Turbovrtulový

Turbovrtulový motor  je typ motoru s plynovou turbínou , ve kterém se převážná část energie horkých plynů využívá k pohonu vrtule přes převodovku snižující otáčky a pouze malá část energie je tah . Přítomnost redukčního převodu je způsobena nutností snížit rychlosti proudění kolem konců lopatek na podzvukovou.

Existují dvě hlavní varianty turbovrtulových motorů: dvouhřídelová nebo volná turbína (v současnosti nejběžnější) a jednohřídelová. V prvním případě neexistuje žádné mechanické spojení mezi plynovou turbínou (u těchto motorů nazývanou generátor plynu) a převodovkou a pohon je prováděn plynově dynamickým způsobem. Vrtule není na společné hřídeli s turbínou a kompresorem. V takovém motoru jsou dvě turbíny: jedna pohání kompresor, druhá (přes redukční převod) pohání šroub. Tato konstrukce má řadu výhod, včetně možnosti provozovat pohonnou jednotku letadla na zemi bez jejího přenášení na vrtuli (v tomto případě je použita brzda vrtule a pracovní jednotka plynové turbíny poskytuje letadlu elektrickou energii a vysokotlaký vzduch pro palubní systémy). V druhém případě (jak už z názvu vyplývá) je turbína s kompresorem a vrtulí umístěna na stejné hřídeli.

Aplikace

Kvůli snížení účinnosti vrtule se zvyšující se rychlostí jsou turbovrtulové motory většinou běžné v letadlech s relativně nízkou rychlostí, jako jsou místní letecké společnosti a dopravní letadla . Výjimkou je strategický bombardér Tu-95 a letadla na něm založená ( Tu-114 , Tu-126 , Tu-142 ), letící rychlostí kolem 800 km/h. Z ekonomických důvodů je lze omezeně použít pro bojová letadla, např. v elektrárně argentinského útočného letounu FMA IA 58 Pucará (vzorek 1974), určeného pro protipartizánské operace, byly použity 2 francouzské proudové motory Turboméca Aztazou XVIG [1] .

Vzhledem k tomu, že turbovrtulový motor pracuje pouze při podzvukových rychlostech a proudové motory se nejlépe používají pro dosažení velmi vysokých letových rychlostí, pak můžeme dojít k závěru, že v určitém rozsahu rychlostí je optimálním řešením kombinace těchto dvou motorů ( motor s turbodmychadlem ) .

Protože lopatky ventilátoru i lopatky vrtule musí pracovat při podzvukových rychlostech, aby fungovaly efektivně, je ventilátor s kanálem (který snižuje rychlost volného proudění) účinnější při vyšších rychlostech.

Ekonomická proveditelnost

Protože turbovrtulové motory jsou mnohem hospodárnější při nízkých rychlostech letu než proudové motory , mají turbovrtulová letadla oproti proudovým letadlům výhodu, především kvůli nízké spotřebě paliva . Proto v období vysokých cen ropy roste objem prodeje turbovrtulových vložek. Takže v roce 2011, kdy se cena ropy pohybovala kolem 100 USD za barel, poradenská agentura Ascend Flightglobal Consultancy vypočítala, že dopravci musí přemýšlet o přechodu na turbovrtulová letadla, protože vysoké náklady na letenky spojené s provozem tryskových letadel parníky děsí potenciální cestující.

Zároveň je zřejmá výhoda turbovrtulových letadel oproti proudovým v regionální dopravě. Podle vedení Bombardier jsou parníky Q400 (stejně jako odpovídající ruské Il-114-300 ) ve srovnání se 70místným proudovým letounem o 30 % efektivnější [2] z hlediska spotřeby paliva a provozních nákladů. . V souladu s tím jsou turbovrtulová letadla ideální náhradou za 50místná proudová letadla. V tomto případě budou aerolinky schopny zvýšit kapacitu svých letadel při zachování nákladů na stejné úrovni.

Historie

Poprvé bylo schéma turbovrtulového motoru (TVD), ve kterém byla vrtule poháněna plynovou turbínou, vyvinuto ruským inženýrem a letcem poručíkem flotily M. N. Nikolskym v roce 1913 [ 3]. motor byl postaven a testován. To bylo zamýšleno pro použití pro letadla Ilya Muromets . [4] Motor Nikolsky vyvinul výkon 120 kW (160 k) a měl třístupňovou plynovou turbínu . [5]

V. I. Bazarov navrhl v roce 1923 schéma svého motoru s plynovou turbínou (GTE), blízké schématům moderních turbovrtulových motorů; v roce 1930 V. V. Uvarov za účasti N. R. Brilinga navrhl a v roce 1936 postavil motor s plynovou turbínou s odstředivým kompresorem. [5] Bez ohledu na domácí inženýry ve Spojeném království navrhl vědec a inženýr Alan Arnold Griffith v roce 1926 svůj vlastní projekt takového motoru.

