Общие сведения о двигателях воздушных судов

1.

Раздел 1. Общие сведения о двигателях воздушных судов
1.1 Основные типы, принцип действия и области применения реактивных двигателей.
Реактивные двигатели – это двигатели внутреннего сгорания, в которых химическая
энергия топлива преобразуется в кинетическую энергию газовой струи, вытекающей
из двигателя, а получающаяся при этом сила реакции используется непосредственно
как движущая сила – тяга.
Реактивный двигатель - двигатель, создающий необходимую для движения силу
тяги посредством преобразования внутренней энергии топлива в кинетическую
энергию реактивной струи рабочего тела.
Для всех реактивных двигателей общим является то, что в процессе сгорания
топлива и с последующим преобразованием потенциальной энергии продуктов
сгорания в кинетическую происходит ускорение потока газов, и таким образом
возникает тяга.
Сила тяги (кг) является основной характеристикой двигателя.

2.

3.

4.

Группы и классы реактивных двигателей.
Все реактивные двигатели подразделяют на 3 группы:
• жидкостные
• пороховые
• воздушно-реактивные
Так же существует два основных класса реактивных двигателей:
• Воздушно-реактивные двигатели — тепловые двигатели, которые используют энергию окисления
горючего кислородом воздуха, забираемого из атмосферы. Рабочее тело этих двигателей представляет
собой смесь продуктов горения с остальными компонентами забранного воздуха.
• Ракетные двигатели — содержат все компоненты рабочего тела на борту и способны работать в
любой среде, в том числе и в безвоздушном пространстве.
Виды реактивных двигателей.
-Ракетные
-Пороховые
-Жидкостной ракетный
-Воздушно-реактивные двигатели
-Прямоточный воздушно-реактивный
-Пульсирующий воздушно-реактивный
-Турбореактивный и турбовинтовой

5.

Классификация реактивных двигателей

6.

1.2 Основные этапы создания авиационного двигателя. Общие технические
требования, предъявляемые к авиационным двигателям, пути их реализации.
При составлении технических требований учитывается назначение и условия
эксплуатации двигателя на летательном аппарате.
1. Требование к тяге (мощности). Величина тяги должна быть достаточной для
обеспечения необходимых условий полета при заданных климатических условиях.
Величина тяги задается потребителем и должна быть не менее заданной в процессе
всего периода эксплуатации двигателя.
2. Удельная масса проектируемого двигателя не должна превышать удельной массы
лучших по статистическим данным двигателей аналогичного типа. Снижение массы
двигателя, а следовательно, и удельной массы при заданной тяге достигается
несколькими путями. Один из них — выбор рациональной конструктивной схемы
двигателя и его основных узлов. Другим путем снижения массы двигателя является
повышение качества применяемых конструкционных материалов о большой величиной
удельной прочности, характеризующей отношение предела прочности материала к его
плотности.

7.

• Требования к авиационным двигателям
• Авиационные двигатели являются одним из самых важных компонентов воздушных судов. Они обеспечивают
необходимую тягу для поддержания полета и маневрирования самолета. Поэтому требования к авиационным
двигателям очень высоки и строги. Рассмотрим основные требования, которые предъявляются к ним:
• Надежность и безопасность
• Авиационные двигатели должны быть надежными и безопасными. Они должны работать без сбоев и отказов в
течение всего времени полета. Двигатели должны быть способны выдерживать экстремальные условия, такие как
высокие и низкие температуры, высокие перегрузки и вибрации. Кроме того, двигатели должны быть защищены от
возможных аварийных ситуаций, таких как пожары или взрывы.
• Эффективность и экономичность
• Авиационные двигатели должны быть эффективными и экономичными. Они должны обеспечивать достаточную
тягу для поддержания полета, но при этом потреблять минимальное количество топлива. Это позволяет увеличить
дальность полета и снизить затраты на топливо. Кроме того, двигатели должны быть легкими и компактными,
чтобы уменьшить вес самолета и увеличить его грузоподъемность.
• Простота обслуживания и долговечность
• Авиационные двигатели должны быть легкими в обслуживании и иметь долгий срок службы. Они должны быть
доступны для регулярного технического обслуживания и ремонта. Кроме того, двигатели должны быть
устойчивыми к износу и коррозии, чтобы обеспечить длительную и надежную работу.
• Экологическая безопасность
• Авиационные двигатели должны быть экологически безопасными. Они должны соответствовать строгим нормам и
стандартам по выбросам вредных веществ в атмосферу. Двигатели должны быть эффективными в сжигании
топлива и минимизировать выбросы оксидов азота, углекислого газа и других вредных веществ.
• Все эти требования являются основой для разработки и проектирования авиационных двигателей. Их выполнение
позволяет создать надежные, эффективные и безопасные двигатели, которые обеспечивают безопасность и
комфорт полета.

8.

