Turboprop

Un motor turbopropulsor  este un tip de motor cu turbină cu gaz în care cea mai mare parte a energiei gazelor fierbinți este utilizată pentru a antrena elicea printr-o cutie de viteze reducătoare de viteză și doar o mică parte din energie este tracțiunea de evacuare . Prezența unui angrenaj reducător se datorează necesității de a reduce la subsonic vitezele fluxului în jurul capetele palelor.

Există două soiuri principale de motoare cu turbopropulsoare: cu dublu arbore sau cu turbină liberă (cea mai comună în prezent) și cu un singur arbore. În primul caz, nu există nicio legătură mecanică între turbina cu gaz (numită generator de gaz în aceste motoare) și transmisie, iar antrenarea se realizează într-o manieră gaz-dinamică. Elicea nu se află pe un arbore comun cu turbina și compresorul. Există două turbine într-un astfel de motor: una antrenează compresorul, cealaltă (printr-un reducător) antrenează șurubul. Acest design are o serie de avantaje, inclusiv capacitatea de a opera unitatea de putere a aeronavei la sol fără a o transfera la elice (în acest caz, se folosește frâna elicei, iar unitatea de turbină cu gaz care funcționează oferă aeronavei energie electrică și aer de înaltă presiune pentru sistemele de bord). În al doilea caz (după cum sugerează și numele), turbina cu compresorul și elicea sunt situate pe același arbore.

Aplicație

Datorită reducerii eficienței elicei pe măsură ce viteza aerului crește, motoarele cu turbopropulsoare sunt cele mai frecvente în aeronavele cu viteză relativ mică, cum ar fi companiile aeriene locale și aeronavele de transport . Excepție este bombardierul strategic Tu-95 și aeronava bazată pe acesta ( Tu-114 , Tu-126 , Tu-142 ), care zboară cu o viteză de aproximativ 800 km/h. Din motive economice, pot fi utilizate limitat pentru avioanele de luptă, de exemplu, în centrala aeronavei de atac argentiniane FMA IA 58 Pucará (probă 1974), concepută pentru operațiuni antipartizane, au fost utilizate 2 motoare turboreactor franceze Turboméca Aztazou XVIG. [1] .

Având în vedere că un motor cu turbopropulsoare funcționează doar la viteze subsonice , iar motoarele cu turboreacție sunt cel mai bine utilizate pentru a obține viteze de zbor foarte mari, atunci putem concluziona că într-un anumit interval de turații, o combinație a acestor două motoare este soluția optimă ( motor turboventilator ) .

Deoarece atât palele ventilatorului, cât și paletele elicei trebuie să funcționeze la viteze subsonice pentru a funcționa eficient, un ventilator canalizat (care reduce viteza de curgere liberă) este mai eficient la viteze mai mari.

Fezabilitate economică

Deoarece motoarele cu turbopropulsoare sunt mult mai economice la viteze mici de zbor decât motoarele cu turboreacție , aeronavele cu turbopropulsoare au un avantaj față de aeronavele cu reacție, în primul rând datorită consumului redus de combustibil . Prin urmare, într-o perioadă de prețuri mari ale petrolului, volumul vânzărilor de garnituri cu turbopropulsor este în creștere. Așadar, în 2011, când prețul petrolului era de aproximativ 100 de dolari pe baril, agenția de consultanță Ascend Flightglobal Consultancy a calculat că transportatorii trebuie să se gândească la trecerea la avioane cu turbopropulsoare, deoarece costul ridicat al biletelor de avion asociat cu operarea avioanelor. navele sperie potenţialii pasageri.

În același timp, avantajul aeronavelor cu turbopropulsoare în comparație cu aeronavele cu reacție în transportul regional este evident. Potrivit conducerii Bombardier , navele Q400 (precum și Il-114-300 rusesc corespunzătoare ), în comparație cu un avion cu reacție de 70 de locuri, sunt cu 30% mai eficiente [2] în ceea ce privește economia de combustibil și costurile de operare. . În consecință, avioanele cu turbopropulsoare sunt un înlocuitor ideal pentru avioanele cu 50 de locuri. În acest caz, companiile aeriene vor putea crește capacitatea aeronavei lor, menținând în același timp costurile la același nivel.

Istorie

Pentru prima dată, schema unui motor cu turbopropulsoare (TVD), în care elicea era antrenată de o turbină cu gaz, a fost dezvoltată de inginerul și aviatorul rus locotenentul flotei M.N. Nikolsky în 1913 [ 3]. motorul a fost construit și testat. Acesta a fost destinat a fi folosit pentru aeronava Ilya Muromets . [4] Motorul Nikolsky a dezvoltat o putere de 120 kW (160 CP) și avea o turbină cu gaz în trei trepte . [5]

În 1923, V. I. Bazarov a propus o schemă pentru motorul său cu turbină cu gaz (GTE), apropiată de schemele motoarelor moderne cu turbopropulsoare; în 1930, V. V. Uvarov, cu participarea lui N. R. Briling, a proiectat și construit în 1936 un motor cu turbină cu gaz cu compresor centrifugal. [5] Indiferent de inginerii autohtoni din Marea Britanie, omul de știință și inginerul Alan Arnold Griffith și-a propus în 1926 propriul proiect pentru un astfel de motor.

