Схема подачи воздуха в двигатель с турбиной: Система подачи воздуха в двигатель: бензиновый и дизельный мотор

Содержание

Основы турбонаддува | Часть 1. Принципы работы турбодвигателя.

Основные принципы работы турбодвигателя.


Как известно, мощность двигателя пропорциональна количеству топливовоздушной смеси, попадающей в цилиндры. При прочих равных, двигатель большего объема пропустит через себя больше воздуха и, соответственно, выдаст больше мощности, чем двигатель меньшего объема. Если нам требуется, чтобы маленький двигатель выдавал мощности как большой или мы просто хотим, чтобы большой выдавал еще больше мощности, нашей основной задачей станет поместить больше воздуха в цилиндры этого двигателя. Естественно, мы можем доработать головку блока и установить спортивные распредвалы, увеличив продувку и количество воздуха в цилиндрах на высоких оборотах. Мы даже можем оставить количество воздуха прежним, но поднять степень сжатия нашего мотора и перейти на более высокий октан топлива, тем самым подняв КПД системы. Все эти способы действенны и работают в случае, когда требуемое увеличение мощности составляет 10-20%.
Но когда нам нужно кардинально изменить мощность мотора — самым эффективным методом будет использование турбокомпрессора.

Каким же образом турбокомпрессор позволит нам получить больше воздуха в цилиндрах нашего мотора? Давайте взглянем на приведенную ниже диаграмму:



Рассмотрим основные этапы прохождения воздуха в двигателе с турбокомпрессором:

— Воздух проходит через воздушный фильтр (не показан на схеме) и попадает на вход турбокомпрессора (1)
— Внутри турбокомпрессора вошедший воздух сжимается и при этом увеличивается количество кислорода в единице объема воздуха. Побочным эффектом любого процесса сжатия воздуха является его нагрев, что несколько снижает его плотность.
— Из турбокомпрессора воздух поступает в интеркулер (3) где охлаждается и в основной мере восстанавливает свою температуру, что кроме увеличения плотности воздуха, ведет еще и к меньшей склонности к детонации нашей будущей топливовоздушной смеси.
— После прохождения интеркулера воздух проходит через дроссель, попадает во впускной коллектор (4) и дальше на такте впуска — в цилиндры нашего двигателя.


Объем цилиндра является фиксированной величиной, обусловленной его диаметром и ходом поршня, но так как теперь он заполняется сжатым турбокомпрессором воздухом, количество кислорода зашедшее в цилиндр становится значительно больше чем в случае с атмосферным мотором. Большее количество кислорода позволяет сжечь большее количество топлива за такт, а сгорание большего количества топлива ведет к увеличению мощности выдаваемой двигателем.
— После того как топливо-воздушная смесь сгорела в цилиндре, она на такте выпуска уходит в выпускной коллектор (5), где этот поток горячего (500С-1100С) газа попадает в турбину (6)
— Проходя через турбину, поток выхлопных газов вращает вал турбины на другой стороне которого находится компрессор, и, тем самым совершает работу по сжатию очередной порции воздуха. При этом происходит падение давления и температуры выхлопного газа, поскольку часть его энергии ушла на обеспечение работы компрессора через вал турбины.

Ниже приведена схема внутреннего устройства турбокомпрессора:


В зависимости от конкретного мотора и его компоновки под капотом, турбокомпрессор может иметь дополнительные встроенные элементы, такие как Wastegate и Blow-Off. Рассмотрим их подробнее:

Blow-off

Блоуофф (перепускной клапан) — это устройство установленное в воздушной системе между выходом из компрессора и дроссельной заслонкой с целью не допустить выход компрессора на режим surge. В моменты, когда дроссель резко закрывается, скорость потока и расход воздуха в системе резко падает, при этом турбина еще некоторое время продолжает вращаться по инерции со скоростью не соответствующей новому упавшему расходу воздуха. Это вызывает циклические скачки давления за компрессором и слышимый характерный звук прорывающегося через компрессор воздуха. Surge со временем приводит к выходу из строя опорных подшипников турбины, ввиду значительной нагрузки на них в этих переходных режимах. БлоуОфф использует комбинацию давлений в коллекторе и установленной в нем пружины чтобы определить момент закрытия дросселя. В случае резкого закрытия дросселя блоуофф сбрасывает в атмосферу возникающий в воздушном тракте избыток давления и тем самым спасает турбокомпрессор от повреждения.

Wastegate

Представляет собой механический клапан установленный на турбинной части или на выпускном коллекторе и обеспечивающий контроль за создаваемым турбокомпрессором давлением. Некоторые дизельные моторы используют турбины без вейстгейтов. Тем не менее, подавляющее большинство бензиновых моторов обязательно требуют его наличия. Основной задачей вейстгейта является обеспечивать выхлопным газам возможность выхода из системы в обход турбины. Пуская часть газов в обход турбины, мы контролируем количество энергии газов, которое уходит через вал на компрессор и, тем самым, управляем давлением наддува, создаваемым компрессором. Как правило, вейстгейт использует давление наддува и давление встроенной пружины, что бы контролировать обходной поток выхлопных газов.

Встроенный вейстгейт состоит из заслонки, встроенной в турбинный хаузинг (улитку), пневматического актуатора, и тяги от актуатора к заслонке.


Внешний гейт представляет собой клапан, устанавливаемый на выпускной коллектор до турбины. Преимуществом внешнего гейта является то, что сбрасываемый им обходной поток может быть возвращен в выхлопную систему далеко от выхода из турбины или вообще сброшен в атмосферу на спортивных автомобилях. Все это ведет к улучшению прохождения газов через турбину ввиду отсутствия разнонаправленных потоков в компактном объеме турбинного хаузинга.


Водяное и масляное обеспечение:

Шарикоподшипниковые турбины Garrett требуют значительно меньше масла чем втулочные аналоги. Поэтому установка маслянного рестриктора на входе в турбину крайне рекомендована, если давление масла в вашей системе превышает 4 атм. Слив масла должен быть заведен в поддон выше уровня масла. Поскольку слив масла из турбины происходит естественным путем под действием гравитации, крайне важно, чтобы центральный картридж турбины был ориентирован сливом масла вниз.

Частой причиной выхода из строя турбин является закоксовка маслом в центральном картридже. Быстрая остановка мотора после больших продолжительных нагрузок ведет к теплообмену между турбиной и нагретым выпускным коллектором, что в отсутствии притока свежего масла и поступления холодного воздуха в компрессор ведет к общему перегреву картриджа и закоксовке имеющегося в нем масла.

Для минимизации этого эффекта турбины снабдили водяным охлаждением. Водные шланги обеспечивают эффект сифона снижая температуру в центральном картридже даже после остановки двигателя, когда нет принудительной циркуляции воды. Желательно также обеспечить минимум неравномерности по вертикали линии подачи воды, а также несколько развернуть центральный картридж вокруг оси турбины на угол до 25 градусов.

Выбор турбины.


Правильный подбор турбины является ключевым моментом в постройке турбомотора и основан на многих вводных данных. Самым основным фактом выбора является требуемая от мотора мощность. Важно также выбирать эту цифру максимально реалистично для вашего мотора. Поскольку мощность мотора зависит от количества топливовоздушной смеси, которая через него проходит за единицу времени, определив целевую мощность, мы приступим к выбору турбины способной обеспечить необходимый для этой мощности поток воздуха.

Другим крайне важным фактором выбора турбины является скорость ее выхода на наддув и минимальные обороты двигателя, на которых это происходит. Меньшая турбина или меньший горячий хаузинг позволяют улучшить эти показатели, но максимальная мощность при этом будет снижена. Тем не менее, за счет большего рабочего диапазона работы двигателя и быстрого выхода турбины на наддув при открытии дросселя в целом результат может быть значительно лучше, чем при использовании большей турбины с большой пиковой мощностью, но в узком верхнем диапазоне работы мотора.

Втулочные и шарикоподшипниковые турбины.


Втулочные турбины были самыми распространенными в течение долгого времени, тем не менее, новые и более эффективные шарикоподшипниковые турбины используются все чаще. Шарикоподшипниковые турбины появились как результат работы Garrett Motorsport во многих гоночных сериях.  

Отзывчивость турбины на дроссель в значительной степени зависит от конструкции центрального картриджа. Шарикоподшипниковые турбины Garrett обеспечивают на 15% более быстрый выход на наддув относительно их втулочных аналогов, снижая эффект турбо-ямы и приближая ощущение от турбо-мотора к атмосферному большеобъемнику.


Шарикоподшипниковые турбины также требуют значительно меньшего потока масла через картридж для смазки подшипников. Это снижает вероятность утечек масла через сальники. Такие турбины менее требовательны к качеству масла и менее склонны к закоксовке после глушения двигателя.

Читать Часть 2: Trim, A/R хаузингов, твинскролл, AFR.

Читать Часть 3: Компрессорная карта, Surge, Эффективность, Скорость вращения.

Расчет и подбор турбин Garrett онлайн.


По материалам Garrett TurboTech.
Перевод и адаптация Oleg Coupe (TurboGarage)
При использовании материалов ссылка на источник обязательна.

Система впуска воздуха двигателя Cummins — Блог о двигателе Cummins

Система впуска воздуха на двигателе состоит из воздушного фильтра, впускного воздуховода, турбонагнетателя, воздуховода наддувочного воздуха, радиатора охладителя наддувочного воздуха и нагревателя впускной системы. Воздух через воздушный фильтр попадает  к компрессору турбонагнетателя (1).

Затем он проходит по воздуховоду (2) к охладителю наддувочного воздуха (3), нагревателю (при наличии) и во впускной коллектор (4). ?з впускного коллектора воздух подается в цилиндры (5), в которых используется в процессе сгорания топлива.   Вращение рабочего колеса турбины осуществляется за счет энергии отработавших газов. Турбина вращает рабочее колесо компрессора, подающего воздух под давлением в двигатель, где происходит сгорание. За счет работы турбонагнетателя увеличивается подача воздуха, объем впрыскиваемого топлива и мощность двигателя.

