Авиа двигатели. типы двигателей используемых в авиастроении

Ракетный двигатель

Ракетный двигатель, реактивный двигатель, источник энергии и рабочее тело которого находятся в самом средстве передвижения. Сила тяги в ракетном двигателе возникает в результате преобразования исходной энергии в кинетическую энергию реактивной струи рабочего тела. В зависимости от вида энергии, преобразующейся в кинетическую энергию реактивной струи, различают химические ракетные двигатели, ядерные ракетные двигатели и электрические ракетные двигатели. Ракетный двигатель – единственный практически освоенный для вывода полезной нагрузки на орбиту Земли и применения в условиях безвоздушного космического пространства тип двигателя. Другие типы двигателей, пригодные для применения в космосе (например, солнечный парус, космический лифт), пока ещё не вышли из стадии теоретической и/или экспериментальной отработки. Ракетные двигатели применяются в катапультируемых креслах всех марок (К-36ДМ, К-36РБ), стартовых ускорителях для сокращения длины взлётно-посадочной полосы. Самолёт с ракетным двигателем называют ракетопланом (первые ракетопланы – He-176; БИ-1; X-1). С началом космической эпохи (1960-е гг.) название стало применяться в том числе и к запускаемым с самолётов-носителей или ракетоносителей суборбитальным гиперзвуковым самолётам и орбитальным (воздушно-космическим) самолётам-космопланам, например: X-15; X-20; орбитальный самолёт «Спираль»; космический корабль многоразового использования «Спейс шаттл»; космический корабль многоразового использования «Буран», SpaceShipOne и SpaceShipTwo – первые частные суборбитальные ракетопланы, ракетоплан-космоплан Boeing X-37 и т. д.

Характеристикой эффективности ракетного двигателя является удельный импульс (в двигателестроении применяют характеристику удельная тяга) – отношение количества движения, получаемого ракетным двигателем, к массовому расходу рабочего тела. Удельный импульс имеет размерность м/c, то есть размерность скорости. Для ракетного двигателя, работающего на расчётном режиме (при равенстве давления окружающей среды и давления газов на срезе сопла), удельный импульс численно равен скорости истечения рабочего тела из сопла. Ракетные двигатели относятся к двигателям прямой реакции, которые используют для работы только вещества, имеющиеся на ЛА; в качестве А. д. практического применения не нашли.

Как устроены ракетные двигатели (3 минуты чтения и все понятно)

Явление отдачи

Но научные поиски и разработки на этом не прекращались. Как всегда, на помощь пришла природа, которая, в большинстве случаев и наталкивает изобретателей на удивительные открытия.

Наблюдения за морскими жителями, такими как осьминоги, кальмары и каракатицы, привели к неожиданным результатам. Манера движения этих морских обитателей, была схожа с кратковременным толчком. Будто тело отталкивается отчего – то и продвигается вперед.

Эти наблюдения были чем-то схожи с замечаниями Гюегенса про выстрел и пушку, которые мы упоминали выше.

Таким образом, в физики появилось понятие «явление отдачи». В ходе дальнейших научных исследований было выяснено, что именно благодаря явлению отдачи происходит все движение на планете Земля: автомобиль отталкивается от земли, корабль – от воды и т.д.

Движение тел происходит благодаря передаче импульса от одного объекта другому. Для объяснения явления приведем простейший пример: вы решили толкнуть своего товарища в плечо, приложили определенную силу, в результате которой, он сдвинулся с места, но и вы испытали силу, отталкивающую вас в противоположную сторону.

Конечно, расстояние, на которое сдвинетесь вы и ваш друг, будет зависеть от ряда факторов: сколько вы весите, как сильно вы его толкнули.

