Санкт Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения Военная

Санкт – Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения Военная кафедра Цикл авиационного оборудования Основы авиационной техники Тема № 2 «Основы конструкции и технической эксплуатации авиационных двигателей» Лекция № 2: «Конструктивные схемы авиадвигателей» Санкт-Петербург 2011

Цели занятия: 1. Ознакомиться с историей создания авиационных двигателей. 2. Изучить основные требования, предъявляемые к авиационным двигателям при их конструировании и производстве. 3. Рассмотреть классификацию и области применения авиационных двигателей. 4. Изучить конструкцию, особенности и порядок работы авиационных газотурбинных двигателей.

Вопросы: 1) Классификация и конструктивные схемы авиационных двигателей. 2) Назначение, особенности конструкции и работы основных элементов газотурбинного двигателя.

Литература: 1) В. Ф. Павленко, А. А. Дьяченко, В. И. Жулев. Б. К. Колпаков, А. П. Назаров, В. А. Тихонравов, Боевая авиационная техника, М. , Воениздат, 1984 г. , стр. 144 -150. 2) Г. И. Житомирский, Конструкция самолётов. М. , Машиностроение, 1991 г. , стр. 349 -374.

Введение Николай Егорович Жуковский Борис Сергеевич Стечкин

Як-15 Миг-9 РД-10 РД-20

Як-23 Ла-15 РД-500 Миг-15 РД-45

Ту-114 Ан-22 НК-12 МВ

Ту-134 УБЛ Д-30 Ту-154 Ил-76

Вопрос 1. Классификация и конструктивные схемы авиационных двигателей. К авиадвигателям предъявляются следующие основные требования: Высокая удельная мощность (удельная тяга) Высокая экономичность Малая масса двигателя Малые габариты и объем двигателя Высокая надежность Высокая эксплуатационная и ремонтная технологичность Высокая контролепригодность

Р=G(c-υ) , (1) где Р — сила тяги, υ — скорость полёта, c — скорость истечения реактивной струи (относительно двигателя), G — секундный расход массы рабочего тела через двигатель. Очевидно, ВРД эффективен (создаёт тягу) только в случае, когда скорость истечения рабочего тела из сопла двигателя превышает скорость полёта: c > υ Сила тяги измеряется в килограмм-силах (кгс). Килограмм-сила примерно равна силе, с которой тело массой один килограмм давит на весы на поверхности Земли. 1 кгс = 9, 80665 ньютонов ≈ 10 Н 1 Н ≈ 0, 10197162 кгс ≈ 0, 1 кгс

Эффективность ВРД определяют несколько КПД. Эффективность ВРД как теплового двигателя определяет эффективный КПД двигателя: , (2) где Q 1 — количество теплоты отданное нагревателем, Q 2 — количество теплоты полученное холодильником. Эффективность ВРД как движителя определяет полётный или тяговый КПД: (3 ) Сравнивая формулы (1) и (3) можно прийти к выводу, что чем выше разница между скоростью истечения газов из сопла и скоростью полета, тем выше тяга двигателя и тем ниже полетный КПД.

По этой причине проектирование ВРД является компромиссом между создаваемой им тягой и его полетным КПД. Общий или полный КПД ВРД является произведением двух приведеных выше КПД: (4) Зависимость полётного КПД авиадвигателя от отношения

Классификация и области применения АД. Реактивные двигатели Ракетные двигатели (РД) Прямоточные Жидкостные (ЖРД) Твердотопливные (РДТТ) Ракетнопрямоточн ые (РПД) Ракетнотурбинные (РТД) Воздушно-реактивные двигатели(ВРД) Сверхзвуковы е (СПВРД) Гиперзвуковы е (ГПВРД) Турбопрямоточные (ТПД) Комбинированные Газотурбинные Турбореактивные (ТРД) Турбореактивные с форсажной камерой(ТРДФ) Двухконтурные (ТРДД) Двухконтурные с форсажной камерой(ТРДФ) Турбовинтовые (ТВД) Турбовальные (ТВа. Д)

Жидкостный РД

Х-22 «Буря» Х-22 на подвеске Ту-22 М 3

Твердотопливный РД

«воздух-поверхность» Х-25 Х-29 «воздух-воздух» Р-77 Р-37

Прямоточный ВРД

Х-31 ПКР Х-41 ПКР Х-61 «ЯХОНТ»

Области применения АД. 1. ТРД лучшие показатели экономичности имеют при скоростях полета более 1000— 1400 км/ч. 2. Область наивыгоднейшего применения ТРДД ограничена величиной скорости 1000— 1400 км/ч на высоте до 12— 16 км. 3. Для обеспечения полетов на сверхзвуковых скоростях (до М = 3, 0÷ 3, 5) и на больших высотах используются ТРДДФ и ТРДФ. 4. ТВД экономичнее двигателей других типов при полетах со скоростями до 850— 900 км/ч на высотах до 12— 14 км. 5. Турбовальные (ТВа. Д) применяются в вертолётах.

Вопрос 2. Назначение, особенности конструкции и работы основных элементов газотурбинного двигателя ВРД с центробежным компрессором

В настоящее время ВРД с центробежным компрессором применяются как ВСУ. Ка-50 Ми-8 МТВ Як-40 АИ-9 Ка-27

ВРД с осевым компрессором

ВРД с осевым компрессором РУ-19 -300 Ан-26 Ан-30 Ту-154 Ил-76 Т Ми-26 ТА-12 Ту-160

Двухконтурный ВРД

Двухконтурный ВРД А-50 Ту-134 Д-30 Ту-154 Ил-76

Турбовинтовой реактивный двигатель

Турбовинтовой реактивный двигатель Ан-12 Ил-22 АИ-20 Ан-26 Ан-30 АИ-24 Ан-22 Ту-95 НК-12

Турбовальный реактивный двигатель

Турбовальный реактивный двигатель Ми-8 МТВ Ми-28 Ка-50 ТВ 3 -117 Ка-52