или помпажу, что проявляется в нестабильности потока газа через всю газовую турбину.

      Турбины, как правило, легче проектировать и эксплуатировать, чем компрессоры, поскольку поток расширяется с общим благоприятным градиентом давления. Турбины с осевым потоком (, рис. 2, и , 3, ) потребуют меньшего количества ступеней, чем осевой компрессор, при той же величине изменения давления. Есть несколько газовых турбин меньшего размера, в которых используются центробежные турбины (радиальный приток), но в большинстве используются осевые турбины (например.г., Фигуры 2 и 3 ).

      Конструкция и изготовление турбины осложняются необходимостью обеспечить долговечность компонентов турбины в потоке горячего газа. Проблема обеспечения долговечности особенно важна на первой ступени турбины, где температура наиболее высока. Необходимо использовать специальные материалы и сложные схемы охлаждения, чтобы профили турбины из металлических сплавов, которые размягчались или плавились при 1800–2000 ° F (982–1093 ° C), могли выжить в потоках газа с температурами до T 3 = 3600 ° F (1982 ° C), на военных реактивных двигателях.

      Двигатели

      Что такое аэронавтика? | Динамика полета | Самолеты | Двигатели | История полета | Какие такое UEET?
      Словарь | Веселье и игры | Образовательные ссылки | Урок ланы | Индекс сайта | Дом

      Двигатели

      Как работает реактивный двигатель?


      НОВИНКА!
      Видео «Как работает реактивный двигатель».

      Мы считаем само собой разумеющимся, насколько легко самолет весом более половины миллион фунтов отрывается от земли с такой легкостью. Как это бывает? Ответ прост. Это двигатели.

      Позвольте Терезе Бенио из NASA Glenn Research Center объяснить подробнее …

      Как показано на НАСА Пункт назначения завтра.


      Реактивные двигатели перемещают самолет вперед с большой силой, создаваемой огромная тяга и заставляет самолет лететь очень быстро.

      Все реактивные двигатели, которые еще называют газовые турбины, работают по тому же принципу. Двигатель всасывает воздух спереди с помощью вентилятора. Компрессор повышает давление воздуха. Компрессор сделан с множеством лезвий, прикрепленных к валу. Лезвия вращаются на высокой скорости и сжимают или сжимают воздух. Сжатый затем воздух распыляется с топливом, и электрическая искра зажигает смесь. В горящие газы расширяются и выбрасываются через сопло в задней части двигателя.Когда струи газа летят назад, двигатель и самолет движутся вперед. Когда горячий воздух попадает в сопло, он проходит через другую группу лопастей. называется турбина. Турбина прикреплена к тому же валу, что и компрессор. Вращение турбины вызывает вращение компрессора.

      На изображении ниже показано, как воздух проходит через двигатель. Воздух проходит ядро двигателя, а также вокруг ядра.Это вызывает некоторую часть воздуха чтобы было очень жарко, а некоторым было прохладнее. Затем более холодный воздух смешивается с горячим воздух на выходе из двигателя.

      Это изображение того, как воздух проходит через двигатель

      Что такое тяга?

      Тяга это передовая сила, которая толкает двигатель и, следовательно, самолет вперед. Сэр Исаак Ньютон обнаружил, что «каждому действию соответствует и противоположная реакция ». Двигатель использует этот принцип. Двигатель принимает в большом объеме воздуха. Воздух нагревается, сжимается и замедляется. Воздух проходит через множество вращающихся лопастей. Смешивая этот воздух со струей топлива, температура воздуха может достигать трех тысяч градусов. В мощность воздуха используется для вращения турбины. Наконец, когда воздух уходит, он выталкивает назад из двигателя.Это заставляет самолет двигаться вперед.

      Детали реактивного двигателя

      Поклонник — Вентилятор — это первый компонент в ТРДД. Большой вращающийся вентилятор всасывает большое количество воздуха. Большинство лезвий Вентиляторы изготовлены из титана. Затем он ускоряет этот воздух и разбивает его на две части. Одна часть продолжается через «ядро» или центр двигателя, где на него действуют другие компоненты двигателя.

      Вторая часть «в обход» ядра двигателя. Проходит через воздуховод который окружает ядро ​​к задней части двигателя, где он производит большую часть сила, которая толкает самолет вперед. Этот более прохладный воздух помогает успокоить двигатель, а также добавление тяги к двигателю.