Турбина, рабочее колесо компрессора и вал опираются на два подшипника, монтированные в корпусе. По каналам в корпусе подшипников отфильтрованное моторное масло подается под давлением к опорным и упорным подшипникам. Масло применяется для смазки и охлаждения вращающихся деталей. Затем масло из корпуса подшипников подается в поддон картера двигателя по сливной магистрали. Подача достаточного количества качественного отфильтрованного масла нужна для продления срока службы турбонагнетателя.

Необходимо использовать масло высокого качества и производить замену масляного фильтра в соответствии с инструкциями по обслуживанию.

Турбонагнетатели с перепускными клапанами применяются для оптимизации рабочих характеристик двигателя. Такая конструкция дает возможность быстро достичь максимального давления без выхода турбонагнетателя на слишком высокие обороты при росте частоты вращения двигателя. Работу перепускного клапана контролирует приводное устройство, сравнивающее давление на выходе из компрессора с заранее настроенным усилием пружины. Перепускной клапан находится перед входом в турбину. Когда он открывается, часть отработавших газов отводится от рабочего колеса турбины, это дает возможность управлять частотой вращения турбонагнетателя и давлением воздуха на выходе из него.

Турбонагнетатели с изменяемой геометрией дают возможность повысить рабочие характеристики двигателя за счет более быстрого роста давления наддува при ускорении или при переходных процессах.

В турбонагнетателе с изменяемой геометрией нет привода перепускного клапана. Для изменения геометрии выходного участка турбины применяется электрический привод. При закрытии патрубка с изменяемой геометрией (уменьшении сечения выходного участка турбины) скорость вращения турбонагнетателя увеличивается, и рост давления наддува происходит быстрее. При открытии патрубка с изменяемой геометрией (увеличении сечения выходного участка турбины) скорость вращения турбонагнетателя снижается, и давление наддува уменьшается.

Турбонагнетатель представляет собой турбонагнетатель с изменяемой геометрией и имеет следующие узлы:

  • Обслуживаемый привод, закрепленный на корпусе подшипников турбонагнетателя;
  • Датчик частоты вращения, установленный в корпусе подшипника, для контроля работы турбонагнетателя;
  • Корпуса подшипников с водяным охлаждением (в дополнение к охлаждению маслом).

Привод, установленный на турбонагнетателе, применяется для управления кольцевым скользящим соплом (1) внутри корпуса турбины турбонагнетателя. Положение кольцевого скользящего сопла контролирует модуль управления двигателем (ECM) по каналу связи. ?зменение положения кольцевого скользящего сопла внутри турбонагнетателя с изменяемой геометрией дает возможность управлять частотой вращения рабочего колеса турбины и потоком отработавших газов через турбонагнетатель. Это позволяет управлять следующими параметрами:

  • Давление в выпускной системе;
  • Частота вращения рабочего колеса компрессора турбонагнетателя;
  • Температура на выходе отработавших газов.

?з-за неисправностей внутренних деталей турбонагнетателя уменьшается эффективность его работы, увеличивается дымность и снижается мощность двигателя. Отказ подшипника может привести к увеличению трения и снижению частоты вращения ротора. При этом возможно касание лопатками корпусных деталей, что также замедлит его вращение. Неисправность перепускного клапана турбонагнетателя, привода изменения геометрии турбонагнетателя или контроллера привода изменения геометрии турбонагнетателя , а также нарушение настройки перепускного клапана турбонагнетателя способствуют выходу давления наддува за пределы нормы. Слишком низкое давление увеличивает дымность и снижает мощность, а слишком высокое ведет к повреждению основных узлов и деталей двигателя.

Масло из системы смазки двигателя обеспечивает смазку подшипников и частичное охлаждение турбонагнетателя. Оно поступает к турбонагнетателю по магистрали под давлением, равным давлению в системе смазки двигателя. Сливная магистраль, подсоединенная к нижней части турбонагнетателя, необходима для слива масла в поддон картера двигателя.

С каждой стороны ротора монтированы манжетные уплотнения. В первую очередь они нужны для исключения попадания отработавших газов и воздуха под давлением в корпус подшипников турбонагнетателя.  Утечка масла через уплотнения возможна, но маловерятна. Повышенное давление в картере двигателя затрудняет слив масла из турбонагнетателя. ?з-за возникшего в корпусе подшипников давления масло будет поступать через уплотнения компрессора в цилиндры двигателя.

Повышенное сопротивление или повреждение сливной магистрали способствуют повышению давления в корпусе подшипников, из-за чего масло будет проходить через уплотнения.

Кроме того, повышенное сопротивление на входе или выходе турбонагнетателя приводит к созданию отрицательного перепада давления между компрессором и корпусом подшипников турбонагнетателя, в результате масло будет проходить через уплотнения. Если произойдет утечка масла через уплотнения корпуса компрессора, следует промыть охладитель наддувочного воздуха, чтобы удалить масло из впускной системы.

Обычно турбонагнетатель издает свистящий звук. ?нтенсивность этого звука определяется частотой вращения и нагрузкой двигателя. Причина звука —  очень высокая частота вращения ротора и способ его балансировки при изготовлении. Соответственно, шум будет более сильным на максимальной частоте вращения. Для проверки уровня шума нужно вывести двигатель на максимальные обороты. Турбонагнетатели с изменяемой геометрией также могут издавать храпящий или фыркающий звук при работе турбонагнетателя в определенных режимах. Например, при работе турбонагнетателя на высоких оборотах и резком отпускании акселератора. Эти звуки являются нормальными и не говорят о неисправностях, вызывающих повреждение или снижение срока службы турбонагнетателя.

Нарушение герметичности деталей впускной и выпускной систем может привести к повышенному шуму при работе двигателя. Признаком утечки обычно является свист высокого тона или звук всасывания. Необходимо проверить отсутствие утечек во впускной и выпускной системах, убедиться в плотности затяжки всех обжимных хомутов.

Звуки низкого тона или дребезжание при более низкой частоте вращения двигателя обычно указывают на наличие посторонних предметов в системе или касание ротором корпусов. В этом  случае необходимо снять входной патрубок турбонагнетателя и проверить, нет ли в нем посторонних предметов, а также проверить отсутствие повреждений лопаток турбонагнетателя и зазор в подшипниках. При обнаружении утечек, повреждения лопаток или при несоответствии норме зазоров нужно заменить турбонагнетатель.

Для улучшения рабочих характеристик и уменьшения выброса загрязняющих веществ на автомобильных двигателях применяется охладитель наддувочного воздуха, устанавливаемый на шасси. В такой системе также применяются воздуховоды большого диаметра для подачи воздуха от турбонагнетателя в охладитель и от охладителя во впускной коллектор. Безотказная работа системы охлаждения наддувочного воздуха обеспечивается изготовителями транспортного средства и его узлов.

 

Схема системы впуска воздуха для двигателей с охлаждением наддувочного воздуха

 

  1. Вход воздуха в турбонагнетатель
  2. От турбонагнетателя к охладителю наддувочного воздуха
  3. Охладитель наддувочного воздуха
  4. Впускной коллектор (встроен в головку блока цилиндров)
  5. Впускной клапан.

Новый способ приготовления горючей смеси в ДВС — Энергетика и промышленность России — № 22 (234) ноябрь 2013 года — WWW.EPRUSSIA.RU

Газета «Энергетика и промышленность России» | № 22 (234) ноябрь 2013 года

Практическая реализация этих направлений достигалась в том числе за счет использования широкого диапазона углеводородных горючих: от бензинов и керосинов – до высоковязких мазутов и сырой нефти. А также – за счет применения различных способов, схем и параметров подачи топлива и воздуха для приготовления горючей смеси.

Влияние вида сжигаемого топлива

На сегодняшний день двигатели внутреннего сгорания разработаны практически для каждого вида углеводородного горючего. Многие эксплуатационные показатели топлива, как известно, являются обязательными и необходимыми для выполнения теплового расчета ДВС.

Именно от планируемого к использованию топлива зависят тактико-технические характеристики и функциональные возможности двигателя. Так, элементарный состав топлива формирует качество сжигаемого горючего и его калорийность (теплоту сгорания или теплотворную способность), которые определяют расходы топлива, воздуха и продуктов сгорания, а также коррозионный износ цилиндров, газовыпускного тракта и экологическую чистоту двигателя. Вязкость и плотность используемого топлива влияют не только на прокачиваемость, качество распыла и испарение топлива, но и на маневренность двигателя (например, на время запуска и на время перехода с одного режима работы на другой), его взрывопожаробезопасность. Кроме того, элементарный состав топлива определяет полноту и теплонапряженность процесса сгорания топлива, а в конечном счете – мощность двигателя и его долговечность.

Влияние параметров топлива

На работу двигателей внутреннего сгорания не последнее влияние оказывают параметры подаваемого в него топлива. Основными параметрами подачи топлива в ДВС являются его давление и расход, при этом каждый тип двигателя имеет свои показатели указанных параметров. Необходимо отметить, что расход топлива на двигатель – это производная от его давления: чем выше давление топлива, тем больше его расход, и наоборот. Поскольку воспламенение и сгорание любого вида топлива происходят только в парогазовой фазе, то качественному и полному сгоранию топлива в двигателе должно обязательно предшествовать его полное испарение. Для перевода в паровую фазу жидкое горючее необходимо мелко распылить – между тем хорошо известно, что качество распыла определяется в том числе и величиной давления подаваемого топлива. Так, в двигателях внутреннего сгорания с искровым зажиганием для испарения топлива, происходящего до цилиндров в карбюраторе или инжекторе, достаточно атмосферного давления. В то же время в двигателях с воспламенением от сжатия (дизелях) для нормального процесса парообразования топлива, реализуемого во внутренней полости цилиндров, горючее необходимо подавать с избыточным давлением.

Таким образом, расход подаваемого в цилиндры топлива определяет мощность двигателя, а его давление – качество и полноту протекания процесса сгорания в цилиндрах.