První operační divadlo v praktickém smyslu vytvořil maďarský inženýr György Jendrassik . Po řadě let práce na divadle (a získání patentu na jeho konstrukci v roce 1929) sestrojil prototyp motoru o výkonu 100 koní. S.; první plnohodnotný turbovrtulový motor na světě, Jendrassik Cs-1 , s výkonem asi 400 hp. S. byl postaven a testován v Ganz Works v Budapešti v letech 1939 až 1942. Motor nebyl uveden do výroby.

Zároveň v SSSR v roce 1934 vznikla a dlouhodobými zkouškami prošla první domácí vysokoteplotní plynová turbínová jednotka GTU-1, která se stala prototypem budoucích turbovrtulových motorů. Zařízení sestávalo z jednostupňového odstředivého kompresoru, prstencové spalovací komory a jednostupňové plynové turbíny. V letech 1938–1939 pod vedením profesora V.V. Uvarov pro letoun TB-3 byly poprvé postaveny experimentální jednotky s plynovou turbínou GTU-3 o výkonu 1150 hp. s., vyrobené podle schématu turbovrtulového motoru. Pod jeho vedením od roku 1943 vyvíjel CIAM letový model experimentálního divadla E-3080, který vyvinul hřídelový výkon 625 koní. S. a vytvoření dodatečného tahu 160 kgf. [6] [7]

První německý turbovrtulový motor byl vyvinut v polovině 30. let (jako profesor Technické univerzity v Berlíně) budoucím vedoucím katedry leteckých kluzáků na Junkers Flugzeugwerke Herbertem Wagnerem . Doufal, že by mohl dát bojovému letounu nejvyšší výkonové charakteristiky.

Práce na operačním sále se v poválečných letech zrychlily. Na 18. vzorku proudového stíhacího letounu Gloster Meteor (později dostal označení Trent-Meteor ) byly místo standardních proudových motorů instalovány turbovrtulové motory Rolls-Royce RB.50 "Trent" a stal se tak prvním turbovrtulovým letounem na světě (tzv. vzlétl 20. září 1945 ). Tento stroj nebyl sériově vyráběn a zůstal prototypem.

Na základě motorů Trent vyvinul Rolls-Royce Dart. Tento motor byl instalován na prvním sériovém turbovrtulovém letounu na světě Vickers Viscount (první let v roce 1948). Design divadla Rolls-Royce Dart se ukázal jako velmi úspěšný: s ohledem na úpravy a vylepšení se vyráběl asi 40 let (do roku 1987) a byl instalován na mnoha modelech letadel.

Nejvýkonnějším divadlem, které kdy bylo postaveno, byl motor NK-12 , který byl vyroben v SSSR .

Jedním z nejpopulárnějších a nejrozšířenějších TVD je v současné době rodina Pratt & Whitney Canada PT6 TVD . Sériová výroba byla zahájena v roce 1963 a pokračuje až do současnosti (2012). Motor se vyrábí v řadě modifikací (různý výkon, pro letadla a vrtulníky) a je instalován na více než 100 typech letadel různých výrobců.

Viz také

• turboventilátorový motor
• Motor s plynovou turbínou

Poznámky

1. ↑ FMA IA.58A Pucara . www.airwar.ru _ Získáno 8. února 2022. Archivováno z originálu dne 14. října 2012. (neurčitý)
2. ↑ IL-114-300 - turbovrtulový regionální letoun | Letectví Ruska . letectví21.ru Získáno 25. listopadu 2018. Archivováno z originálu 25. listopadu 2018. (Ruština)
3. ↑ A.A. Gulya, D.S. Michajlov, Yu.K. Nerzhavin, S.A. Somov, V.V. Filippov. Pilotovi o turbovrtulovém letadle / Ed. vyd. V.V. Filippová. - Moskva: Řád rudého praporu práce Vojenské nakladatelství Ministerstva obrany SSSR, 1971. - S. 3. - 330 s.
4. ↑ V. M. Kornějev. Konstrukční vlastnosti plynových turbínových motorů. - 2018. - ISBN 978-5-4485-9499-1 .
5. ↑ 1 2 Vynálezy Ruska // Motor s plynovou turbínou . rus-eng.org. Datum přístupu: 16. února 2019. Archivováno z originálu 17. února 2019. (neurčitý)
6. ↑ 8. Letadla s turbovrtulovými motory. Proudové letadlo z druhé světové války.
7. ↑ Historie vývoje motorů s plynovou turbínou . studentopedie. Staženo: 16. února 2019. (neurčitý)

Odkazy

• Crazy Aviation - Tubeprop Meteor

Literatura

• Elliot, Simon . Power Progress : World Turbine Engine Directory  . // Mezinárodní let . - 13.-19. října 1993. - Sv. 144 - č.p. 4391 - S. 29-40 - ISSN 0015-3710. (příručka s technickými údaji a srovnávacími charakteristikami [1] [2] 32 turbovrtulových motorů (turbovrtulových) předních světových výrobců-podniků zahraniční výroby motorů)

Slovníky a encyklopedie	Velká dánština Velká Katalánština Velký Rus Britannica (online) Treccani