Primul teatru operațional în sens practic a fost creat de inginerul maghiar György Jendrassik . După un număr de ani de muncă la teatru (și obținerea unui brevet pentru proiectarea acestuia în 1929), a construit un prototip de motor cu o capacitate de 100 CP. Cu.; primul motor turbopropulsor la scară largă din lume, Jendrassik Cs-1 , cu o putere de aproximativ 400 CP. Cu. a fost construit și testat la Uzina Ganz din Budapesta între 1939 și 1942. Motorul nu a fost pus în producție.

În același timp, în URSS, în 1934, a fost creată prima unitate internă de turbină cu gaz de înaltă temperatură GTU-1 și a trecut testele pe termen lung, care a devenit prototipul viitoarelor motoare turbopropulsoare. Instalația a constat dintr-un compresor centrifugal cu o singură treaptă, o cameră de ardere inelară și o turbină cu gaz cu o singură treaptă. În 1938–1939 sub îndrumarea profesorului V.V. Uvarov pentru aeronava TB-3 , au fost construite pentru prima dată unități experimentale de turbină cu gaz GTU-3 cu o capacitate de 1150 CP. cu., realizat după schema unui motor turbopropulsor. Sub conducerea sa, din 1943, CIAM a dezvoltat un model de zbor al teatrului experimental E-3080, care a dezvoltat o putere la arbore de 625 CP. Cu. și creând o forță suplimentară de 160 kgf. [6] [7]

Primul motor turbopropulsor german a fost dezvoltat la mijlocul anilor '30 (ca profesor la Universitatea Tehnică din Berlin) de viitorul șef al departamentului de planoare de la Junkers Flugzeugwerke , Herbert Wagner . El a sperat că va putea oferi aeronavei de luptă cele mai înalte caracteristici de performanță.

Lucrările la teatrul de operațiuni s-au accelerat în anii postbelici. Pe cel de-al 18-lea eșantion al avionului de luptă Gloster Meteor (a primit mai târziu denumirea Trent-Meteor ), în loc de motoare turboreacție standard, au fost instalate motoare cu turbopropulsoare Rolls-Royce RB.50 „Trent” și a devenit primul avion cu turbopropulsare din lume (este a decolat la 20 septembrie 1945 ). Această mașină nu a fost produsă în serie și a rămas un prototip.

Pe baza motoarelor Trent, Rolls-Royce a dezvoltat Dart. Acest motor a fost instalat pe primul avion turbopropulsor în serie din lume Vickers Viscount (primul zbor în 1948). Designul teatrului Rolls-Royce Dart s-a dovedit a fi foarte reușit: ținând cont de modificări și îmbunătățiri, acesta a fost produs timp de aproximativ 40 de ani (până în 1987) și a fost instalat pe multe modele de aeronave.

Cel mai puternic teatru construit vreodată a fost motorul NK-12 , care a fost construit în URSS .

Unul dintre cele mai populare și utilizate pe scară largă TVD este în prezent familia Pratt & Whitney Canada PT6 TVD . Producția de serie a început în 1963 și continuă până în prezent (2012). Motorul este produs într-o serie de modificări (diverse puteri, pentru avioane și elicoptere) și este instalat pe peste 100 de tipuri de aeronave de la diverși producători.

Vezi și

• motor turboventilator
• Motor cu turbină cu gaz

Note

1. ↑ FMA IA.58A Pucara . www.airwar.ru _ Preluat la 8 februarie 2022. Arhivat din original la 14 octombrie 2012. (nedefinit)
2. ↑ IL-114-300 - aeronavă regională cu turbopropulsoare | Aviația Rusiei . aviation21.ru Consultat la 25 noiembrie 2018. Arhivat din original la 25 noiembrie 2018. (Rusă)
3. ↑ A.A. Gulya, D.S. Mihailov, Yu.K. Nerzhavin, S.A. Somov, V.V. Filippov. Către pilot despre o aeronavă cu turbopropulsoare / Ed. ed. V.V.Filippova. - Moscova: Ordinul Steagul Roșu al Muncii Editura Militară a Ministerului Apărării al URSS, 1971. - S. 3. - 330 p.
4. ↑ V. M. Korneev. Caracteristicile de proiectare ale motoarelor cu turbine cu gaz. - 2018. - ISBN 978-5-4485-9499-1 .
5. ↑ 1 2 Invenții ale Rusiei // Motor cu turbină cu gaz . rus-eng.org. Data accesului: 16 februarie 2019. Arhivat din original pe 17 februarie 2019. (nedefinit)
6. ↑ 8. Aeronave cu motoare turbopropulsoare. Avion cu reacție din cel de-al Doilea Război Mondial.
7. ↑ Istoria dezvoltării motoarelor cu turbine cu gaz . studentopedia. Preluat: 16 februarie 2019. (nedefinit)

Link -uri

• Crazy Aviation - Tubeprop Meteor

Literatură

• Elliot, Simon . Power Progress : World Turbine Engine Directory  . // Zbor internaţional . - 13-19 octombrie 1993. - Vol. 144 - nr. 4391 - P. 29-40 - ISSN 0015-3710. (manual cu date tehnice și caracteristici comparative [1] [2] a 32 de motoare turbopropulsoare (turbopropulsoare) ale producătorilor de top din lume-întreprinderi de construcții de motoare străine)

Dicționare și enciclopedii	mare danez Mare catalană Rusă mare Britannica (online) Treccani