      Компрессор — Компрессор первый компонент в ядре двигателя. Компрессор состоит из вентиляторов с множеством лопастей. и прикреплен к валу.Компрессор сжимает попадающий в него воздух в постепенно уменьшаются площади, что приводит к увеличению давления воздуха. Этот приводит к увеличению энергетического потенциала воздуха. Сдавленный воздух попадает в камеру сгорания.

      Камера сгорания — В камере сгорания воздух перемешивается с топливом, а затем воспламеняется. Имеется до 20 форсунок для впрыска топлива. воздушный поток. Смесь воздуха и топлива загорается.Это обеспечивает высокий температура, высокоэнергетический воздушный поток. Топливо горит вместе с кислородом в сжатом состоянии. воздух, производящий горячие расширяющиеся газы. Внутри камеры сгорания часто делают из керамических материалов для создания термостойкой камеры. Жара может достигать 2700 °.

      Турбина — Приближается высокоэнергетический воздушный поток из камеры сгорания попадает в турбину, в результате чего лопатки турбины вращаются. Турбины соединены валом для вращения лопаток в компрессоре и для вращения впускного вентилятора спереди.Это вращение забирает некоторую энергию из поток высокой энергии, который используется для привода вентилятора и компрессора. Газы вырабатываемые в камере сгорания движутся через турбину и раскручивают ее лопатки. Турбины реактивного самолета вращаются тысячи раз. Они закреплены на валах между которыми установлено несколько комплектов шарикоподшипников.

      Сопло — Форсунка — вытяжной канал двигатель. Это часть двигателя, которая на самом деле создает тягу для самолет.Поток воздуха с пониженным энергопотреблением, который проходил через турбину, в дополнение к более холодный воздух, проходящий мимо сердечника двигателя, создает силу при выходе из сопло, которое толкает двигатель и, следовательно, самолет вперед. Комбинация горячего и холодного воздуха выбрасывается и производит выхлоп, который вызывает прямую тягу. Соплу может предшествовать смеситель , который сочетает в себе высокотемпературный воздух, исходящий из сердечника двигателя, с более низкая температура воздуха, обводимого вентилятором.Миксер помогает сделать двигатель тише.

      Первый реактивный двигатель — А Краткая история первых двигателей

      Сэр Исаак Ньютон в 18 веке был первым предположил, что взрыв, направленный назад, может привести в движение машину вперед с большой скоростью. Эта теория была основана на его третьем законе движение. Когда горячий воздух проходит через сопло назад, самолет движется вперед.

      Анри Жиффар построил дирижабль, который приводился в движение первым авиадвигателем — паровым двигателем мощностью три лошадиные силы. Это было очень тяжелый, слишком тяжелый, чтобы летать.

      В 1874 году Феликс де Темпл построил моноплан. который пролетел всего лишь короткий прыжок с холма с помощью угольного парового двигателя.

      Отто Даймлер , в конце 1800-х изобрел первый бензиновый двигатель.

      В 1894 году американец Хирам Максим пытался привести свой трехместный биплан в движение двумя угольными паровыми двигателями.Это только пролетел несколько секунд.

      Первые паровые машины приводились в действие нагретым углем и, как правило, слишком тяжелый для полета.

      Американец Сэмюэл Лэнгли сделал модель самолетов которые приводились в действие паровыми двигателями. В 1896 году он успешно пилотировал беспилотный самолет с паровым двигателем, получивший название Aerodrome . Он пролетел около 1 мили, прежде чем выдохся. Затем он попытался построить полную размерный самолет Aerodrome A, с газовым двигателем.В 1903 г. разбился сразу после спуска с плавучего дома.

      В 1903 году братья Райт летал, Flyer , с бензиновым двигателем мощностью 12 лошадиных сил. двигатель.

      С 1903 года, года первого полета братьев Райт, до конца 1930-х гг. газовый поршневой двигатель внутреннего сгорания с воздушным винтом был единственное средство, используемое для приведения в движение самолетов.

      Это был Фрэнк Уиттл , британский пилот, который разработал и запатентовал первый турбореактивный двигатель в 1930 году.Двигатель Уиттла впервые успешно полетел в мае 1941 года. Этот двигатель имел многоступенчатый компрессор и систему внутреннего сгорания. камера, одноступенчатая турбина и сопло.

      В то время, когда Уиттл работал в Англии, Ганс фон Охайн работал над подобным дизайном в Германии. Первый самолет, который успешно использовать газотурбинный двигатель был немецкий Heinkel He 178, август 1939 года. Это был первый в мире турбореактивный двигатель. полет.

      General Electric построила первый американский реактивный двигатель для ВВС США Реактивный самолет . Опытный самолет ХР-59А впервые поднялся в воздух в октябре 1942 года.