Влияние воздуха

Атмосферный воздух, включающий в свой состав природный окислитель кислород, является обязательным и необходимым для организации и протекания процесса горения компонентом. Количество и способ подачи воздуха в двигатель влияют на количественно-качественные характеристики цепной реакции окисления горючего и, в конечном итоге, на мощность, экономичность и экологичность двигателя.

По Менделееву, на сжигание 1 килограмма углеводородного топлива теоретически необходимо 10 килограммов атмосферного воздуха. Недостаток, равно как и избыток, подаваемого в двигатель воздуха негативно сказывается на его работе. Так, недостаточное количество воздуха приводит к приготовлению обогащенной горючей смеси, снижению экономичности, долговечности, повышенному нагарообразованию на внутренних стенках цилиндров и газовыходного тракта двигателя и к интенсивному загрязнению природной среды продуктами неполного сгорания. В то же время избыток подаваемого на горение воздуха формирует обедненную смесь, что вызывает повышенное окисление конструкционных материалов внутренних полостей цилиндров и газовыходного тракта, снижение мощности двигателя, перерасход топлива, интенсивное тепловое загрязнение атмосферы и т. п.

Известно, что вид и структура углеводородных молекул, а также соотношение углерода к водороду (С:Н) в них различны и в процессе подачи топлива на горение изменяются ежемоментно. В связи с этим для полного сжигания топлива количество воздуха, подаваемого на приготовление горючей смеси, заранее завышается по сравнению с теоретически необходимым. Превышение количества фактически подаваемого воздуха над теоретически необходимым его количеством отражается через значение коэффициента избытка воздуха α, который при традиционном способе приготовления горючей смеси в сегодняшних двигателях внутреннего сгорания составляет от 1,1‑1,5 (при атмосферной подаче воздуха на приготовление горючей смеси) до 5,0 (при турбокомпрессорной подаче воздуха на приготовление горючей смеси).

О топливоподающей системе и подаче воздуха

Используемые сегодня топливоподающие системы ДВС были разработаны еще в начале XX века и, несмотря на ужесточение старых и появление новых (например, экологических) требований к двигателям, применяются до сих пор без принципиальных изменений.

Приоритет в совершенствовании топливных систем ДВС за прошедшее столетие отдавался главным образом количественным показателям. В частности – давлению топлива перед форсунками двигателя, величина которого выросла с 10‑50 кг / см2 в начале XX века до 2000 кг/см2 в начале XXI века. Повышение давления подаваемого топлива позволило, в конечном итоге, при сохранении массогабаритных характеристик двигателей добиться значительного увеличения их мощности.

Следует отметить, что сегодня топливоподающие системы двигателей внутреннего сгорания включают практически те же элементы, что и сто лет назад: топливную емкость, фильтры грубой и тонкой очистки, насос (для дизелей – топливоподкачивающий насос и топливный насос высокого давления), карбюратор или инжектор (для бензиновых двигателей), форсунки (для дизелей) и всасывающий, напорный, сливной трубопроводы.

Одновременно с топливоподающими системами стал применяться используемый до сих пор атмосферный способ подачи воздуха в двигатели.

Приоритет в совершенствовании способов подачи воздуха в двигатели отдавался не только количественным, но и качественным показателям, в частности увеличению напора и расхода воздуха, подаваемого на смешение с топливом, а также повышению степени турбулизации воздушного потока. Итогом такого подхода явилось широкое внедрение вентиляторного, а затем и турбокомпрессорного способов подачи воздуха в двигатель.

При атмосферном способе воздух поступает в воздушный коллектор за счет перепада давлений в атмосфере и в цилиндре двигателя при движении поршня в нижнюю мертвую точку. При вентиляторном способе формируется ламинарный воздушный поток, принудительно подаваемый в воздушный коллектор посредством приводимого во вращение от коленчатого вала вентилятора. Турбокомпрессорный способ предусматривает получение и подачу в воздушный коллектор турбулентного воздушного потока с помощью воздушного компрессора, приводимого во вращение расположенной в выходном коллекторе двигателя газовой турбиной.

Совершенствование способов подачи воздуха в ДВС позволило, не повышая расхода топлива и сохранив массогабаритные характеристики, достичь более высоких показателей мощности двигателей – главным образом за счет активизации и интенсификации процесса горения и повышения, таким образом, теплонапряженности в цилиндрах. Так, применение вентиляторного способа позволило увеличить мощность двигателя в полтора-два раза, а турбокомпрессорного – в два – два с половиной и более раз по сравнению с использованием атмосферного способа подачи воздуха.

Традиционный способ

Сегодня во всех двигателях внутреннего сгорания используется одинаковый способ приготовления горючей смеси, в котором в качестве первичной среды выступает топливо, а вторичной – воздух. Этот способ применяется более ста лет и стал уже традиционным. Суть его в следующем. Распыленное до мельчайших (20 мкм и менее) частиц топливо подается в поток атмосферного воздуха, который, перемешиваясь с горючим, образует топливовоздушную аэрозоль. Впоследствии горючая аэрозоль зажигается электрическим разрядом от свечи (в бензиновых двигателях) или самовоспламеняется от сжатия (в дизельных двигателях) и сгорает.

Условно процесс сгорания топлива в цилиндре можно разделить на три стадии (начальную, среднюю, конечную). В начальной стадии топливовоздушная смесь охватывается пламенем, происходит ее воспламенение и формирование первичного очага пламени, интенсивное испарение поверхностного слоя горючего и его горение в тонкой паровой фазе.

Продолжительность начальной стадии определяется скоростью тепловыделения реакции окисления. Средняя стадия процесса горения характеризуется интенсивным распространением пламени по всему объему горючей смеси. Скорость сгорания смеси резко увеличивается вследствие увеличения площади контакта взаимодействующих компонентов (поверхности испарения) и турбулизации смеси. На конечной стадии происходит догорание топлива, падение скорости и прекращение распространения пламени, вызванные резким снижением количества кислорода.

Следует отметить, что в реакции окисления углеводородного топлива участвует только теоретически необходимое количество воздуха. Остальной же воздух (избыток) в реакции горения (окисления) участия не принимает, а проходит транзитом через зону горения и, мгновенно нагреваясь от температуры окружающей среды до температуры в цилиндре, сбрасывается горячим в составе выхлопных газов в атмосферу, являясь причиной ее интенсивного теплового загрязнения. При этом на нагрев избыточного воздуха дополнительно затрачивается углеводородное топливо, что приводит к его перерасходу. Очевидно, что с повышением избытка воздуха увеличивается и количество затраченного на его нагрев сжигаемого топлива.

О новом способе приготовления горючей смеси

Наряду с традиционно применяемым способом приготовления горючей смеси существуют и другие способы, например струйно-кавитационный.

В основу этого способа положены физические явления, возникающие во внутренних полостях струйных аппаратов при их прокачке жидкими и газообразными средами. При струйно-кавитационном способе приготовления горючей смеси в качестве первичной среды используется не топливо, а атмосферный воздух.

Суть его заключается в следующем. Заданное (как правило, близкое к теоретически необходимому) количество воздуха всасывается из атмосферы и под давлением выше атмосферного подается в струйный насос. При высокоскоростном течении воздуха через внутреннюю полость проточной части насоса в его приемной камере создается разрежение, достаточное для самовсасывания вторичной среды – жидкого топлива.

При самовсасывании топлива его углеводородные молекулы расщепляются на молекулы меньшей молекулярной массы, отдельные атомы и топливные радикалы и в таком виде смешиваются с воздухом. В результате на выходе из насоса получается высококачественная гомогенная (размеры топливных частиц не превышают 10 мкм) воздушно-топливная (а не топливо-воздушная) аэрозоль, которая затем поступает непосредственно на горение. Количество топлива в смеси регулируется расходом воздуха на насос, а качество распыла (дисперсность) – давлением рабочего воздуха. С увеличением давления и количества подаваемого воздуха повышается и количество всасываемого топлива, и наоборот.

Характеристики подаваемой на горение горючей смеси, близкие к оптимальным, поддерживаются расходом и давлением воздуха перед насосом. Использование струйно-кавитационного способа приготовления горючей смеси позволяет регулировать мощность двигателя посредством изменения расхода и давления воздуха, подаваемого в струйный насос.

Струйно-кавитационный способ приготовления горючей смеси можно считать универсальным, поскольку он применим ко всем видам углеводородного топлива и топливосжигающим установкам.

Очевидно, что использование струйно-кавитационного способа приготовления горючей смеси потребует и принципиального качественно-количественного изменения топливо- и воздухоподающих систем двигателей.

На сегодняшний день струйно-кавитационный способ приготовления горючей смеси прошел лабораторные и промышленные испытания.

Выводы

Научно-технический прогресс, как известно, не стоит на месте и даже самые эффективные в свое время инженерные решения с годами устаревают и требуют замены на более совершенные. XXI век выдвигает новые требования и ставит новые задачи, в том числе и в области использования природных ресурсов, включая углеводородное топливо.

Все сказанное относится и к традиционному способу приготовления горючей смеси в двигателях внутреннего сгорания, который используется вот уже более ста лет.

Схемы наддува в двухтактных малооборотных дизелях

Двухтактный дизель типа К90GF фирмы «Бурмейстер и Вайн» (г. Копенгаген) имеет чистый импульсный турбонаддув (рис. 11.25). Первый двухтактный судовой дизель с турбонаддувом, разра­ботанный этой фирмой, был установлен в 1951 г. на судне «Дорте Мэрск». Оснащенные прямоточной схемой продувки (впускные окна во втулке цилиндра, выпускной клапан в крышке цилиндра) двигатели сначала имели вспомогательную электро­воздуходувку, включенную перед турбокомпрессором и пред­назначенную для облегчения пуска и работы на малых нагрузках. Позднее, благодаря повышению к. п. д. турбокомпрессоров, стало возможным отказаться от дополнительного нагнетателя.

В связис этим следует отметить, что к. п. д. турбокомпрессора у двух­тактных двигателей больше влияет на величину расхода топлива, чем у четырехтактных. В дизеле типа K90GF с базовыми разме­рами 900 ? 1800 мм достигается среднее эффективное давление pе = 11,6 бар и цилиндровая мощность 2500 кВт (3410 л. с.) при 114 об/мин.