Таможенные ограничения

В особо сложных условиях

Участие Eurofighter Typhoon в индийском тендере MMRCA

Таблица: сравнительные характеристики самолётов, принимавших участие в индийском тендере MMRCA

Название	Dassault Rafale	Eurofighter Typhoon	F-16IN Super Viper	F/A-18E/FSuper Hornet	JAS 39 NG(IN)	МиГ-35
Страна
Производитель	Dassault Aviation	Eurofighter GmbH	Lockheed Martin	Boeing Defense, Space & Security	Saab AB	РСК «МиГ»
Длина	15,30 м	15,96 м	15,03 м	18,31 м	14,10 м	17,32 м
Размах крыла	10,90 м	10,95 м	10,00 м	13,62 м	8,40 м	12,00 м
Площадь крыла	45,7 м²	50,0 м²	27,9 м²	46,5 м²	30,0 м²	42,0 м²
Масса пустого	10 000 кг	11 000 кг	9979 кг	14 552 кг	7100 кг	11 000 кг
Масса топлива (без ПТБ)	4700 кг	4996 кг	3265 кг	6780 кг	3360 кг	4800 кг
Боевая нагрузка	9500 кг	7500 кг	7800 кг	8050 кг	5300 кг	7000 кг
Узлов подвески вооружения	14 (5 для тяжёлого вооружения)	13	11	11	10	10
Максимальная взлётная масса	24 500 кг (нормальная — 14 700)	23 500 кг	21 800 кг	29 937 кг	14 300 кг	23 500 кг
Двигатель	2 ×	2 ×	1 × GE F110-132	2 ×	1 ×	2 × РД-33МКВ
Максимальная тяга	2 × 50,0 кН	2 × 60,0 кН	1 × 84,0 кН	2 × 62,3 кН	1 × 62,3 кН	2 × 53,0 кН
Максимальная тяга на форсаже	2 × 75,0 кН	2 × 90,0 кН	1 × 144,0 кН	2 × 98,0 кН	1 × 98,0 кН	2 × 88,3 кН
Максимальная скорость на высоте	M=1,8+	M=2,25	M=2,0	M=1,8	M=2,0	M=2,25
Боевой радиус	1389 км (с 3-мя ПТБ)	1390 км	550 км	722 км	1300 км	1000 км
Практический потолок	15 240 м	19 812 м	18 000 м	15 000 м	15 240 м	17 500 м
Скороподъёмность	305 м/с	315 м/с	254 м/с	228 м/с	255 м/с	330 м/с
Тяговооружённость	1,03	1,18	1,10	0,93	1,18	1,10
Управляемый вектор тяги	нет	есть	нет	нет	нет	есть
БРЛС с АФАР	есть	есть	есть	есть	есть	есть
Стоимость (2011 год)	$85—124 млн	$120 млн	$50,0 млн	$55,0 млн	$48,0 млн	~$45,0 млн

Принцип работы двигателя самолета

Впервые самолет с турбореактивным двигателем (ТРД) поднялся в воздух в 1939 году. С тех пор устройство двигателей самолетов совершенствовалось, появились различные виды, но принцип работы у всех них примерно одинаковый. Чтобы понять, почему воздушное судно, имеющий столь большую массу, так легко поднимается в воздух, следует узнать, как работает двигатель самолета. ТРД приводит в движение воздушное судно за счет реактивной тяги. В свою очередь, реактивная тяга является силой отдачи струи газа, которая вылетает из сопла. То есть получается, что турбореактивная установка толкает самолет и всех находящихся в салоне людей с помощью газовой струи. Реактивная струя, вылетая из сопла, отталкивается от воздуха и таким образом, приводит в движение воздушное судно.

Тенденция развития транспортной системы

Как заявил RT генеральный директор ЦИАМ Михаил Гордин, лётные испытания демонстратора ГСУ запланированы на вторую половину 2021 года. При этом инженерам предстоит провести большой объём работ, прежде чем приступить к опытно-конструкторскому этапу.

«Наверное, здесь мы, как и спортсмены, немного суеверны… Только после успешного завершения комплекса испытаний можно будет говорить о зрелости технологий ГСУ, позволяющих переходить к выполнению опытно-конструкторских работ», — сказал Гордин.

• Турбогенератор гибридной силовой установки

По его словам, в 2021 году пройдут испытания демонстратора ГСУ, у которого сверхпроводящим является только электрический двигатель. В 2022-м будет тестироваться опытный агрегат, у которого сверхпроводящими станут также генератор и силовая электрическая шина.

В состав текущей компоновки демонстратора ГСУ входят серийный турбовальный мотор, генератор, аккумуляторы и электродвигатель с использованием эффекта высокотемпературной сверхпроводимости проектной мощностью 500 кВт.

