Двигатели и их размещение

На любом историческом этапе развития авиации в ее рядах могут находиться самолеты разных лет создания, классов, конструкции и с различными типами двигательных установок. Практическое применение в авиации нашли поршневые двигатели (ПД), реактивные жидкостные (ЖРД), реактивные прямоточные (ПВРД), газотурбинные турбореактивные (ТРД) и турбовинтовые (ТВД), а также твердотопливные реактивные (ТТРД) двигатели-ускорители. На современных военных самолетах стоят в основном ТРД и ТВД, хотя во вспомогательной военной авиации все еще встречаются самолеты с ПД (небольшие транспортные, патрульные и противолодочные самолеты, используемые в военной авиации малых государств).

Все вышеперечисленные реактивные двигатели получают реактивную силу при истечении газов из сопла. Газы образуются от сгорания топлива в окислителе. Конструктивно самый простой – ТТРД. У него топливо помещено в камеру сгорания. При работе ТТРД реакция горения происходит очень быстро, при этом двигатель развивает большую тягу. В авиации ТТРД применяются в качестве самолетных ускорителей и в вооружении (ракетах). В ЖРД окислитель и топливо находятся в отдельных емкостях, из которых подаются в камеру сгорания. Как ТТРД, так и ЖРД очень неэкономичны, к тому же на борту летательного аппарата приходится кроме топлива возить и окислитель, поэтому в настоящее время ЖРД практически не применяются в авиационной технике.

Схемы размещения двигателей на сверхзвуковых самолетах

Схемы размещения двигателей на сверхзвуковых самолетах

8 воздушно-реактивных двигателях (ВРД) основным рабочим телом при создании тяги является атмосферный воздух, а в качестве окислителя при горении топлива используется кислород воздуха. Чтобы получить достаточное количество кислорода, надо через двигатель пропускать много воздуха и под большим давлением В ПВРД это достигается за счет скоростного напора, т е. чтобы двигатель заработал, его надо предварительно разогнать. Конструктивная простота этого двигателя и малый вес наряду с высокими удельными параметрами способствуют применению ПВРД на ракетах, беспилотных самолетах и в комбинированных турбопрямоточных двигателях сверхскоростных машин (например, SR-71).

ТРД тоже относятся к воздушно-реактивным двигателям Воздух перед поступлением в камеры сгорания сжимается компрессором, который «сидит» на одном валу с турбиной, помещенной в газовый поток после камер сгорания На больших скоростях полета ТРД имеют значительно большие мощности, чем ПД, и небольшие удельные расходы топлива. В эксплуатации они просты и надежны Все это обусловило их широкое применение в авиации.

Двигатель самолета F-15

Двигатель самолета F-15

Улучшенным вариантом ТРД являются двухконтурные турбореактивные двигатели (ТРДД). Часть энергии сгорания топлива во внутреннем контуре преобразуется в механическую работу вентилятора наружного контура. Важным параметром работы ТРДД выступает степень двухконтурности – отношение расхода воздуха в наружном контуре к расходу воздуха во внутреннем Повышение степени двухконтурности приводит к снижению удельного расхода топлива, но сопровождается увеличением габаритов и температуры газов перед турбиной. Поэтому ТРДД с большой степенью двухконтурности устанавливают на транспортных, нескоростных самолетах Новейшим направлением в повышении маневренности самолетов, улучшении их взлетно-посадочных характеристик является оснащение их реактивными двигателями с изменяемым вектором тяги (ДИВТ)

У ТВД две турбины: одна вращает компрессор, другая – воздушный винт. Эти двигатели имеют большую тягу и лучшую экономичность на дозвуковых скоростях полета, чем ТРД. Тяга ТВД складывается из тяги воздушного винта и частично из тяги, получаемой от выходящих из сопла газов Установка ТВД на тяжелых самолетах позволяет улучшить их взлетные качества и дальность полета. Особенно были распространены в военной авиации ТВД в 50-60-е годы: они стояли практически на всех типах самолетов, кроме истребителей. После появления экономичных ТРДД и приме

нения энергетической механизации крыла, ТВД сдали почти все свои позиции в военном самолетостроении: в 80-е годы в мире серийно производилось для военных заказчиков не более 7-8 типов самолетов с ТВД (учебно-трениро- вочные, противолодочные, транспортные, штурмовики и ракетоносцы). В последнее время, в связи с разработкой многолопастных винтов обладающих высоким КПД, возобновилось проектирование тяжелых самолетов с ТВД.