      Типы реактивных двигателей

      Турбореактивные двигатели

      Основная идея турбореактивный двигатель это просто.Воздух забирается из отверстия в передней части двигателя сжимается до 3-12 раз от исходного давления в компрессоре. Топливо добавляется в воздух и сжигается в камере сгорания, чтобы повысить температуру жидкой смеси примерно до 1100-1300 ° F. Образующийся горячий воздух проходит через турбину, которая приводит в действие компрессор. Если турбина и компрессор эффективны, давление на выходе из турбины будет почти вдвое выше атмосферного давления, и это избыточное давление отправляется к соплу для создания высокоскоростного потока газа, создающего тягу.Существенного увеличения тяги можно добиться, используя форсаж. Это вторая камера сгорания, расположенная после турбины и перед сопло. Форсажная камера увеличивает температуру газа перед соплом. Результатом этого повышения температуры является повышение температуры примерно на 40 процентов. по тяге на взлете и гораздо больший процент на высоких скоростях, когда самолет в воздухе.

      Турбореактивный двигатель — реактивный двигатель.В реактивном двигателе расширяющиеся газы сильно надавите на переднюю часть двигателя. Турбореактивный двигатель всасывает воздух и сжимает или сжимает его. Газы проходят через турбину и заставляют ее вращаться. Эти газы отскочить назад и выстрелить из задней части выхлопной трубы, толкая самолет вперед.

      Изображение турбореактивного двигателя

      Турбовинтовые

      А турбовинтовой двигатель представляет собой реактивный двигатель, прикрепленный к пропеллеру.Турбина на спина поворачивается горячими газами, и это вращает вал, который приводит в движение пропеллер. Некоторые небольшие авиалайнеры и транспортные самолеты оснащены турбовинтовыми двигателями.

      Как и турбореактивный, турбовинтовой двигатель состоит из компрессора, камеры и турбины, давление воздуха и газа используется для запуска турбины, которая затем создает мощность для привода компрессора. По сравнению с турбореактивным двигателем, турбовинтовой двигатель имеет лучшую тяговую эффективность на скоростях полета ниже примерно 500 миль в час.Современные турбовинтовые двигатели оснащены гребными винтами, которые иметь меньший диаметр, но большее количество лопастей для эффективной работы на гораздо более высоких скоростях полета. Чтобы приспособиться к более высоким скоростям полета, лопасти имеют форму ятагана со стреловидными передними кромками на концах лопастей. Двигатели с такими винтами называются пропеллеры , пропеллеры .

      Изображение турбовинтового двигателя

      Турбовентиляторы

      А турбовентиляторный двигатель имеет большой вентилятор спереди, который всасывает воздух.Большая часть воздуха обтекает двигатель снаружи, что делает его тише. и дает больше тяги на низких скоростях. Большинство современных авиалайнеров оснащены двигателями турбовентиляторными двигателями. В турбореактивном двигателе весь воздух, поступающий во впускное отверстие, проходит через газогенератор, состоящий из компрессора, камеры сгорания и турбина. В турбовентиляторном двигателе только часть поступающего воздуха попадает в камера сгорания. Остальное проходит через вентилятор или компрессор низкого давления, и выбрасывается непосредственно в виде «холодной» струи или смешивается с выхлопом газогенератора. для получения «горячей» струи.Целью такой системы байпаса является увеличение тяга без увеличения расхода топлива. Это достигается за счет увеличения общий массовый расход воздуха и снижение скорости при той же общей подаче энергии.

      Изображение турбовентиляторного двигателя

      Турбовалы

      Это еще одна разновидность газотурбинного двигателя, который работает как турбовинтовой. система.Он не управляет пропеллером. Вместо этого он обеспечивает питание вертолета. ротор. Турбовальный двигатель спроектирован таким образом, чтобы скорость вертолета ротор не зависит от скорости вращения газогенератора. Это позволяет скорость ротора должна оставаться постоянной, даже если скорость генератора варьируется, чтобы регулировать количество производимой мощности.

      Изображение турбовального двигателя

      ПВРД

      г. ПВРД — это Самый простой реактивный двигатель и не имеет движущихся частей.Скорость реактивного «тарана» или нагнетает воздух в двигатель. По сути, это турбореактивный двигатель, в котором вращающийся оборудование было опущено. Его применение ограничено тем, что его степень сжатия полностью зависит от скорости движения. ПВРД не развивает статического электричества. тяга и тяга вообще очень маленькая ниже скорости звука. Как следствие, ПВРД требует некоторой формы вспомогательного взлета, например другого самолета. Он использовался в основном в ракетных комплексах.Космические аппараты используют это тип струи.