Двигатель типа А 1060 фирмы «Гранди Мотори Триесте» (GMT) — рис. 11.26 — имеет поперечную схему продувки. Над­дув осуществляется при постоянном давлении газов перед тур­биной и при использовании механически приводимых поршне­вых насосов, последовательно подключенных за ТК. При D = 1060 мм и S = 1900 мм этот дизель в настоящее время имеет наибольший рабочий объем цилиндра. Последовательное под­ключение механического компрессора является непроблематич­ным, но связанным со значительными затратами решением, так как весь нагнетаемый турбокомпрессором воздух далее должен сжиматься механическим компрессором, в данном случае поршне­вым насосом. Эффективный рабочий объем поршневого насоса двойного действия должен быть (поскольку он работает при частоте вращения двигателя) значительно больше, чем рабочий объем цилиндров.

Двигатель, изображенный на рис. 11.26, имеет среднее эффективное давление приблизительно 10 бар и цилинд­ровую мощность 2940 кВт (4000 л. с.) при частоте вращения 106 об/мин.

Фирма MAN (г. Аугсбург) раньше применяла на своих мало­оборотных двухтактных дизелях с петлевой схемой продувки параллельный эжекторный наддув (рис. 11.27).

В этом случае часть подпоршневых полостей (при крейцкопфной конструкции) была использована в качестве воздушных насосов, нагнетающих воздух параллельно турбокомпрессору во впускной трубопро­вод [11.26]. Параллельное подключение подпоршневых полостей по сравнению с последовательным приводит лишь к небольшому увеличению затрат на дополнительные детали, при этом габа­ритный объем дизеля не возрастает. Так как параллельно рабо­тающие подпоршневые насосы при низких нагрузках способство­вали бы приближению турбокомпрессора к зоне помпажа, то в этом рабочем диапазоне воздух из подпоршневых полостей подается через эжектор во впускной трубопровод под значительно более высоким давлением.

Обеспечение высокого уровня давления, необходимого для эжектора, сопряжено с потерями мощности и, следовательно, с увеличением расхода топлива. Для того чтобы избежать этого, по достижению 50%-ной нагрузки осуществляется автоматическое переключение на подачу подпоршневого воздуха непосредственно во впускной трубопровод. Как правило, при полной нагрузке подпоршневыми насосами подается только около 15% от общего количества наддувочного воздуха; потери мощности на привод насосов вызывают лишь небольшое увеличение расхода топлива.

Так как при дальнейшем повышении мощности за счет форси­рования по среднему эффективному давлению доля воздуха, подаваемого подпоршневыми насосами, еще больше уменьшается, то в 1974 г. было решено совсем отказаться от них; наддув дви­гателя примерно с 50%-ной нагрузки осуществляется только посредством турбокомпрессора [11.27 ].

При пуске и разгоне двигателя примерно до 50%-ной нагрузки, а также при работе на режимах низких нагрузок подача воздуха на двигатель поддерживается за счет электрокомпрессора (рис. 11.28).

Для того чтобы избежать утечек воздуха через глу­шитель турбокомпрессора, пневматически управляемый трубча­тый золотник подключенного электрокомпрессора размещается вплотную к рабочему колесу ТК. Работа вспомогательного ком­прессора и положение золотника регулируются с помощью задан­ной величины давления наддувочного воздуха. При отключении дополнительного компрессора всасывание воздуха турбонагне­тателем осуществляется как через глушитель, так и через этот вспомогательный компрессор.

В связи с тем, что вспомогательные компрессоры сжимают воз­дух до сравнительно низкого давления, а вскоре после пуска сжатие воздуха начинает осуществляться в основном турбоком­прессором, мощность, затрачиваемая на привод этих вспомога­тельных компрессоров, невелика. Она составляет примерно 1% от полной мощности двигателя.

По сравнению с параллельным подключением подпоршневых полостей вспомогательный компрессор с электрическим приводом имеет меньшие габаритные размеры и меньшую стоимость, так как в первом случае отпадает необходимость в клапанах проду­вочных насосов, циклонных масляных сепараторах, охладителях подпоршневого воздуха и клапане для переключения с инжек­торного режима работы на параллельный. Наиболее простым и компактным становится размещение трубопроводов в том случае, когда турбокомпрессоры навешиваются с торцевой стороны вы­пускного коллектора — рис. 11.29 [11.27].

При отказе от исполь­зования подпоршневых насосов снижается и расход топлива — незначительно при полной нагрузке, но заметно в области частич­ных нагрузок, что особенно важно для стационарных установок, для которых эти режимы являются основными. Так, у двигателя типа К 10 SZ 105/180 А фирмы MAN, предназначенного для электростанции в бельгийском городе Генте, при гарантированном расходе топлива на режиме полной нагрузки, равном 223 г/(кВт•ч) (при работе на тяжелом топливе Ни = 9600 ккал/кг), практически достигалось ge = 220 г/(кВт•ч). Это соответствует к. п. д. на клеммах генератора 40,7%.

На малооборотных двухтактных дизелях фирмы «Зульцер» (г. Винтертур), также имеющих контурную схему продувки, в сериях RD и RND подпоршневые полости используются сле­дующим образом [11. 28]: перед впускными окнами находятся отделенные друг от друга камеры умеренного объема, сообщаю­щиеся с подпоршневыми полостями и связанные с общим впуск­ным трубопроводом посредством возвратного клапана (рис. 11.30).

Эти камеры через возвратные клапаны наполняются воздухом под давлением, имеющимся во впускном трубопроводе (в пре­дельном случае под давлением окружающей среды), до тех пор, пока турбокомпрессор бездействует. Под тем же давлением на­полняется также и подпоршневая полость при положении поршня в верхней мертвой точке. Вследствие движения поршня вниз давление в камере повышается, так как возвратные клапаны закрыты; при открытии продувочных окон поршнем воздух пере­текает из камеры в цилиндр. Подобный процесс имеет место у кри- вошипно-камерного продувочного насоса двухтактных дизелей, имеющих щелевую продувку. Разница заключается лишь в том, что здесь перед этим продувочным насосом подключен турбо­компрессор. При пуске подача воздуха осуществляется только подпоршневым насосом, при малых нагрузках ему помогает турбо­компрессор, а при полной нагрузке подпоршневой насос является дополнительным при основной подаче воздуха турбокомпрессором. Поскольку доля сжимаемого в подпоршневой полости объема воздуха по отношению к суммарной подаче воздуха мала, то мала и мощность, затрачиваемая на привод подпоршневого насоса, что имеет следствием хорошую топливную экономичность при высоких нагрузках.

Раньше такой способ применялся в сочетании с импульсной турбиной, в настоящее время, по соображениям большей простоты и лучшей эффективности при высоких степенях наддува, исполь­зуется система наддува при постоянном давлении газов перед турбиной.

Другие способы [11.29], как, например, частично последовательное и частично параллельное подключение подпоршневых насосов, дополнительный электрический, гидрав­лический (масляный привод через колесо Пельтона) или пневма­тический привод турбокомпрессора (подвод воздуха в особый сопловой сегмент турбины [11.30]) здесь не рассматриваются, так как в настоящее время они не имеют практического значения.


Предназначение турбокомпрессора, как он устроен и принцип его работы

Мощность, развиваемая двигателем внутреннего сгорания, зависит от количества топлива и воздуха, поступающего в двигатель. Мощность двигателя возможно повысить за счет увеличения объема этих составляющих.

Но увеличение подачи топлива бессмысленно, если не увеличивается поступление воздуха, необходимого для его сгорания. Поэтому воздух, поступающий в цилиндры двигателя, приходится сжимать. Система принудительной подачи воздуха может работать, используя энергию отработанных газов или с применением механического привода.

Турбокомпрессор или турбонагнетатель — устройство, предназначенное для нагнетания воздуха в двигатель с помощью энергии выхлопных газов. Основные части турбокомпрессора — турбина и центробежный насос, которые связывает между собой общая жесткая ось. Эти элементы вращаются со скоростью — около 100.000 об/мин, приводя в действие компрессор.

Устройство турбокомпрессора

Устройство турбокомпрессора:
1 — корпус компрессора; 2 — вал ротора; 3 — корпус турбины; 4 — турбинное колесо; 5 — уплотнительные кольца; 6 — подшипники скольжения; 7 — корпус подшипников; 8 — компрессорное колесо.

Турбинное колесо вращается в корпусе, имеющем специальную форму. Оно выполняет функцию передачи энергии отработавших газов компрессору. Турбинное колесо и корпус турбины изготавливают из жаропрочных материалов (керамика, сплавы).

Компрессорное колесо засасывает воздух, сжимает его и затем нагнетает его в цилиндры двигателя. Оно также находится в специальном корпусе.

Компрессорное и турбинное колеса установлены на валу ротора. Вращение вала происходит в подшипниках скольжения. Используются подшипники плавающего типа, то есть зазор имеют со стороны корпуса и вала. Моторное масло для смазки подшипников поступает через каналы в корпусе подшипников. Для герметизации на валу устанавливаются уплотнительные кольца.

Для лучшего охлаждения турбонагнетателей в некоторых бензиновых двигателях применяется дополнительное жидкостное охлаждение.

Для охлаждения сжимаемого воздуха предназначен интеркулер — радиатор жидкостного или воздушного типа. За счет охлаждения увеличивается плотность и соответственно давление воздуха.

В управлении системой турбонаддува основным элементом является регулятор давления. Это перепускной клапан, который ограничивает поток отработавших газов, перенаправляя часть его мимо турбинного колеса, обеспечивая нормальное давление наддува.

Принцип работы

В своей работе турбокомпрессор использует энергию отработавших газов. Эта энергия вращает турбинное колесо. Затем это вращение через вал ротора передается компрессорному колесу. Компрессорное колесо нагнетает воздух в систему, предварительно сжав его. Охлажденный в интеркулере воздух подается в цилиндры двигателя.