Современные двигатели имеют модульную конструкцию. Каждый из модулей представляет группу сборочных единиц и может быть заменен без подгонки, балансировки и испытаний двигателя на стенде Применение модульной конструкции сокращает сроки создания и модифицирования двигателя, повышает его эксплуатационную и ремонтную технологичность, позволяет полнее использовать долговечность отдельных модулей.

Размещение двигателей на планере диктуется оптимальными условиями их работы, требованиями аэродинамики и эксплуатации. В современной военной авиации наблюдается большое разнообразие вариантов размещения двигателей. На тяжелых самолетах – военно-транспортных, противолодочных, бомбардировщиках, где необходимо иметь большие внутрифюзеляжные объемы для размещения грузов, спецоборудования и вооружения, двигатели устанавливаются на крыле, в крыле, реже на фюзеляже Лишь у такого относительно большого бомбардировщика, как Ту-22М, двигатели спрятаны в фюзеляж.

На более легких самолетах двигатели (двигатель) размещаются в фюзеляже В двухдвигательных самолетах мотогондолы и фюзеляж объединены в общую конструкцию Мотогондолы могут быть короче фюзеляжа, как у «Ягуара», или длиннее – когда фюзеляж превращается в носовую гондолу (Су-27).

Как уже говорилось, сгладить противоречия между ростом скорости полета и ухудшением взлетно-посадочных характеристик удается за счет механизации крыла (изменение профиля и угла стреловидности). Еще один путь – использовать тягу двигателя. Направляя вектор тяги вниз, можно создать дополнительную подъемную силу, способствующую сокращению взлетно-посадочных дистанций (у самолетов с коротким взлетом и посадкой – СКВП) или даже вертикальному взлету и посадке (самолет с вертикальным взлетом и посадкой – СВВП). Для этого используются вертикальные подъемные двигатели (ВД), подъемно-маршевые двигатели (ПМД) с поворотными соплами, поворотные ПМД, энергетическая механизация крыла, пороховые стартовые ускорители (только для короткого взлета).

Двигатели и их размещение
Двигатели и их размещение
Воздухозаборники сверхзвуковых самолетов

Воздухозаборники сверхзвуковых самолетов

ВД применяются в комбинации с маршевой двигательной установкой. В 60-е годы было построено несколько опытных самолетов, в состав двигательной установки которых входили ВД: французский истребитель-СВВП «Бальзак» и советский истребитель- СКВП МиГ-23-01 имели комбинацию ВД и маршевых двигателей, западногерманский военно-транспортный СВВП Do-31; советские Як-36 и Як-38 – комбинацию ВД и ПМД; западногерманский истребитель- СВВП VJ-101 комбинацию ВД и поворотных двигателей До серийного производства был доведен лишь Як-38. ВД в таких установках работают лишь на взлете и при посадке, в полете они являются «мертвым» грузом. Конструкция самолетов, оснащенных ВД, перетяжелена, летные и тактические характеристики значительно ниже, чем у аналогичных самолетов только с одним маршевым двигателем.

При использовании в двигательной установке ПМД поворот вектора тяги осуществляется в плоскости симметрии самолета, при этом сопла поворачиваются вниз на 90°. В зависимости от тяговооруженности может происходить укороченный или вертикальный взлет.