Также по теме

«Возвращает страну в высшую лигу авиации»: каково значение полёта лайнера МС-21 с отечественными двигателями ПД-14

В Иркутске состоялся первый полёт отечественного пассажирского лайнера МС-21-310 с двигателями ПД-14. Глава Минпромторга Денис…

Проект создания гибридной силовой установки соответствует государственной политике РФ, направленной на широкое внедрение в авиационную отрасль систем электродвижения. Интеграция таких технологий позволит значительно сократить эмиссию вредных веществ, уровень шума, увеличить топливную экономичность и повысить безопасность полётов.

Как пояснили RT в пресс-службе ЦИАМ, охлаждаемый жидким азотом электромотор получает энергию от генератора (400 кВт), вращаемого газотурбинным двигателем, и блока литий-ионных аккумуляторных батарей (100 кВт).

Электромотор с воздушным винтом размещён в носовой части Як-40ЛЛ, двигатель с генератором — в хвосте самолёта (вместо штатного двигателя АИ-25). Все остальные системы ГСУ находятся в фюзеляже машины.

Отдельно гендиректор ЦИАМ отметил продукцию компании «СуперОкс». По его словам, российская компания — один из мировых лидеров в производстве высокотемпературных сверхпроводников 2-го поколения.

Выбор в качестве базы для летающей лаборатории самолёта Як-40 Михаил Гордин объяснил достаточно скромными габаритами этой машины и наличием у неё трёх двигателей, что оптимально для установки основных элементов демонстратора ГСУ.

«Вообще для лётных испытаний авиационных двигателей традиционно используется летающая лаборатория на базе самолёта Ил-76, но это очень большой и к тому же дорогой в эксплуатации самолёт. Для наших целей мы искали самолёт поменьше. В итоге свой выбор остановили на Як-40. Он идеально подходит для поставленных нами целей», — пояснил гендиректор ЦИАМ.

• Як-40ЛЛ перед установкой электромотора с воздушным винтом

В свою очередь, гендиректор Института имени Жуковского Андрей Дутов рассказал журналистам, что разработчики надеются, что уже через два года будет создана следующая летающая лаборатория на базе самолёта Ту-114, которая сможет летать на электромоторах без вспомогательных двигателей. Он добавил, что разработка не имеет аналогов в мире и к отечественным специалистам уже обращались представители компаний Siemens и Airbus с предложениями о сотрудничестве.

«Это историческое событие. На сегодняшний день в гражданской авиации технологии исчерпаны и идёт борьба за зелёную авиацию, за будущее авиации, за новые виды топлива… Это первый шаг к созданию электрического самолёта», — цитирует Дутова ТАСС.

По словам Михаила Гордина, развитие систем электродвижения — одна из тенденций развития транспортной системы как внутри России, так и в мире в целом. Топ-менеджер добавил, что программы создания и применения гибридных и электрических силовых установок реализуются всеми ведущими производителями авиационной техники.

Конструктивные особенности поршневых двигателей

Авиационные поршневые двигатели имеют большое число цилиндров (от 5 до 24), хорошие экономические характеристики, способны работать в перевёрнутом состоянии и обладают большей надёжностью.

Способ охлаждения – воздушное, или жидкостное — определяет конструкцию двигателя.

В двигателях с жидкостным охлаждением цилиндры объединяют по 4-6 штук в блоки (ряды), они имеют общую рубашку, внутри которой циркулирует охлаждающая жидкость. В одном двигателе может быть несколько (2, 4 или 6) блоков, размещаемых вдоль оси двигателя.

В двигателях с воздушным охлаждением цилиндры располагают в плоскости, перпендикулярной оси двигателя, по 5-9 штук; вместе эти цилиндры напоминают звезду. У мощных двигателей могло быть до четырех звёзд (до 20-24 цилиндров). Цилиндры охлаждаются потоком встречного воздуха, для более эффективного охлаждения наружная поверхность корпусов цилиндров делается ребристой.

Помимо звездообразных двигателей, нашли свое применение в авиастроении и оппозитные двигатели[]. Их часто устанавливают на легкие и небольшие самолеты, так как их мощности вполне достаточно для полета на высоких скоростях.