• Требование к удельному расходу топлива имеет не менее важное значение, так как определяет
экономичность двигателя и соответственно основные характеристики летательного аппарата по
дальности и продолжительности полета. Конкретные величины удельного расхода топлива задаются
разработчиком летательного аппарата в зависимости от его назначения и предполагаемых
характеристик. Реализация этого требования заключается в соответствующем выборе параметров
рабочего процесса и конструктивных мерах повышения КПД узлов двигателя путем снижения
газодинамических и тепловых потерь по всему тракту двигателя. Нетрудно заметить, что при
снижении удельного расхода топлива, связанном с повышением параметров рабочего процесса и
усложнением конструкции двигателя, его удельная масса увеличивается.
• Требование к удельной тяге при заданной величине тяги означает для конструктора определение
габаритных размеров двигателя, связанное с расходом проходящего через него воздуха. Расход
воздуха не только определяет размеры и массу двигателя, но и влияет на размеры
воздухозаборника и массу силовой установки летательного аппарата. Чем больше удельная тяга, тем
меньшим может быть расход воздуха, а значит, масса и размеры двигателя и конструкций силовой
установки.
• Требование к производственной технологичности двигателя — это требование снижения его
стоимости путем снижения трудозатрат на изготовление, сборку и испытания.
• Коэффициент использования материала (КИМ), представляющий собой отношение массы готовой
детали к массе ее заготовки, является важным показателем технологичности ГТД. Значения КИМ
устанавливаются для двигателей (с тенденцией повышения) и отражаются в чертежах деталей
конкретной величиной коэффициента для нее.
• Требование надежности ГТД является одним из важнейших, так как от него зависит безопасность
полетов и безотказность выполнения заданий. Уровень надежности представляет собой один из
основных критериев качества двигателя. Надежность является комплексным свойством ГТД, в состав
которого входят безотказность, долговечность, сохраняемость и ремонтопригодность
двигателя. Ресурс двигателя задается при проектировании в зависимости от его назначения

9.

Основные принципы проектирования авиационных двигателей
• Принцип эффективности
• Авиационные двигатели должны быть максимально эффективными в использовании топлива. Это достигается путем
оптимизации процесса сжигания топлива, улучшения теплового КПД и снижения потерь энергии. Проектирование
двигателей должно учитывать эффективность работы на разных режимах полета и в различных условиях эксплуатации.
• Принцип надежности
• Авиационные двигатели должны быть надежными и обеспечивать безопасность полета. Это достигается путем
использования высококачественных материалов, тщательного контроля качества производства и строгих испытаний
перед выпуском двигателей на рынок. Проектирование должно учитывать возможные поломки и отказы, и
предусматривать меры по предотвращению аварийных ситуаций.
• Принцип безопасности
• Авиационные двигатели должны быть безопасными в эксплуатации. Это означает, что они должны быть защищены от
возгорания, взрыва и других аварийных ситуаций. Проектирование должно предусматривать системы пожаротушения,
системы аварийного отключения и другие меры безопасности.
• Принцип экологичности
• Авиационные двигатели должны быть экологически безопасными. Они должны соответствовать строгим нормам и
стандартам по выбросам вредных веществ в атмосферу. Двигатели должны быть эффективными в сжигании топлива и
минимизировать выбросы оксидов азота, углекислого газа и других вредных веществ.
• Принцип универсальности
• Авиационные двигатели должны быть универсальными и применимыми для различных типов воздушных судов. Они
должны быть способными работать в разных условиях полета, на разных высотах и скоростях. Проектирование должно
учитывать различные требования и особенности разных типов воздушных судов.
Все эти принципы являются основой для разработки и проектирования авиационных двигателей. Их выполнение позволяет создать надежные, эффективные и
безопасные двигатели, которые обеспечивают безопасность и комфорт полета.

10.

Особенности конструкции авиационных двигателей
Авиационные двигатели имеют ряд особенностей в своей конструкции, которые обеспечивают их работу в условиях
полета. Рассмотрим некоторые из них:
• Высокая надежность и безопасность
• Авиационные двигатели должны быть очень надежными и безопасными, так как от их работы зависит безопасность
полета. Они проходят строгие испытания и сертификацию, чтобы гарантировать их надежность и безопасность.
• Высокая эффективность
• Авиационные двигатели должны быть очень эффективными, чтобы обеспечивать достаточную тягу для полета. Они
должны иметь высокий уровень термодинамической эффективности, чтобы максимально использовать энергию топлива.
• Компактность и легкость
• Авиационные двигатели должны быть компактными и легкими, чтобы не увеличивать массу и габариты воздушного
судна. Они должны быть способными обеспечивать достаточную тягу при минимальном весе и объеме.
• Высокая температура работы
• Авиационные двигатели работают при очень высоких температурах, особенно внутри горячих секций. Это требует
использования специальных материалов и систем охлаждения, чтобы предотвратить перегрев и повреждение двигателя.
• Сложная система управления
• Авиационные двигатели имеют сложную систему управления, которая контролирует и регулирует их работу. Она
включает в себя системы контроля топлива, системы управления тягой, системы контроля температуры и давления, а
также системы диагностики и мониторинга.
• Высокая степень автоматизации
• Авиационные двигатели имеют высокую степень автоматизации, что позволяет им работать автономно и эффективно.
Они могут самостоятельно регулировать свою работу в зависимости от условий полета и требований пилота.
Все эти особенности конструкции авиационных двигателей позволяют им обеспечивать надежную и эффективную работу
в условиях полета. Они являются ключевым компонентом воздушных судов и играют важную роль в обеспечении
безопасности и комфорта полета.

11.

1.3. Устройство, параметры и эксплуатационные характеристики
турбореактивных двигателей. Абсолютные и удельные параметры ТРД.
Эксплуатационные характеристики ТРД.
Благодаря совместному взаимодействию этих
элементов, на выходе реактивного двигателя
образуется мощнейшая реактивная струя,
придающая объектам, на которых установлен
двигатель, высочайшую скорость.
Реактивный двигатель состоит из :
*компрессора, который засасывает в
двигатель поток воздуха;
*камеры внутреннего сгорания, где
происходит смешивание топлива с
воздухом, их горение;
*турбины – придает дополнительное
ускорение потоку тепловой энергии,
полученной в результате горения топлива
и воздуха;
*сопло, важнейший элемент, который
преобразует внутреннюю энергию в
«движущую силу» – кинетическую
энергию.