Принцип работы турбокомпрессора

Хотя у турбокомпрессора нет жесткой связи с валом двигателя, эффективность работы турбонаддува зависит от частоты его вращения. Чем больше число оборотов двигателя, тем сильнее поток отработавших газов. Соответственно увеличивается скорость вращения турбины и количество поступающего в цилиндры воздуха.

При работе системы турбонаддува возникают некоторые негативные моменты.

  1. Задерживается увеличение мощности при резком надавливании на педаль газа («турбояма»).
  2. После выхода из «турбоямы» резко повышается давление наддува («турбоподхват»).

Явление «турбоямы» обусловлено инерционностью системы. Это влечет за собой несоответствие между производительностью турбокомпрессора и требуемой мощностью двигателя. Для решения этой проблемы существуют следующие способы:

  • использование турбины с изменяемой геометрией;
  • применение двух параллельных или последовательных компрессоров;
  • комбинированный наддув.

Турбина с изменяемой геометрией оптимизирует поток отработавших газов, изменяя площадь входного канала. Широко применяется в дизельных двигателях.

Турбина с изменяемой геометрией:
1 — направляющие лопатки; 2 — кольцо; 3 — рычаг; 4 — тяга вакуумного привода; 5 — турбинное колесо.

Параллельно работающие турбокомпрессоры применяют для мощных V-образных двигателей (по одному на ряд цилиндров). Эта схема помогает решить проблему за счет того, что у двух маленьких турбин инерция меньше, чем у одной большой.

Установка 2-х последовательных турбин позволяет достичь максимальной производительности, используя разные компрессоры при разных оборотах двигателя.

При комбинированном наддуве применяется и механический, и турбонаддув. При работе двигателя на низких оборотах работает механический нагнетатель. При увеличении оборотов включается турбокомпрессор, а механический нагнетатель останавливается.

Преимущества и недостатки применения турбонаддува

1. Турбокомпрессор широко используется ввиду простоты конструкции и хороших эксплуатационных параметров. Турбонаддув позволяет увеличить мощность двигателя на 20-35%. Двигатель, вырабатывая повышенные крутящие моменты на средних и высоких оборотах, увеличивает скорость и экономичность автомобиля.

2. Турбокомпрессор в большинстве случаев не может быть причиной неисправностей двигателя, так как его работа зависит от работоспособности газораспределительной, воздушной и топливной систем.

3. Двигатель с турбокомпрессором имеет меньший выброс вредных газов в атмосферу, так как вырабатываются дополнительные выхлопные газы в двигатель. У сгораемого топлива становится меньше отходов.

4. Происходит экономия топлива на 5-20%. В небольших двигателях энергия сжигаемого топлива используется эффективней, увеличивается КПД.

5. На высокогорных дорогах такие двигатели работают более стабильно и с меньшими потерями мощности, чем их атмосферные аналоги.

6. Турбокомпрессор сам по себе является глушителем шума в системе выпуска.

Как работает турбина — видео:

О недостатках

У турбированных двигателей кроме возникновения явлений «турбояма» и «турбоподхват» есть и другие недостатки.

Обслуживание их дороже в сравнении с «классическими». При эксплуатации приходится применять моторное масло специального назначения — его приходится регулярно менять. Двигатель с турбокомпрессором перед пуском должен несколько минут проработать на холостых оборотах. Также сразу не рекомендуется глушить мотор до остывания турбины.

Загрузка…

Турбо – Автомобили – Коммерсантъ

&nbspТурбо

       В двух предыдущих номерах рассматривались системы питания двигателей. При этом речь шла, в основном, о подаче бензина. В этой статье речь пойдет о втором, не менее важном компоненте топливо-воздушной смеси — о воздухе. И об устройствах для увеличения его подачи в двигатель.

       Задача повышения мощности и крутящего момента двигателя была актуальна всегда. Самое простое решение — увеличить рабочий объем: чем больше сгорает топлива, тем выше мощность. Однако при этом существенно увеличиваются габариты и масса конструкции.
       Альтернативный подход — оставить рабочий объем двигателя прежним, но подавать в единицу времени больше топлива. Увеличить подачу бензина несложно, особенно, в системах впрыска. Но при этом для сохранения состава топливной смеси необходимо пропорционально увеличить и количество подаваемого в двигатель воздуха. Возможности двигателя самостоятельно всасывать воздух ограничены, поэтому не обойтись без специального устройства, повышающего давление и, следовательно, количество воздуха на впуске. Эти устройства обычно называют нагнетателями или компрессорами.
       
Механический нагнетатель
       Механические нагнетатели применялись в автомобильных двигателях еще в 30-е годы, тогда их чаще всего называли компрессорами. Сейчас этот термин обычно относят к турбокомпрессорам, о которых речь пойдет ниже. Конструкций механических нагнетателей довольно много, и интерес к ним разработчики проявляют до сих пор. На рисунках 1—4 представлены схемы некоторых устройств, принцип работы которых не требует дополнительных пояснений.
       Есть конструкции и не совсем обычные. Одна их них — волновой нагнетатель Comprex (рис. 5) — принадлежит фирме Asea-Brown-Boweri. Ротор этого компрессора имеет аксиально расположенные камеры, или ячейки. При вращении ротора в ячейку поступает свежий воздух, после чего она подходит к отверстию в корпусе, через которое в нее попадают горячие отработавшие газы двигателя. При их взаимодействии с холодным воздухом образуется волна давления, фронт которой, движущийся со скоростью звука, вытесняет воздух в отверстие впускного трубопровода, к которому ячейка за это время успевает подойти. Поскольку ротор продолжает вращаться, отработавшие газы в это отверстие попасть не успевают, а выходят в следующее по ходу ротора. При этом в ячейке образуется волна разряжения, которая всасывает следующую порцию свежего воздуха и т. д.
       Нагнетатель Comprex уже опробован несколькими автомобильными производителями, а Mazda использует его на одном из своих серийных двигателей с 1987 года.
       Еще одна не совсем обычная конструкция — это спиральный, или G-образный (по форме буквы G, напоминающей спираль) нагнетатель. Идея запатентована еще в начале столетия, но из-за технических и производственных проблем на выпуск такого нагнетателя долго никто не решался. Первой, в 1985 году была фирма Volkswagen, которая применила его на двигателе купе Polo (1,3 л, 113 л. с.). В 1988 году появился более мощный нагнетатель G60, которым в течение нескольких лет комплектовались двигатели Corrado и Passat (1,8 л, 160 л. с.,), а Polo G40 выпускался вплоть до прошлого года.
       Схематично (рис. 6) конструкцию G-образного нагнетателя можно представить в виде двух спиралей, одна из которых неподвижна и является частью корпуса. Вторая — вытеснитель — расположена между витками первой и закреплена на валу с эксцентриситетом в несколько миллиметров. Вал приводится от двигателя ременной передачей с отношением около 1:2.
       При вращении вала внутренняя спираль совершает колебательные движения и между неподвижной (корпус) и обегающей (вытеснитель) спиралями образуются серпообразные полости, которые движутся к центру, перемещая воздух от периферии и подавая его в двигатель под небольшим давлением. Количество перемещаемого воздуха зависит от частоты вращения коленчатого вала двигателя.
       Система имеет сравнительно высокий (около 65%) КПД. Трущихся частей почти нет, поэтому износ деталей незначителен. Установленный на двигателе Polo нагнетатель G40 (40 и 60 в маркировке нагнетателей Volkswagen — это ширина спиральных камер в миллиметрах) имеет внутреннюю степень сжатия 1,0; максимальное давление наддува составляет 0,72 бар. При номинальной частоте вращения ротора 10200 об./мин. за один оборот подается 566 см куб. воздуха, т. е. почти 6000 л/мин.
       Схема управления механическим нагнетателем довольно проста (рис. 7). При полной нагрузке заслонка перепускного трубопровода закрыта, а дроссельная открыта — весь поток воздуха поступает в двигатель. При работе с частичной нагрузкой дроссельная заслонка закрывается, а заслонка трубопровода открывается — избыток воздуха возвращается на вход нагнетателя.
       Входящий в схему охладитель наддувочного воздуха (Intercooler) является почти непременной составной частью всех, не только механических, систем наддува. При сжимании воздух, как известно, нагревается, а его плотность и, соответственно, количество кислорода в единице объема уменьшаются. Больше кислорода — лучше сгорание и выше мощность. Поэтому перед подачей в двигатель сжатый нагнетателем воздух проходит через охладитель, где его температура снижается.
       Преимущества спирального нагнетателя, как и большинства компрессоров с механическим приводом: достаточно большой крутящий момент и повышенная мощность двигателя при низких оборотах, быстрая, практически мгновенная реакция на нажатие педали газа. Недостатки: относительная сложность и нетехнологичность конструкции, большие потери в приводе.
       