Оппозитный поршневой двигатель П-020

К 1942 году поршневые моторы практически исчерпали свои возможности. Пропеллеры по своей конструкции так же достигли высшей точки эффективности.[] Увеличение числа цилиндров, применение нагнетателей, сложных систем впрыска воды, спирта или химикатов в топливо усложняло конструкцию и давало лишь небольшой эффект.

***

Одним из наиболее удивительных поршневых авиадвигателей, изготовленных во время Второй мировой войны, был американской опытный звездообразный двигатель жидкостного охлаждения «Райт R-2160 Торнадо», в котором 42 цилиндра располагались в семь рядов в шести радиальных блоках. По замыслу конструкторов, «Торнадо», имевший небольшой диаметр, позволял авиаконструкторам разрабатывать фюзеляжи с небольшим поперечным сечением.

Однако «Торнадо» требовалась довольно тяжелая и сложная система радиаторов охлаждающей жидкости, которая сводила на нет любое аэродинамическое преимущество от малого поперечного сечения двигателя.

Котельников В. Р., Хробыстова О. В., Зрелов В. А., Пономарёв В. А. Двигатели боевых самолетов России /Под общ. ред. В. В. Горошникова. — Рыбинск : Медиарост, 2017. -616 с.: илл.

1. Jean Joseph Etienne Lenoir (1822-1900). []
2. В настоящее время — Запорожье. []
3. Лидером в разработке авиационных двигателей с жидкостным охлаждением была Германия []
4. В постройке двигателей с воздушным охлаждением лидером была Франция []
5. Поршневой ДВС, в котором угол между рядами цилиндров составляет 180 градусов, а противостоящие поршни двигаются зеркально по отношению друг к другу и одновременно достигают верхней мёртвой точки. []
6. Пропеллер, или винт проектируется под конкретный двигатель. []

Ульфберт, меч викингов

Классификация поршневых авиадвигателей

Авиационные поршневые двигатели могут быть классифицированы по различным признакам.

В зависимости от рода применяемого топлива — на двигатели легкого или тяжелого топлива.

По способу смесеобразования — на двигатели с внешним смесеобразованием (карбюраторные) и с внутренним смесеобразованием (непосредственный впрыск топлива в цилиндры).

В зависимости от способа воспламенения смеси — на двигатели с принудительным зажиганием и двигатели с воспламенением от сжатия.

В зависимости от числа тактов — на двухтактные и четырехтактные.

В зависимости от способа охлаждения — на двигатели жидкостного и воздушного охлаждения.

По числу цилиндров — на четырехцилиндровые, пятицилиндровые, двенадцатицилиндровые и т. д.

В зависимости от расположения цилиндров — на рядные (с расположением цилиндров в ряд) и звездообразные (с расположением цилиндров по окружности).

Рядные двигатели, в свою очередь, подразделяются на однорядные, двухрядные V-образные, трехрядные W-образные, четырехрядные Н-образные или Х-образные. Звездообразные двигатели также бывают однорядные, двухрядные и многорядные.

По характеру изменения мощности в зависимости от изменения высоты двигатели подразделяются на высотные, то есть сохраняющие мощность с подъемом самолета на высоту, и невысотные, мощность которых падает с увеличением высоты полета.

По способу привода воздушного винта — на двигатели с прямой передачей на винт и редукторные двигатели.

Поршневые двигатели работают по циклу периодического действия.

В 1909 году Луисом и Лораном Сеген был создан ротативный двигатель «Гном», получивший широкое распространение и применение самолётах времён Первой мировой войны.

В этом звездообразном двигателе вокруг неподвижного коленчатого вала вращался блок цилиндров.

Преимущества ротативных авиадвигателей: в таких двигателях нет необходимости в установке противовесов. Цилиндры постоянно находятся в движении, что создает хорошее воздушное охлаждение. Можно отказаться от применения маховика, т. к. вращающиеся цилиндры и поршни создают вращающийся момент.

Недостатки: отнести плохое маневрирование самолёта, обусловленное гироскопическим эффектом, создаваемым большой вращающейся массой двигателя, а также плохую систему смазки, поскольку инерционные силы заставляют смазочное масло скапливаться на периферии двигателя. Масло приходилось смешивать с топливом для обеспечения надлежащего смазочного эффекта.