      Изображение ПВРД

      Наверх

      Что такое аэронавтика? | Динамика полета | Самолеты | Двигатели | История полета | Что такое UEET?
      Словарь | Веселье и игры | Образовательные ссылки | Урок Планы | Индекс сайта | Дом

      Стационарные газовые турбины и турбины внутреннего сгорания: новые стандарты производительности (NSPS)

      На этой странице:

      Сводка правил

      Стационарные турбины внутреннего сгорания — это двигатель внутреннего сгорания, состоящий из трех основных секций.Первая секция, компрессор, всасывает воздух в двигатель, нагнетает его и подает в камеру сгорания. Топливо смешивается со сжатым воздухом, и смесь сжигается в камере сгорания. При сгорании образуется высокотемпературный газовый поток под высоким давлением, который входит и расширяется через последнюю секцию, секцию турбины. Когда горячий газ сгорания расширяется через секцию турбины, он вращает вращающиеся лопасти, которые вращают вал. Вращающиеся лопасти приводят в действие компрессор для втягивания большего количества сжатого воздуха в секцию сгорания и либо вращают генератор для выработки электричества, либо механический привод (например.г., компрессор).

      Выхлопные газы турбины достаточно горячие, несколько сотен градусов, для получения дополнительной полезной мощности. Комбинированные и комбинированные теплоэнергетические установки используют парогенераторы-утилизаторы (HRSG) для производства пара из тепловой энергии в выхлопе турбины. Этот пар можно использовать либо для производства дополнительной электроэнергии, либо для прямого нагрева.

      Новые стандарты производительности (NSPS) для стационарных турбин внутреннего сгорания изложены в Своде федеральных нормативных актов в соответствии с 40 CFR Part 60 Subparts GG и KKKK.Подчасть GG охватывает турбинные двигатели, строительство которых началось после 3 октября 1977 г. и до 18 февраля 2005 г. Подраздел KKKK охватывает как газотурбинный двигатель внутреннего сгорания, так и любой связанный с ним парогенератор с рекуперацией тепла для агрегатов, строительство которых началось после 18 февраля 2005 г. Основные загрязнители EPA регулируется из этих источников, включая оксиды азота (NOx) и диоксид серы (SO 2 ).

      История правил

      29.08.2012 — Предлагаемое правило (стационарные газовые турбины и стационарные турбины внутреннего сгорания, части GG и KKKK)

      20.03.2009 — Прямое окончательное правило (стационарные турбины внутреннего сгорания, подраздел KKKK)

      07/06/2006 — Окончательное правило (стационарные турбины внутреннего сгорания, подраздел KKKK)

      24.02.2006 — Предлагаемое правило и прямое окончательное правило (стационарные газовые турбины, подраздел GG)

      18.02.2005 — Предлагаемое правило (стационарные турбины внутреннего сгорания, подраздел KKKK)

      08.07.2004 — Окончательное правило; поправки (Стационарные газовые турбины, подраздел GG)

      28.05.2003 — Отмена прямого окончательного правила (стационарные газовые турбины, подраздел GG)

      14.04.2003 — Предлагаемое правило и прямое окончательное правило (стационарные газовые турбины, подраздел GG)

      05.11.1987 — Окончательное правило; коррекция (Стационарные газовые турбины, подраздел GG)

      27.01.1982 — Окончательное правило (стационарные газовые турбины, подраздел GG)

      15.04.1981 — Предлагаемое правило (стационарные газовые турбины, подраздел GG)

      10.09.1979 — Окончательное правило (стационарные газовые турбины, подраздел GG)

      10/03/1977 — Предлагаемое правило (стационарные газовые турбины, подраздел GG)

      Дополнительные ресурсы

      Ответ на комментарии общественности о предлагаемых стандартах характеристик стационарных газовых турбин (февраль 2006 г.)

      Анализ экономического воздействия стационарных турбин внутреннего сгорания NSPS: Заключительный отчет (февраль 2006 г.)

      Анализ экономического воздействия предлагаемых стационарных газовых турбин NSPS: окончательный отчет (февраль 2005 г.)

      Просмотрите сопроводительные документы в папке списка, чтобы найти дополнительные документы, связанные с правилами.

      Связанные правила

      Стационарные турбины внутреннего сгорания: национальные стандарты выбросов опасных веществ, загрязняющих воздух (NESHAP)

      Документ по альтернативным методам контроля: Выбросы NOx от стационарных газовых турбин

      .

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *