Реактивные двигатели (Презентации лекций)

Московский государственный технический университет им. Н.Э. БауманаКафедра поршневых двигателей (Э2)Иллюстративный материал к учебному курсу«Энергетические машины и установки»РЕАКТИВНЫЕ ДВИГАТЕЛИМосква, 2015Реактивные двигателиGE90-115BЦикл Брайтона-ДжоуляКЛАССИФИКАЦИЯ РЕАКТИВНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙТурбовинтовой двигательодновальныйТурбовинтовой двигательдвухвальныйТурбовальный двигательТурбовентиляторный двигательОдноконтурный ТРДс осевым компрессоромОдноконтурный ТРДс форсажной камеройДвухконтурный ТРД (ТРДД)без смешения потоковДвухконтурный ТРД (ТРДД)со смешением потоковДвухконтурный ТРДс форсажной камеройДвухконтурный ТРДс форсажной камеройВК-1 - одновальный ТРД с одноступенчатым центробежным компрессороми одноступенчатой турбинойТяга, кНУдельный расход топлива, кг /Н часГабаритные размеры, ммдлинадиаметрМасса, кгРесурс двигателя, ч270,10726401270872200ПрименениеМиГ-15Двухконтурный ТРД АЛ-31Ф с форсажной камеройТяга, кНна максимальном нефорсированном режимена максимальном форсированном режимеУдельный расход топлива, кг /Н часна максимальном нефорсированном режимена максимальном форсированном режимеМах температура газов перед турбиной, КМаксимальная частота вращения, об/минРасход воздуха, кг/сГабаритные размеры, ммдлинадиаметр воздухозаборникаМасса, кгРесурс двигателя, ч761250,077 - 0,0830,196 - 0,176166513300112494591015201000ПрименениеСу-27, Су-30, Су-37ПриводгазоперекачивающихстанцийДвухконтурный ТРД с форсажной камерой EJ200Тяга, кНна максимальном нефорсированном режимена максимальном форсированном режимеУдельный расход топлива, кг /Н часна максимальном нефорсированном режимена максимальном форсированном режимеМах температура газов перед турбиной, КРасход воздуха, кг/сГабаритные размеры, ммдлинадиаметр воздухозаборникаМасса, кгРесурс двигателя, ч60900,076 - 0,0830,169 - 0,176190077400074010386000CFM56-7B - турбовентиляторный, двухконтурный, двухвальныйПрименениеBoeing 737/600, 737/700, 737/800Взлетный режимТяга, кНУдельный расход топлива, кг /Н часКрейсерский режимТяга, кНУдельный расход топлива, кг /Н часРасход воздуха, кг/сГабаритные размеры, ммдлинадиаметрМасса, кг870,03528307250715492368Д-18Т - турбовентиляторный, двухконтурный, трехвальныйПрименениеАн-124, Ан-124-100Ан-124М, Ан-225Взлетный режимТяга, кНУдельный расход топлива, кг /Н часКрейсерский режимТяга, кНУдельный расход топлива, кг /Н час2300,03547,70,060Температура газов перед турбиной, КГабаритные размеры, ммдлинадиаметрМасса, кгМежремонтный ресурс двигателя, ч19005400233041006000Турбовинтовой двигательТВ7-117Мощность по режимам, л.с.взлетный2500крейсерский1800расход топлива по режимам, г/л.с.∙чвзлетный200крейсерский180Габаритные размеры, ммдлина2136диаметр940Масса, кг530ПрименениеИл-114, Ан-140Турбовентиляторный двигатель Д-27ПрименениеАн-70, Ан-70Т,Ан-180, Бе-42Взлетный режимМощность, л.с.Расход топлива, кг /л.с.

часКрейсерский режимМощность, л.с.Расход топлива, кг /л.с. часДиаметр винтовентилятораМасса без винтовентилятора, кг140000,17067500,13045001650Турбовентиляторный двигатель PW1000GПланетарный редуктор турбовентиляторного реактивного двигателяТурбовальный двигатель ТВ-0-100ПрименениеКа-126Мощность, л.сВзлетный режимКрейсерский режимРасход топлива, кг /л.с. часГабаритные размеры, ммДлинаШиринаВысотаМасса, кг7204600,2551275780735160Авиамодельный ТРД evoJet B100exТяга, кгЧастота вращения ротора, об/минРасход топлива, г/минТемпература выхлопа, СГабаритные размеры, ммдлинадиаметрМасса с креплением, кгМежремонтный ресурс, ч10,4160 000310650-730235881,125Бескомпрессорные воздушно-реактивные двигателиБескомпрессорные ВРД делят на прямоточные (сгорание приP=Const)и пульсирующие (сгорание при V=Const).

Ихцелесообразно применять при больших скоростях полета,когда компрессор становится большим сопротивлением.Пульсирующий ВРД (ПуВРД)Детонационный ВРДПрямоточные воздушно-реактивные двигателиВ зависимости от скорости движения реактивного аппаратаразличают три типа ПВРД : дозвуковые, сверхзвуковые игиперзвуковые. Для сжатия воздуха в дозвуковом ПВРДдостаточно иметь только расширяющийся канал (дозвуковойдиффузор).

Сопло в этих двигателях выполняют сужающимся.Дозвуковой ПВРД1 - входное устройство; 2 - форсунки; 3 - стабилизаторы пламени;4 - камера сгорания; 5 - реактивное сопло;При сверхзвуковых скоростях полета воздух попадает вовходной канал со сверхзвуковой скоростью. Для сниженияпотерь по тракту двигателя входные и выходные устройствавыполняютсверхзвуковыми.Дляболееполногопреобразования скоростного напора в давление используютдиффузорысложнойформысконическойиглой(сверхзвуковые диффузоры), в которых происходит снижениескорости воздуха и повышение его давления до требуемогоуровня. При этом в диффузоре создается система косыхскачков уплотнения с переходом через скорость звука взамыкающем прямом скачке. Сопло в таком двигателевыполняется в форме сопла Лаваля.Схема сверхзвукового ПВРД1 — входное устройство; 2 - форсунки; 3 - стабилизаторы пламени; 4 — камерасгорания; 5 — реактивное сопло; 6 - фронты косых скачков уплотнений; 7 прямой скачокГиперзвуковой ПВРДПри больших скоростях потока возрастает температура его торможения.При М=6 температура на выходе из воздухозаборника составляет 1600К,а при М=10 достигает 3600К.

При этом резко увеличиваются потери ввоздухозаборнике, в связи с чем эффективность СПВРД заметноухудшается. Потери можно уменьшить, если снизить степеньторможения во входном устройстве, а скорость потока в камере сгораниядовести до сверхзвуковой. В таких гиперзвуковых ПВРД воздухозаборникпереходит в канал камеры сгорания (совмещенную камеру сгорания исмешения) на начальном участке, в которой впрыскивается топливо.

ВГПВРД реактивное сопло выполняют расширяющимся, так как потокгазов на входе в него является сверх-звуковым.Все процессы в ПВРДпроисходят с падением полного давления.Схема гиперзвукового ПВРД1 — входное устройство; 2 - форсунки; 3 - стабилизаторы пламени;сгорания; 5 — реактивное сопло;4 — камераОдноконтурная камера сгорания ПВРДТРД с атомным реакторомДвухконтурный двигательПрямоточный двигательДвигатель XNJ140E-1Реактор двигателя XNJ140E-1.