Такая конструкция была проще, но самолеты возвращались из полета покрытые толстым слоем касторового масла, которое во время работы такого двигателя разлеталось от вращающегося блока, щедро разбрасывая капли даже на лётчиков. К тому же на вращающиеся цилиндры действовали большие инерционные нагрузки.

Более поздние двигатели содержали привычный неподвижный блок цилиндров и вращающийся коленчатый вал. Но радиальное расположение имело и свои недостатки: высокое лобовое сопротивление и сложность обслуживания двигателя.

Основные типы поршневых двигателей

В истории авиации мотор никогда не был так популярен, как самолёт: широко известны, например, самолёты Первой мировой войны «Фоккер D-7», «СПАД 13», «Бристоль F.2B», но редко слышно о 185-сильном двигателе БМВ, 235-сильном «Испано-Сюиза», 275-сильном «Фалькон» («Роллс-Ройс»). Хотя без надёжного двигателя удачный самолёт не построишь — всё начиналось с мотора.

В 1918 году французский изобретатель Ратье предложил турбонагнетатель.

Серп, молот и турбина

Увы, обстоятельства сложились не в пользу умопомрачительной машины: на скорости около 300 км/ч случилась авария. Водитель, заводской испытатель Михаил Метелев, к счастью, почти не пострадал. Но работы над проектом прекратили. Проблем было слишком много: от отсутствия подходящих шин (на колёса поставили шины от самолета МиГ‑15, а оригинальные, надеялись, разработает НИИШП) до трассы, годящейся для скоростей под 700 км/ч. Да и вообще у ГАЗа хватало иных, куда более насущных забот.

Тем не менее идея взбудоражила умы советских конструкторов. В 1960 году Илья Тихомиров, опираясь на поддержку Центрального автомотоклуба (ЦАМК), установил на переданный ему известным уже тогда харьковским инженером Эдуардом Лорентом рекордный автомобиль две небольшие турбины мощностью по 50 л.с. В первых же заездах скорость машины, получившей имя Пионер, превысила 250 км/ч. Продолжая совершенствовать Пионер, устанавливали 68‑сильные, а затем и 80‑сильные турбины. В таком варианте Пионер‑2М под управлением Тихомирова развил в 1963 году на высохшем озере Баскунчак на дистанции 1 км с ходу скорость 311,419 км/ч. Что и стало всесоюзным рекордом.

Советский Пионер‑2М, развивший с двумя турбинами скорость свыше 300 км/ч, к счастью, сохранился до наших дней.

В 1966 году в Харькове закончили работу над ХАДИ‑7 — рекордным автомобилем, который прежде оснащали поршневым двигателем, а затем переделали под серийную газовую турбину ГТД‑350 от вертолета Ми‑2 — двухвальную, 400‑сильную. Расчетная скорость ХАДИ‑7 составляла около 400 км/ч. Но трассу на озере Баскунчак уже закрыли, а на других автомобиль не мог показать ­все свои возможности и развивал лишь около 320 км/ч.

ХАДИ‑7 рассчитывали на максималку около 400 км/ч. Но показать ее машине было негде.

Наконец, в 1978 году в Харькове построили ХАДИ‑9, который должен был замахнуться на мировой рекорд скорости, уже тогда превысивший 1000 км/ч. Проектная максимальная скорость автомобиля с реактивным двигателем от истребителя МиГ‑19 составляла 1200 км/ч! Однако уже в процессе постройки стало ясно, что предел — 700–800 км/ч. Но и этих скоростей ХАДИ‑9 не показал: не было в СССР подходящих трасс.

ХАДИ‑9 снялся в 1983 году в художественном фильме «Скорость» и, по рассказам очевидцев, во время съемок шел быстрее 400 км/ч. В это верится с трудом.

Устройство

Первый контур вмещает в себя компрессоры высокого и низкого давления, камеру сгорания, турбины высокого и низкого давления и сопло. Второй контур состоит из направляющего аппарата и сопла. Такая конструкция является базовой, но возможны и некоторые отклонения, например, потоки внутреннего и внешнего контура могут смешиваться и выходить через общее сопло, или же двигатель может оснащаться форсажной камерой.

Теперь коротко о каждом составляющем элементе ТРДД. Компрессор высокого давления (КВД) – это вал, на котором закреплены подвижные и неподвижные лопатки, формирующие ступень. Подвижные лопатки при вращении захватывают поток воздуха, сжимают его и направляют внутрь корпуса. Воздух попадает на неподвижные лопатки, тормозится и дополнительно сжимается, что повышает его давление и придает ему осевой вектор движения. Таких ступеней в компрессоре несколько, а от их количества напрямую зависит степень сжатия двигателя. Такая же конструкция и у компрессора низкого давления (КНД), который расположен перед КВД. Отличие между ними заключается только в размерах: у КНД лопатки имеют больший диаметр, перекрывающий собой сечение и первого и второго контура, и меньшее количество ступеней ( от 1 до 5).

В камере сгорания сжатый и нагретый воздух перемешивается с топливом, которое впрыскивается форсунками, а полученный топливный заряд воспламеняется и сгорает, образуя газы с большим количеством энергии. Камера сгорания может быть одна, кольцевая, или же выполняться из нескольких труб.

Турбина по своей конструкции напоминает осевой компрессор: те же неподвижные и подвижные лопатки на валу, только их последовательность изменена. Сначала расширенные газы попадают на неподвижные лопатки, выравнивающие их движение, а потом на подвижные, которые вращают вал турбины. В ТРДД турбин две: одна приводит в движение компрессор высокого давления, а вторая – компрессор низкого давления. Работают они независимо и между собой механически не связаны. Вал привода КНД обычно расположен внутри вала привода КВД.

Сопло – это сужающаяся труба, через которую выходят наружу отработанные газы в виде реактивного потока. Обычно каждый контур имеет свое сопло, но бывает и так, что реактивные потоки на выходе попадают в общую камеру смешения.

Внешний, или второй, контур – это полая кольцевая конструкция с направляющим аппаратом, через которую проходит воздух, предварительно сжатый компрессором низкого давления, минуя камеру сгорания и турбины. Этот поток воздуха, попадая на неподвижные лопасти направляющего аппарата, выравнивается и движется к соплу, создавая дополнительную тягу за счет одного только сжатия КНД без сжигания топлива.

Форсажная камера – это труба, размещенная между турбиной низкого давления и соплом. Внутри у нее установлены завихрители и топливные форсунки с воспламенителями. Форсажная камера дает возможность создания дополнительной тяги за счет сжигания топлива не в камере сгорания, а на выходе турбины. Отработанные газы после прохождения ТНД и ТВД имеют высокую температуру и давления, а также значительное количество несгоревшего кислорода, поступившего из второго контура. Через форсунки, установленные в камере, подается топливо, которое смешивается с газами, и воспламеняется. В результате тяга на выходе возрастает порой в два раза, правда, и расход топлива при этом тоже растет. ТРДД, оснащенные форсажной камерой, легко узнать по пламени, которое вырывается из их сопла во время полета или при запуске.

форсажная камера в разрезе, на рисунке видны завихрители.

Самым важным параметром ТРДД является степень двухконтурности (к) – отношение количества воздуха, прошедшего через второй контур, к количеству воздуха, прошедшего через первый. Чем выше этот показатель, тем более экономичным будет двигатель. В зависимости от степени двухконтурности можно выделить основные виды двухконтурных турбореактивных двигателей. Если его значение к<2, это обычный ТРДД, если же к>2, то такие двигатели называются турбовентиляторными (ТВРД). Есть также турбовинтовентиляторные моторы, у которых значение достигает и 50-ти, и даже больше.

В зависимости от типа отведения отработанных газов различают ТРДД без смешения потоков и с ним. В первом случае каждый контур имеет свое сопло, во втором газы на выходе попадают в общую камеру смешения и только потом выходят наружу, образуя реактивную тягу. Двигатели со смешением потоков, которые устанавливаются на сверхзвуковые самолеты, могут снабжаться форсажной камерой, которая позволяет увеличивать мощность тяги даже на сверхзвуковых скоростях, когда тяга второго контура практически не играет роли.

Служебный роман

Самолетные двигатели в СССР интересовали, конечно, не только фанатиков скорости. Турбинами в НАМИ занимались еще с конца 1920‑х годов. А первым отечественным автомобилем с газовой турбиной стал в 1959‑м Турбо-НАМИ‑053.

Турбо-НАМИ‑053, первый советский автомобиль с газовой турбиной, сделали на основе автобуса ЗИЛ‑127.