Турбокомпрессор
       Более широко на современных автомобильных двигателях применяются турбокомпрессоры. Они более технологичны в изготовлении, что окупает ряд присущих им недостатков.
       Турбокомпрессор отличается от вышеописанных конструкций прежде всего схемой привода (рис. 8). Здесь используется ротор с лопатками — турбина, которая вращается потоком отработавших газов двигателя. Турбина, в свою очередь, вращает размещенный на том же валу компрессор, выполненный в виде колеса с лопатками.
       Выбранная схема привода (газовая вместо механической) определяет основные недостатки турбокомпрессора. При низкой частоте вращения двигателя количество отработавших газов невелико, соответственно, эффективность работы компрессора невысока. Кроме того, турбонаддувный двигатель, как правило, имеет т. н. «турбояму» — замедленный отклик на увеличение подачи топлива. Вам нужно резко ускориться — вдавливаете педаль газа в пол, а двигатель некоторое время думает и лишь потом подхватывает. Объяснение простое — требуется время на раскрутку турбины, которая вращает компрессор. На рис. 9 показана реакция нагнетателей различных типов на увеличение числа оборотов двигателя. Приведенные кривые относятся к дизелю, но их характер сохраняется и для бензинового двигателя. Хорошо видно, что самую медленную реакцию имеет турбокомпрессор, волновой нагнетатель реагирует быстрее, механический нагнетатель срабатывает практически мгновенно.
       Избавиться от указанных недостатков конструкторы пытаются разными способами. В первую очередь, снижением массы вращающихся деталей турбины и компрессора. Ротор современного турбокомпрессора настолько мал, что легко умещается на ладони. Легкий ротор повышает эффективность компрессора при низких оборотах двигателя: например, у 2,0 л турбодвигателя SAAB 9000 уже при 1500 об./мин. увеличение крутящего момента за счет наддува составляет 20%. Легкий ротор, кроме того, обладает меньшей инерционностью, что позволяет турбокомпрессору быстрее раскручиваться при нажатии педали газа и уменьшает «турбояму».
       Снижение массы достигается не только конструкцией ротора, но и выбором для него соответствующих материалов. Поиск новых материалов для турбин ведется многими фирмами. Основная сложность — высокая температура отработавших газов. Преуспели больше всего в этой области, пожалуй, японцы — они уже давно занимаются керамикой для двигателей внутреннего сгорания. Монолитная турбина, изготовленная из спеченного карбида кремния, при той же механической прочности весит в 3 раза меньше обычной и, соответственно, обладает гораздо меньшей инерцией. Кроме того, в случае разрыва ротора разлетающиеся осколки будут много легче — это дает возможность сделать корпус компрессора более тонким и компактным. А недавно конструкторам Nissan впервые в мировой практике удалось создать крыльчатку нагнетателя из пластмассы. Из какой — неизвестно, но говорят, получилась очень легкая.
       Избавиться от недостатков турбокомпрессора позволяет не только уменьшение инерционности ротора, но и применение дополнительных, иногда довольно сложных схем управления давлением наддува. Основные задачи при этом — уменьшение давления при высоких оборотах двигателя и повышение его при низких. Одна задача решается довольно легко: избыточное давление наддува на высоких частотах вращения уменьшается, как правило, с помощью перепускного клапана.
       Другая задача сложнее. Полностью решить все проблемы можно было бы использованием турбины с изменяемой геометрией, например, с подвижными (поворотными) лопатками, параметры которой можно менять в широких пределах. Такие турбины широко применяются в авиации и других областях техники. Но в крошечном роторе автомобильного компрессора механизм поворота лопаток разместить трудно.
       Один из упрощенных способов — применение регулятора скорости потока отработавших газов на входе в турбину. В турбокомпрессоре Garrett VAT 25, который более подробно будет рассмотрен ниже, для этого используется подвижная заслонка.
       Схема управления давлением наддува 2,0 и 2,3 литровых двигателей SAAB 9000 показана на рис. 10. Называется она APC — Automatic Performance Control. Система APC во всех режимах работы двигателя поддерживает давление наддува на максимально допустимом уровне, не доводя двигатель до детонации. Для этого использован датчик (knock sensor), по сигналу которого при возникновении детонации блок управления открывает установленный в турбине перепускной клапан, и часть отработавших газов направляется в обход турбинного колеса, что снижает давление наддува и устраняет детонацию. Помимо этого датчика в систему APC входят также и другие, измеряющие частоту вращения двигателя, нагрузку, температуру и октановое число используемого топлива — этими параметрами определяется порог детонации.
       Использование APC позволило не только повысить степень сжатия 2,0 л двигателя до 9, но и сделало возможным использование топлива с низким октановым числом — до 91.
       
Топливная экономичность
       Повышение мощности двигателя, достигается ли оно увеличением его рабочего объема или применением наддува, неизбежно влечет за собой увеличение расхода топлива. Теоретически КПД двигателей с наддувом несколько выше, чем атмосферных, поэтому удельный (на единицу мощности) расход топлива у них должен быть ниже. На практике же за счет потерь при переходных процессах он получается примерно таким же.
       Конечно, и с турбодвигателем можно ехать относительно экономично, но тогда зачем он нужен? Поэтому сегодня конструкторы пытаются решить непростую задачу: уменьшить расход топлива при сохранении высокой мощности. Попробуем рассмотреть разные подходы к этой проблеме, предложенные, например, инженерами Audi и Peugeot.
       Одним из путей повышения экономичности двигателя, как известно, является увеличение степени сжатия. Но в двигателях с наддувом есть ограничение: наддув увеличивает компрессию, что приводит к возникновению детонации, особенно на высоких оборотах. Поэтому степень сжатия приходится искусственно снижать: в современном атмосферном двигателе она составляет около 10, а в двигателе с наддувом обычно не превышает 8.
       Конструкторам Audi удалось в определенной степени это ограничение преодолеть: в 5-цилиндровом 20-клапанном двигателе Audi S2 и Audi S4 объемом 2,2 л и мощностью 230 л. с. степень сжатия доведена до 9,3 — это для турбомотора необычно много. Результат: средний расход топлива при 90 км/ч — 7,5 л, в городе — 14 л/100 км. Двигатель пришел со спортивной Audi 200. Созданный на этой же основе мотор Avant RS2 также имеет довольно высокую степень сжатия — 9, но при таком же объеме развивает мощность 315 л. с. (за счет изменения параметров наддува). В то же время расход топлива в городе составляет лишь 14,5 л/100 км.
       Упоминавшийся выше турбированный 4-цилиндровый двигатель нового SAAB 9000 объемом 2,0 л тоже имеет степень сжатия 9. Мощность поменьше: 165 л. с., но и расход топлива на трассе менее 7, а в городе — около 12 л/100 км.
       Сравните эти параметры, например, с данными для Porsche 968 Turbo S. Спортивная машина, на экономию топлива особого внимания не обращали. Рабочий объем 3 л, 4 цилиндра 2 клапана/цилиндр, степень сжатия 8, мощность 305 л. с., расход топлива в городе — не менее 18 л/100 км.
       Поскольку конструкторы Audi для увеличения экономичности пошли по пути повышения степени сжатия, они смогли ограничиться турбокомпрессором вполне традиционной конструкции: К24 фирмы ККК (Kuhle, Kopp und Kausch). Схема управления наддувом тоже традиционная — избыточное давление при высоких оборотах ограничивается перепускным клапаном. Габариты К24 невелики, а параметры выбраны исходя из получения высокого крутящего момента на низких оборотах. Уже при 1950 об./мин. двигатель достигает своего максимального крутящего момента (350 Нм), который сохраняется до 3000 об./мин. Кривая момента достаточно плоская: 90% его величины расположены в диапазоне частот вращения 2300—5200 об. /мин. Несмотря на простоту схемы управления, «турбояма» у указанного двигателя не ощущается.
       Конструкторы Peugeot выбрали другой подход. Новый 4-цилиндровый 16-клапанный двигатель Peugeot 405 Т16 имеет традиционную для турбодвигателей низкую степень сжатия 8. Но на нем использован довольно хитрый компрессор VAT 25 фирмы Garrett (не путать с VAT 69 — это совсем из другой области!). Применительно к компрессору сокращение VAT — это турбина с изменяемой площадью, или сечением (Variable Area Turbine). На входе отработавших газов в корпус турбины имеется подвижная заслонка с пневматическим приводом (рис. 11). На малых оборотах двигателя заслонка находится в прикрытом положении, уменьшая сечение канала, по которому проходит поток отработавших газов, поэтому даже при малом их объеме скорость потока получается достаточно высокой и обеспечивает необходимую частоту вращения турбины. При увеличении частоты вращения двигателя заслонка открывается, увеличивая проходное сечение — количество отработавших газов возрастает и, соответственно, повышается давление наддува. Поскольку VAT — решение упрощенное, и не в полной мере обеспечивает регулировку, перепускной клапан в схеме управления давлением наддува пришлось сохранить.
       Получилось, в целом, неплохо. Своего максимального крутящего момента 288 Нм двигатель Peugeot достигает при 2600 об./мин., и это значение сохраняется до 4500 об./мин. При этом 90% величины момента расположены в диапазоне 2300—5200 об./мин. При объеме 2,0 литра двигатель развивает мощность 200 л. с. (5000 об./мин.), а расход топлива в городе составляет менее 12 л/100 км.
       
Overboost
       Как правило, турбонаддувные двигатели имеют устройство Overboost, срабатывающее при резком нажатии на педаль газа и дополнительно повышающее давление наддува и максимальный крутящий момент двигателя (примерно на 10%). Это необходимо при резких ускорениях, например, при обгоне.
       На Audi с компрессором К24 включение этого режима достигается, в общем, традиционно: при резком и полном открытии дроссельной заслонки срабатывает электронный блок управления, который быстро закрывает регулировочный клапан давления наддува. Весь поток отработавших газов направляется через турбину, давление наддува дополнительно увеличивается — Overboost. В этом режиме уже при 2100 об./мин. крутящий момент двигателя достигает 380 Нм.
       Конструкторы Peugeot поступили по-другому. У компрессора Garrett VAT 25 (рис. 11) эффект Overboost достигается за счет того, что заслонка в корпусе турбины быстро откидывается в направлении турбинного колеса, резко увеличивая проходное сечение и, соответственно, поступающее количество отработавших газов. Крутящий момент двигателя 405 Т16 в этом режиме повышается до 318 Нм при 2400 об./мин.
       Повышенный крутящий момент сохраняется в течение ограниченного времени: у Audi — 16 секунд, у Peugeot — 45 секунд, что почти идеально для выполнения обгонов. Чтобы не уродовать двигатель, режим Overboost не действует, если частота вращение двигателя превышает 6000 об./мин. (Audi) или если включена 1-я передача (Peugeot).
       
