Классификация реактивных двигателей (РД)

1. По роду применения топлива.Тепловая энергия, затрачиваемая на создание тяговой работы РД, высвобождается в результате термохимической реакции сгорания и окисления, при наличии горючего и окислителя.

От способа получения и использования окислителя РД:

- ракетные (РДТТ или ЖРД);

- ВРД – воздушно-реактивные двигатели:

· Бескомпрессорные ПРД (прямоточные реактивные двигатели);

· Компрессорные

- ТРД (ТРДФ- турбореактивный двигатель с форсажем);

- ТВД;

- ДТРД (ДТРДФ).

2. По назначению:

- Маршевые

- Подъемные

- Разгонные (тормозные)

- Вспомогательные.

ТРД состоят из:

1. Входного устройства (Вх.у);

2. Комрессора (КНД- компрессор низкого давления и КВД- компрессор высокого давления);

3. Камеры сгорания (КС);

4. Газовой турбины (ГТ);

5. Выходного устройства (ВУ).

При полете самолета на двигатель набегает воздушный поток. Во Вх.у. поток тормозится и скоростной напор преобразуется в давление. Из Вх.у. воздух поступает в компрессор, где идет дальнейшее повышение Далее поджатый воздух поступает в КС, где нагревается при сжигании топлива.

Процесс подвода тепла в КС происходит при постоянном давлении. Из КС поджатый и подогретый газовый поток поступает в ГТ. В турбине газ расширяясь совершает работу, которую передает компрессору и вспомогательным агрегатам двигателя и самолета.

При выходе из турбины Р_г > Р_АТМ.

Дальнейшее расширение газа до Р_АТМ происходит в выходном сопле. В результате скорость истечения газа из сопла (С₅) намного больше, чем скорость полета самолета.

Разность количества движения секундных масс, вытекающих из двигателя G_г и С₅ и входящего воздуха G_в· V равна силе тяги двигателя.

R = G_г · С₅ - G_в· V

ТРД получили широкое развитие в ГА на больших дозвуковых и сверхзвуковых скоростях полета как наиболее эффективные.

При форсировании ТРД путем дополнительного сжигания топлива в форсажной КС (камере сгорания), расположенной за турбиной перед выходным устройством, получается дополнительная составляющая тяги.

ТВД применяются на малых и средних скоростях полета (до 750 км/ч). ТРД уступают ТВД по экономичности и ВПХ (взлетно-посадочным характеристикам).

ТВД состоит из тех же основных элементов, что и ТРД, но снабжен воздушным винтом, вал которго соединен с валом турбокомпрессора через редуктор.

Редуктор уменьшает частоту вращения винта.

В ТВД происходит расширение газов почти до Р_АТМ в турбине, за счет чего мощность турбины больше, это необходимо для вращения воздушного винта, который создает 85-90% тяги.

ТВД – одновальной схемы НК-12, АИ-20 - простота конструкции и регулирования, малая масса.

Двухвальные – компрессор и винт приводятся во вращение от разных турбин.

давления.

ДТРД – двухконтурные двигатели состоят из:

- внутреннего (первого) контура;

- наружного (второго) контура, расположенного вокруг внутреннего.\

Здесь «избыточная» мощность турбины передается вентилятору (компрессору) второго контура.

Рабочие процессы во внутреннем контуре аналогичны процессам ТРД, а во втором контуре сжатый воздух расширяется в выходном сопле этого контура и развивает тягу.

Таким образом, тяга образуется во внутреннем и наружном контурах.

В ДТРД средняя скорость истечения газов из выходного сопла в 1,5 раза меньше, чем у ТРД. За счет этого экономичность выше на 40-50%, а уровень шума меньше на 12-15 дБ (децибел. В акустике единица уровня звукового давления: 1 дБ – уровень звукового давления, для которого выполняется соотношение 20 lg(p/p₀) = 1, где р₀ – пороговое звуковое давление, принимаемое равным 2·10^-5 Па).

Большое развитие получили ДТРД, у которых Р_взл.= 250 кН, а удельный расход топлива 0,03-0,035 кг/ч/н (это в 4 раза меньше, чем у ТРД).

В дальнейшем снижение габаритов и массы двигателей и повышение экономичности будут осуществлятся:

- применением новых легких высокопрочных материалов (порошковые, композиционные);

- применением высокотемпературных двигателей с высокими степенями повышения давления, за счет охлаждения турбинных лопаток;

- повышения эффективности и снижения шума;

- разработкой новых конструкций КС для уменьшения загрязнения атмосферы;

- разработкой турбовентиляторных двигателей ДТВВД, когда вместо винта применяется вентилятор – это малогабаритный высоконагруженный многолопастной воздушный винт изменяемого шага.

ДТРД исключает недостатки

Недостатки:

- сложная система автоматики;

- редуктор и воздушный винт создают больший удельный вес (отношение тяги двигателя к весу);

- высокая стоимость ТОиР;

- нет рационального применения при заднем расположении двигателей в хвостовой части ЛА.

Степень 2хконтурности есть отношение массового количества воздуха, проходящего ч/з наружный контур(2 контур), к массовому количеству воздуха, проходящему ч/з внутренний контур(1контур)