Кузов для экспериментальной машины позаимствовали у междугороднего автобуса ЗИЛ‑127. Мест там осталось лишь десять, всё остальное пространство занимала измерительная аппаратура. Турбина развивала 360 л.с. - в два раза больше, чем штатный ярославский дизель, - и работала в паре с двухступенчатой автоматической коробкой передач.

Автобус массой 13 000 кг разгонялся до совершенно фантастических для машин этого класса 160 км/ч. Он прошел 5000 км на бензине, керосине, дизельном топливе и в целом показал себя очень неплохо. Легко заводился в мороз, температура двигателя достигала уровня рабочей буквально через минуту, а значит, и печка начинала подавать в салон тепло. Это для нашей страны особенно актуально. Но расход топлива был слишком высок (в открытой печати его благоразумно не приводили), а турбина, как водится, раскручивалась с существенной задержкой.

Экспериментальный самосвальный автопоезд БелАЗ-Э549В‑5275 грузоподъемностью 120 тонн с вертолетным двигателем мощностью 1200 л.с.

Первоначально у прототипа КрАЗ-Э260Е 1972 года с газовой турбиной ГАЗ‑99ДМ мощностью 350 л.с. был длинный «нос». Потом установку сумели разместить под штатным капотом.

Существовала еще и проблема пыли, очень вредной для турбины, поэтому воздух в двигатель НАМИ‑053 поступал через сопло, расположенное на крыше автобуса. Впрочем, позднее эту проблему, в том числе и на танках, научились решать более совершенными фильтрами. Кстати, в 1976 году в СССР приняли на вооружение первый в мире танк с газотурбинной силовой установкой мощностью 1000 л.с. - Т‑80. Но вернемся к колесным машинам.

Мощными и всеядными моторами, естественно, заинтересовались заводы, производящие тяжелые грузовики, и, конечно, военные. Турбины в качестве эксперимента ставили на ракетовозы ЗИЛ‑135Г, на МАЗы. Ведь «изделия», как писали в документах, а попросту — ракеты, которые предстояло перевозить, становились всё больше и тяжелее.

Последний советский автомобиль с турбиной (1250 л.с.) и электрической трансмиссией — МАЗ‑7907.

Испытывали газовые турбины также на КрАЗа и БелАЗах. Основные проблемы возникали с трансмиссией: ни одна не выдерживала нагрузки. Поэтому, в частности, МАЗ‑7907, ставший вершиной этого направления советского автопрома, получил электрическую трансмиссию с отдельным приводом на каждое из 24 (!) колес. Чудище длиной более 28 метров имело сочлененную раму, массу 68 500 кг и было рассчитано на перевозку 150 тонн груза. Трехвальная турбина развивала 1250 л.с. В 1985 году построили два таких монстра. Их слабым местом вновь оказалась трансмиссия. На этом история отечественных автомобилей с газовыми ­турбинами и закончилась.

Концепт-кар Jaguar C-X75 — гибридный «газотурбиноэлектромобиль».

А есть ли вообще у этой темы перспективы? В 2010 году показали концептуальный суперкар — гибридный Jaguar C-Х75 с четырьмя электромоторами (по одному на колесо) и двумя турбинами по 94 л.с. каждая. Суммарная мощность — около 800 л.с. Чудесно! Но это не более чем шоу-кар типа тех, что показывали еще полвека назад.

О комплектации

Реактивные двигатели в космосе

Как вы уже поняли, наиболее мощным двигателем, способным поднять ракету на высоту во много тысяч километров, являлся именно реактивный двигатель.

Конечно, возникает вопрос: как может работать реактивный двигатель в космосе, в безвоздушном пространстве?

В устройстве ракеты предусмотрен резервуар с кислородом, который смешивается с ракетным топливом и образует необходимую тягу полета ракеты, когда космический корабль покидает атмосферу Земли.

Затем приходит в действие закон сохранения импульса: масса ракеты постепенно уменьшается, сгоревшая смесь топлива и кислорода выбрасывается через сопло в одну сторону, а тело ракеты движется в противоположную.