Во что обходится наддув
       Бесплатным, как известно, бывает только ветер в камышах. За повышение мощности двигателей с наддувом приходится платить. И не только увеличением расхода топлива. Повышаются требования к его качеству — для большинства турбированных двигателей требуются бензины с октановым числом 96—98. Несмотря на то, что поршни, кольца, головки и шатуны усилены, ресурс двигателя ощутимо снижается, тем в большей степени, чем выше давление наддува. Можно считать, что в среднем ресурс двигателя с турбокомпрессором не превышает 100 тыс. км, а ресурс самого компрессора составляет около 10 тыс. часов. У механических нагнетателей он выше — около 25 тыс. часов. Для системы смазки турбокомпрессора требуются специальные масла, выдерживающие высокие температуры и частоты вращения более 100 000 об./мин. Температура в турбинной части компрессора доходить до 1000°С, поэтому его подшипники требуют дополнительного водяного охлаждения. Все изложенное для потребителя выливается в довольно значительное увеличение стоимости автомобиля и его обслуживания.
       Для бензиновых двигателей массовых моделей наддув вряд ли можно считать удачным способом повышения мощности. Volkswagen, например, в этом году отказался от упоминавшегося выше наддувного двигателя на Polo. Более перспективными, особенно с точки зрения топливной экономичности, видимо, можно считать такие направления, как многоклапанная техника, совершенствование систем впрыска, переобеднение смеси и ее послойное распределение в цилиндрах.
       Бензиновые двигатели с турбонаддувом — это, пожалуй, удел дорогих, со спортивным характером автомобилей. Maserati, например, может позволить себе выпускать все двигатели с системой наддува, да еще не с одним, а с двумя турбокомпрессорами — на V-образных двигателях. Такую конструкцию называют Twin Turbo. Запомнить легко — как Twin bed в гостинице. Иногда название трансформируется в Biturbo, что сути дела не меняет: турбокомпрессоры стоят параллельно и каждый обслуживает свою секцию цилиндров.
       Такой автомобиль, как правило, могут приобрести немногие. Правда, при нынешней российской налоговой политике, когда приходится платить пошлину с объема двигателя, некоторые могут предпочесть турбированный вариант, благо они все еще имеются в каталогах большинства производителей. Дело вкуса. И денег. Кстати Mercedes-Benz и BMW, продукция которых у нас столь популярна, не имеют сегодня ни одного серийного бензинового турбодвигателя.
       С экономической, экологической, да и многих других точек зрения весьма привлекательно выглядят турбированные дизели. Но об этом в следующий раз.
       
       Виталий Струговщиков
       

7 Скоростной наддув на аэродинамическом эффекте преобразования скорости потока воздуха в статическое давление

Лекция №7

Скоростной наддув на аэродинамическом эффекте преобразования скорости потока воздуха в статическое давление; конструктивно он может быть реализован в виде воздухозаборного патрубка, направленного на встречу потоку воздуха при движении какого-либо транспортного средства вместе с двигателем. Однако для реальных скоростей передвижения наземных транспортных средств порядка 40-60 м/с (180-200км/ч) получаемое избыточное давление не обеспечивает достаточного количественного эффекта повышения мощности поршневых двигателей, поэтому скоростной наддув этих двигателей не находит практического применения.

Инерционный наддув двигателей основан на колебательных явлениях участвующих в газообмене масс газов и при правильном выборе геометрических размеров всасывающих и выпускных трубопроводов он в отдельных случаях дает возможность увеличить  эффективную мощность двигателей на 20-30%. В частности, для инерционного наддува четырехтактного двигателя длину впускного трубопровода постоянного сечения можно рассчитать по выражению ,

где — опытный коэффициент, характеризующий динамические свойства всасывающей системы двигателя;

 — коэффициент расхода всасывающей системы, включая органы распределения;

 — средняя скорость звука в газе по температурному состоянию газа в цилиндре двигателя;

 — полный объем цилиндра;

 — угол поворота коленвала двигателя, соответствующий инерционной дозарядке (наддуву) цилиндра;

 — частота вращения коленвала;

Рекомендуемые материалы

 — живое сечение впускного трубопровода.

Величина  должна определяться из условия обеспечения достаточной скорости воздуха в трубопроводе для создания инерционного эффекта.

Процесс «настройки» инерционных систем наддува является кропотливым и сложным и, с учетом сравнительно невысоких итоговых абсолютных показателей, инерционный наддув поршневых двигателей в настоящее время не находит широкого применения. В современных условиях развития двигателестроения «промышленное» значение по существу имеют лишь механический, газотурбинный и комбинированный наддув. Во всех этих случаях применяются специальные агрегаты наддува.

Рассмотрим механический наддув. Его применение в четырехтактных двигателях в основном ограничивается двигателями сравнительно небольшой мощности при необходимости обеспечения ими высокой маневренности транспортного средства.

1- компрессор (нагнетатель).

2- механическая передача.

Привод компрессора (нагнетателя) выполнен непосредственно от коленвала двигателя. Механический привод нагнетателя может быть выполнен с постоянным или переменным передаточным отношением (например, посредством регулируемой гидравлической передачи).

Преимущества механического наддува:

1) обеспечивает хороший пуск и удовлетворительную приемистость двигателя – свойство, особенно важное для двигателей транспортного назначения.

Недостатки:

1) некоторое ухудшение экономических показателей двигателей при его применении, обусловленное затратой энергии на привод компрессора и связанным с этим ухудшением механического К.П.Д.

2) ограничение наддува областью лишь его утерянных численных значений.

В качестве агрегатов наддува практически могут применяться самые разнообразные конструкции нагнетателей. Для наддува мощных тихоходных судовых крейцкопфных двигателей нередко используются подпоршневые полости цилиндров. Для наддува двигателей средней и малой мощности наиболее часто используются роторно-зубчатые или центробежные нагнетатели. Экономичность и эффективность работы двигателя с наддувом существенно зависит от адиабатического К.П.Д.  нагнетателя. Рассмотрим соответствующие участки индикаторных диаграмм двигателя без наддува и с механическим наддувом.

Из рисунка видно, что для двигателя с наддувом процесс пополнения цилиндра (при давлении несколько меньшем ) соответствует положительной работе двигателя, которая, однако, в конечном итоге обусловлена затратами механической работы на привод компрессора.

 — эффективная мощность двигателя с механическим наддувом.

При этом в последнем случае при =1,6÷1,7 кг/см2 , мощность привода нагнетателя составляет около 10% от индикаторной мощности двигателя и экономичность последнего существенно ухудшается.

Наиболее широкое применение в практике двигателестроения находим газотурбинный наддув (ГТН) с использованием энергии выпускных газов двигателя. В процессе работы двигателя с ГТН газы через выпускной клапан (окна) цилиндра двигателя направляются в газовую турбину и, совершая работу на лопатках рабочего колеса приводит его во вращательное движение. В свою очередь, рабочее колесо турбины, механически связанное с рабочим колесом компрессора, обеспечивает сжатие воздуха, засасывающего из окружающей среды до давления наддува  в компрессоре. Сжатый воздух поступает в цилиндр двигателя через впускной клапан (окна).

Агрегат газотурбинного наддува, сочетающий газовую турбину и центробежный компрессор обычно называют турбокомпрессорным (ТК).

Схема турбопоршневого двигателя с газовой связью.

Преимущества данной схемы:

1) простота конструкции и меньшие, как правило габаритные размеры

2) газотурбинный наддув является наиболее экономичным из всех видов наддува. При его применении, помимо существенного роста эффективной мощности двигателя, возрастает также и эффективный К.П.Д. двигателя, в связи с чем экономичность силовой установки с ГТН заметно улучшается (примерно на 4-6%).

3) возможность использования готовых ТК при совершенном состоянии развития комбинированных двигателей.

Недостатки:

1) худшие по сравнению с двигателями с механической связью приемистость и пусковые качества вследствие главным образом более замедленного увеличения числа оборотов («вялой раскрутки») турбокомпрессора при пуске и увеличении мощности двигателя в эксплуатации, что объясняется малым градиентом давления наддува при пуске и увеличении нагрузки двигателя, определяемым инерцией роторов турбокомпрессоров.

2) меньшая возможность увеличения мощности двигателя путем повышения наддува, чем при механической связи, вследствие того, что давление наддува непосредственно зависит от давления и температуры газов на выпуске.

3) недостаточность при малых нагрузках энергии выпускных газов для приведения в движение турбокомпрессора; величина мощности турбины мала для подачи в цилиндр необходимого количества воздуха, в результате чего затрудняется пуск двигателя и работа его при неполной нагрузке.

Отмеченные недостатки, в особенности первый, при отсутствии регулирования турбокомпрессора являются серьезным препятствием при применении газовой связи в транспортных двигателях, работающих на переменных режимах. Это относится прежде всего к двигателям наземного транспорта, работающим большую часть времени (не менее 70-80%) на неполных нагрузках при наличии частых переходных режимов.

Несмотря на приведенные выше недостатки, комбинированные двигатели с газовой связью турбины и компрессора с поршневой частью получили наиболее широкое распространение в промышленности и на транспорте ( особенно в тех случаях, когда приемистость не является главным качеством).

Без какой-либо существенной модернизации двигателя ГТН позволяет повысить его мощность до 50-70%, а вообще мощность двигателя с ГТН по сравнению с мощностью двигателя без наддува может быть удвоена и утроена.

В случае газотурбинного наддува практически возможны 2 способа использования энергии выпускных газов – при постоянном и переменном давлениях газа. В первом случае газ из цилиндров двигателя поступает в коллекторы достаточно большого объема (ресиверы), в которых давление газа, направляемое затем к турбине, выравнивается. Во втором случае, помимо тепловой энергии, в турбине используется и кинетическая энергия газа (импульсная турбина), обусловленная его большой скоростью. Рабочая при постоянных параметрах газа, турбина постоянного давления имеет более высокий К.П.Д. Однако импульсная турбина срабатывает определенную часть кинетической энергии газа, не используемой в турбине постоянного давления, и потому для сравнительно малых давлений наддува (до 1,8÷1,9 кг/см2), когда в общей энергии выпускных газов доля энергии импульса оказывается значительной, она более рентабельна.

В двухтактных двигателях и в ряде четырехтактных нередко применяется двухступенчатое сжатие воздуха. Такие двигатели, часто называемые двигателями с комбинированной связью турбины и компрессора с поршневой частью или двигателями с комбинированной системой наддува.

