Основные принципы работы

Одну из простейших конструкций газотурбинного двигателя, для понятия его работы, можно представить как вал на котором находится два диска с лопатками, первый диск компрессора, второй турбины, в промежутке между ними установлена камера сгорания.

Простейшая схема газотурбинного двигателя

Основой работы газотурбинного двигателя является сжатие воздуха в компрессоре, подачу его в камеру сгорания, смешения воздуха с топливом для образования топливо-воздушной смеси, воспламенения полученной топливо-воздушной смеси при помощи свечи зажигания, расширения газа при сгорании топливо-воздушной смеси,что образует давление газа направленное в сторону меньшего сопротивления в направлении лопаток турбины, передачу энергии газа лопатками турбины на диск,приводя во вращение диск турбины и вследствие передачу крутящего момента по валу на диск компрессора,что ведет к увеличению оборотов диска(ов) компрессора в случае увеличения подачи топлива и вследствие увеличению нагнетенного воздуха и его давления что позволяет подать в камеру сгорания больше топлива и позволяет сжечь больше топлива при образовании топливо воздушной смеси, количество которой зависит на прямую от количества воздуха поданного в камеру сгорания, что приведет к увлечению давления в камере сгорания и ее температуры и в следствие этого позволяет создать большую энергию для вращения турбины и повышения реактивной силы.

Как и во всех циклических тепловых двигателях, чем выше температура сгорания, тем выше КПД (Если точнее, чем выше разница между "нагревателем" и "охладителем").Сдерживающим фактором является способность стали, никеля, керамики или других материалов, из которых состоит двигатель, выдерживать температуру и давление. Значительная часть инженерных разработок направлена на то, чтобы отводить тепло от частей турбины. Большинство турбин также пытаются рекуперировать тепло выхлопных газов, которое, в противном случае, теряется впустую. Рекуператоры — это теплообменники, которые передают тепло выхлопных газов сжатому воздуху перед сгоранием. При комбинированном цикле тепло передается системам паровых турбин. И при комбинированном производстве тепла и электроэнергии (когенерация) отработанное тепло используется для производства горячей воды.

Как правило, чем меньше двигатель, тем выше должна быть частота вращения вала(ов), необходимая для поддержания максимальной линейной скорости лопаток.^{[ источник не указан 910 дней ]} Максимальная скорость турбинных лопаток определяет максимальное давление, которое может быть достигнуто, что приводит к получению максимальной мощности, независимо от размера двигателя. Реактивный двигатель вращается с частотой около 10000 об/мин и микро-турбина — с частотой около 100000 об/мин. Авиационные двигатели также часто используются для генерации электрической мощности, благодаря их способности запускаться, останавливаться и изменять нагрузку быстрее, чем промышленные машины. Для дальнейшего развития авиационных и газотурбинных двигателей рационально применять новые разработки в области высокопрочных и жаропрочных материалов для возможности повышения температуры и давления. Применения новых типов камер сгорания,систем охлаждения, уменьшения числа и массы деталей и двигателя в целом, возможно в прогрессе применение альтернативных видов топлива,изменение самого представления конструкции двигателя.

Типы газотурбинных двигателей[править | править исходный текст]

Схема турбореактивного двигателя

Воздушно-реактивный двигатель — газовый двигатель, оптимизированный для получения тяги от выхлопных газов или оттуннельного вентилятора, присоединенного к газовой турбине.^{[ источник не указан 910 дней ]} Реактивные двигатели, которые производят тягу главным образом от прямого импульса выхлопных газов, часто называются турбореактивными, в то время, как те, которые создают тягу от туннельного вентилятора, часто называются турбовентиляторными