Конструкция поршневого ДВС

Основные элементы ДВС

Поршневой двигатель внутреннего сгорания состоит из следующих основных элементов:

• поршень — возвратно-поступательным движением обеспечивает впуск смеси, ее сжатие, получение энергии и дальнейший вывод отработанных газов;
• поршневые кольца выполняют функцию уплотнителей;
• шатун и коленчатый вал осуществляют преобразование возвратно-поступательного импульса в крутящий момент;
• поршневой палец обеспечивает шарнирное соединение поршня и шатуна;
• впускной и выпускной клапаны открывают цилиндр для входа смеси (впускной] и выхода отработанных газов (выпускной), герметизируют цилиндр во время сжатия и воспламенения;
• топливная форсунка обеспечивает распыл топлива;
• свеча зажигания создает искру, которая поджигает топливовоздушную смесь;
• блок цилиндров — силовой корпус, объединяющий цилиндры и обеспечивающий их охлаждение.

Сгорание топлива в поршневом двигателе осуществляется в цилиндрах, где поджигается смесь топлива и воздуха, под действием давления получившихся газов происходит поступательное движение поршня. Образовавшаяся при этом тепловая энергия превращается в механическую. Это движение поршня, в свою очередь, преобразуется во вращательное движение коленчатого вала двигателя через шатун, являющийся связующим звеном между цилиндром с поршнем и коленчатым валом.

Коэффициент полезного действия современных поршневых двигателей не превышает 25-30%, то есть большая часть энергии, получаемой при сгорании топлива, превращается в тепло, которое необходимо отводить из двигателя. Эту функцию выполняет система охлаждения.

Схемы двигателей со временем усложнялись, появились моторы 4-, 6-, 8-цилиндровые; рядные и V-образные; с жидкостным охлаждением[] или воздушным[].

Мощность зависела в основном от объёма цилиндров. Но с увеличением объёма цилиндров (или их количества) росла масса двигателя.

Поршневые двигатели (ПД)

Двухрядный звездообразный 14-ти цилиндровый поршневой двигатель с воздушным охлаждением. Общий вид.

Поршневой двигатель

(англ. Piston engine

) —

Классификация поршневых двигателей.

Авиационные поршневые двигатели могут быть классифицированы по различным признакам:

• В зависимости от рода применяемого топлива
  — на двигатели легкого или тяжелого топлива.
• По способу смесеобразования
  — на двигатели с внешним смесеобразованием (карбюраторные) и двигатели с внутренним смесеобразованием (непосредственный впрыск топлива в цилиндры).
• В зависимости от способа воспламенения смеси
  — на двигатели с принудительным зажиганием и двигатели с воспламенением от сжатия.
• В зависимости от числа тактов
  — на двигатели двухтактные и четырехтактные.
• В зависимости от способа охлаждения
  — на двигатели жидкостного и воздушного охлаждения.
• По числу цилиндров
  — на двигатели четырехцилиндровые, пятицилиндровые, двенадцатицилиндровые и т.д.
• В зависимости от расположения цилиндров
  — на рядные (с расположением цилиндров в ряд) и звездообразные (с расположением цилиндров по окружности).

Рядные двигатели в свою очередь подразделяются на однорядные, двухрядные V-образные, трехрядные W-образные, четырехрядные Н-образные или Х-образные двигатели.
Звездообразные двигатели также подразделяются на однорядные, двухрядные и многорядные.

• По характеру изменения мощности в зависимости от изменения высоты
  — на высотные, т.е. двигатели, сохраняющие мощность с подъемом самолета на высоту, и невысотные двигатели, мощность которых падает с увеличением высоты полета.
• По способу привода воздушного винта
  — на двигатели с прямой передачей на винт и редукторные двигатели.

Современные авиационные поршневые двигатели представляют собой звездообразные четырехтактные двигатели, работающие на бензине. Охлаждение цилиндров поршневых двигателей выполняется, как правило, воздушным. Ранее в авиации находили применение поршневые двигатели и с водяным охлаждением цилиндров.

Сгорание топлива в поршневом двигателе осуществляется в цилиндрах, при этом тепловая энергия преобразуется в механическую, так как под действием давления образующихся газов происходит поступательное движение поршня. Поступательное движение поршня в свою очередь преобразуется во вращательное движение коленчатого вала двигателя через шатун, являющийся связующим звеном между цилиндром с поршнем и коленчатым валом.