В настоящее время на вооружении военной авиации (в США и Великобритании) находятся два типа СВВП: многоцелевой истребитель «Харриер» (в нескольких модификациях), оснащенный ПМД, и военно- транспортный «Оспри» с поворотными двигателями.

Использование ПМД обеспечивает улучшение маневренных характеристик СВВП – уменьшение радиуса виража, увеличение интенсивности торможения, благодаря возможности использования поворота вектора тяги двигателя в полете На СВВП в дополнение к аэродинамическим рулям имеется газодинамическая система управления, позволяющая самолету маневрировать на режимах висения, взлета и посадки. Для увеличения управляющих моментов струйные рули разнесены по концам крыла и фюзеляжа. Для СВВП характерно увеличение относительной массы силовой установки и уменьшение относительной массы полезной нагрузки. Можно увеличить полезную нагрузку СВВП при взлете «по-самолетному» – с коротким разбегом. После израсходования в полете топлива и сброса боевой нагрузки тяговооруженность самолета возрастает и может обеспечить вертикальную посадку.

Двигатель смолета F-15

Двигатель смолета F-15

Управление вектором тяги открывает перспективы более простого управления самолетом, особенно на малых скоростях, а также снижение заметности и расхода топлива, благодаря возможности отказаться от вертикального оперения.

В некоторых современных военно-транспортных самолетах – Ан-72, С-17 – для увеличения подъемной силы крыла применяют энергетическую механизацию крыла (ЭМК), основанную на эффекте Коанда. При обдуве верхней (АН-72) или нижней (С-17) поверхности крыла реактивной струей, она поворачивается вслед за отклоненным закрылком. Появляется вертикальная составляющая тяги двигателей. Кроме того, на крыле при этом возникает дополнительная аэродинамическая подъемная сила (эффект суперциркуляции).

Похожие книги из библиотеки

Секретные проекты истребителей люфтваффе

Во время Второй мировой войны немецкие инженеры, занятые поисками нового оружия, разработали многие образцы боевой техники, опередившей свое время. Книга рассказывает о проектах немецких истребителей с реактивными двигателями и наиболее совершенными поршневыми моторами, которые могли представлять грозную силу в случае своей реализации.

Изданная в 1994 году в Германии, эта книга была переведена на многие языки мира и представляет несомненный интерес для отечественного читателя.

Минно-торпедное оружие

Что такое морские мины и торпеды? Как они устроены и каковы принципы их действия? Являются ли в настоящее время мины и торпеды таким же грозным оружием как и во времена прошедших войн?

Обо всем этом рассказывается в брошюре.

Она написана по материалам открытой отечественной и зарубежной печати, а вопросы использования и развития минно-торпедного оружия изложены по взглядам иностранных специалистов.

Адресуется книга широкому кругу читателей, особенно молодежи, готовящейся к службе в Военно-Морском Флоте СССР.

«ПАНТЕРА» СТАЛЬНАЯ КОШКА ПАНЦЕРВАФФЕ

«Пантера» - безусловно, один из наиболее известных тяжелых танков, принимавших участие во Второй мировой войне. Катализатором создания этой не предусмотренной в системе танкового вооружения Вермахта боевой машины стал советский танк Т-34. Массового среднего танка из «Пантеры» не получилось, зато вышел массовый тяжелый танк, выпущенный в значительно больших количествах, чем «Тигр». С момента своего появления на фронте в 1943 году и до самого конца войны эта «хищная кошка» была постоянной головной болью советских, американских и английских танкистов.

Потопленные

В книге описываются боевые действия японских подводных лодок в 1941–1945 гг.

Автор освещает такие вопросы, как применение сверхмалых подводных лодок и человекоторпед; использование специальных самолетов с подводных лодок; артиллерийский обстрел с лодок побережья США; снабжение гарнизонов на блокированных противником островах; переходы лодок из Японии в оккупированные немцами европейские порты Франции, и другие вопросы.

В приложениях к книге помещены таблицы, характеризующие состояние подводного флота Японии накануне войны, строительство лодок в ходе войны и потери.