Первая ступень сжатия – турбокомпрессор

Вторая ступень – приводной компрессор

Первая ступень – приводной компрессор

Вторая ступень — турбокомпрессор

В случае первой схемы затраты мощности на привод компрессора (второй ступени сжатия) меньше, в результате чего К.П.Д. двигателя получается несколько выше. Однако при этом ухудшается приемистость двигателя, и последний по эксплуатационным качествам приближается к двигателю с обычным газотурбинным наддувом. При увеличении работы сжатия второй ступени улучшается приемистость двигателя.

Наличие двухступенчатого сжатия обуславливает возможность применения промежуточной охлаждения воздуха и, следовательно, уменьшение мощности, затрачиваемой для получения заданного количества сжатого воздуха. Двигатели с двухступенчатым сжатием, несмотря на усложнение конструкции, получили широкое распространение сначала в авиации, а в настоящее время они устанавливаются на судах и машинах наземного транспорта.

Рассмотрим схему турбопоршневого двигателя с механической связью.

В комбинированном двигателе с механической связью валы турбины и компрессора связаны между собой и с валом дизеля механической передачей.

Соотношение между мощностями дизеля и турбины может быть самым разнообразным. Если мощность турбины меньше мощности, потребной для обеспечения наддува, то недостающая мощность отбираемая у дизеля. Если турбина имеет избыточную мощность, то последняя передается на вал, с которого снимается мощность; обычно таким валом является вал дизеля.

Рассмотренная схема двигателя с механической связью характеризуется тем, что давление наддува может быть повышенным, не зависящим от мощности турбины. Имеется возможность более полного использования энергии выпускных газов независимо от давления наддува.

Вследствие наличия механической связи между компрессором и дизелем они синхронно работают на всех режимах, что способствует хорошему газообмену и на переходных режимах, хорошая приемистость и пусковые качества двигателя.

К числу недостатков рассматриваемых двигателей следует отнести большую сложность конструкции и дополнительные потери мощности в механизме передачи. Механическая связь затрудняет достижение рационального соотношения окружной скорости рабочего колеса турбины со скоростью истечения газов, особенно на нерасчетных режимах, вследствие чего К.П.Д. на этих режимах понижается.

Схема свободнопоршневого генератора газа

Процессы газообмена в двухтактных двигателях.

Процесс очистки цилиндра от продуктов сгорания и наполнения его свежим зарядом воздуха (газообмен), особенно сложен в двухтактных двигателях. Время на процесс газообмена в них в 3-3,5 раза меньше, чем в четырехтактных (120÷1500 вместо 400÷5000 П. К.В.). Кроме того, удаление продуктов сгорания осуществляется не поршнем, а поступающим из ресивера сжатым (продувочным воздухом).

Качество очистки и наполнения цилиндра всецело зависит от выбора системы газообмена, конструкции элементов газовоздушного тракта, органов газораспределения и величин параметров, определяющих состояние рабочего тела до и после органов газораспределения ( и и )

Из всего многообразия существующих систем схем газообмена следует выделить два основных типа:

1) Петлевые системы – продувочные и выпускные органы (окна) располагаются в нижней части цилиндра, продувочный воздух омывает стенки цилиндра, изменяя при этом направлении движения на 1800.

2) Прямоточные системы – органы газораспределения продувные (окна) и выпускные (окна, золотники или клапаны) находятся в противоположных концах цилиндра; продувочный воздух движется вдоль оси цилиндра.

Лекция №8

Петлевые схемы (системы) газообмена.

В зависимости от характера взаимного расположения органов петлевые схемы могут быть поперечными а), с односторонним б), круговым в), и смешанным расположением окон.

Направление каналов продувочных и выпускных окон может быть различным: параллельным а), радиальным б), эксцентричным в) и тангенциальным д).

 

Параллельное направление каналов

Радиальное направление каналов

Эксцентричное направление каналов

Тангенциальное направление  окон

Поперечная петлевая схема газообмена с параллельным расположением окон используется в настоящее время редко. Для этой схемы характерны значительные застойные зоны в верхней части цилиндра и над поршнем, перемешивание свежего воздуха с продуктами сгорания на границе встречных потоков.

Направленность потоков газов во многом зависит от угла наклона осей продувочных окон к оси цилиндра β и изменяется по мере перемещения поршня к Н. М.Т. При больших углах наклона более вероятно «замыкание» потока – движение его по кратчайшему пути от продувочных окон к выпускным.

Чтобы избежать этого и получить более устойчивый по направлению поток, нужно уменьшить угол наклона β. Однако при этом уменьшается живое сечение окон и для восстановления его приходится увеличивать высоту последних, что приводит к увеличению потери хода поршня.

Этот недостаток в той или иной степени присущ и ряду других вариантов петлевой схемы газообмена.

Исследования показали большие возможности улучшения процесса газообмена за счет более рационального взаимного расположения за счет более рационального взаимного  расположения и направления органов газораспределения (особенно продувочных окон).

Тангенциальное расположение окон д) обеспечивает дополнительную турбулизацию в цилиндре и способствует лучшему смесеобразованию, в то время приводит к более интенсивному перемешиванию в процессе газообмена воздуха с продуктами сгорания.

В последние годы получила распространение система газообмена Листа-Шнюрме.

                                                                                                                         

Отличительной ее особенностью является расположение продувочных окон двумя группами по обе стороны выпускных. Продувочный воздух поступает в цилиндр двумя потоками в направлении стенки напротив выпускных окон, поднимается вверх, а затем опускается к ним, выталкивая продукты сгорания.

Петлевая схема газообмена Листа-Шнюрме.

При такой схеме газообмена уменьшается перемешивание продувочного воздуха с продуктами сгорания, улучшается весь процесс газообмена. Схема эта наибольшее применение получила на транспортных двигателях.

Фирма MAN использует петлевую схему газообмена с односторонним расположением окон (схема б)). Такое расположение окон позволяет размещать их на большей части окружности и получить больше проходные сечение. Эта схема обеспечивает сравнительно хорошее обтекание внутренней поверхности цилиндра и качественную его очистку.

Для рассмотренных систем газообмена характерны симметричные диаграммы фаз газораспределения.

Диаграмма фаз газораспределения симметричная

В период φn2 φb1  поступление в цилиндр продувочного  воздуха прекращается, через открытые еще выпускные окна продолжается истечение газов, что связано с возможностью значительных потерь свежего заряда воздуха. Для устранения этого недостатка в ряде конструкций главным образом малооборотных мощных дизелей (фирмы MAN, «Зульцер») за выпускными окнами устанавливаются с целью их перекрытия клапаны или золотники.

Более эффективным и надежным оказывается помещение клапанов на впуске, перед продувочными окнами. В этом случае продувочные окна могут быть несколько выше выпускных, что обеспечивает появление фазы дозарядки и улучшения наполнения цилиндра, за счет уменьшения относительной высоты выпускных окон снижается потеря рабочего хода.

В обоих случаях получается несимметричная диаграмма фаз газораспределения.

Прямоточные схемы газообмена.

Находят применение в транспортных двигателях повышенной удельной мощности – автомобильных и тепловодных и быстроходных судовых двигателях, а также в судовых двигателях большой мощности. Различают прямоточные щелевые схемы газообмена.

Прямоточная клапанно-щелевая  схема газообмена была применена на заводе «Русский дизель» в 1906-1907 гг.

В современных двигателях поступление продувочного воздуха в цилиндр осуществляется через окна, расположение равномерно по всей окружности цилиндра в нижней его части. Выпуск производится через выпускные клапаны, устанавливаемые в голове цилиндра. Окнам обычно придается тангенциальная направленность, вследствие чего продувочный воздух движения в цилиндре по спирали, обеспечивая хорошую очистку его от продуктов сгорания и способствуя его лучшему смесеобразованию.

Следует отметить более благоприятные условия работы поршня и втулки цилиндра, омываемых продувочных воздухом.

Наличие клапанов позволяет получить несимметричную диаграмму фаз газораспределения с исключением фазы потери заряда и получением фазы дозарядки. Схема газообмена обеспечивает хорошую очистку цилиндра двигателя от продуктов сгорания при сравнительно малом расходе продувочного воздуха.

Следует, однако отметить, что рассматриваемая схема уступает прямоточной щелевой схеме газообмена, потому что несколько хуже качество очистки цилиндра из-за повышенных гидравлических сопротивлений в клапанах и плохой продувки верхней части цилиндра, затруднительно обеспечение надежной работы клапанной группы (высокая температура клапанов, большие нагрузки на клапанные пружины).

Прямоточная щелевая схема.

Щелевая с противоположно-движущимися поршнями

Золотниковая

С общей камерой для двух цилиндров

Прямоточная щелевая схема газообмена применяется в быстроходных транспортных двигателях тепловых и судовых двигателях. Возможны следующие варианты:

1) с двумя противоположно движущимися поршнями в одном цилиндре (П.Д.П.): а) с одним коленвалом; б) с двумя коленвалами;

2) с золотниковым газораспределением;

3) с двумя цилиндрами, имеющими общую камеру сгорания.

При всех вариантах этих схем газообмена есть возможность получить несимметричную диаграмму фаз газораспределения.

Двигатели с противоположно движущимися поршнями (П.О.П.) отличаются наилучшей очисткой цилиндра. Из-за тангенциальной направленности окон заряд получает вращательное движение, сохраняющееся до конца сжатия, что обеспечивает лучшее смесеобразование. Направление выпускных окон не оказывает существенного влияния на качество газообмена. Часто они имеют радиальное направление осей. Получение несимметричной диаграммы фаз газораспределения достигается путем взаимного смещения коленвалов или боковых кривошипов относительно центрального (при одновальный конструкции) на угол Δφ, превышающий1800 на 8-200 П. К.В. Один вал связан с поршнем, управляющим продувочными окнами, а другой – с поршнем, управляющим выпускными окнами.

Уменьшение тепловоспринимающей поверхности за счет отсутствия крышек цилиндров обусловливает меньшую относительную величину потерь теплоты в охлаждающую цилиндры воду.

Двигатели с П.Д.П. обычно имеют повышенную удельную мощность. К недостаткам этих двигателей следует отнести сложность конструкции остова. Два коленвала и силовая связь между ними усложняет и удорожает ее.

Золотниковое газораспределение может быть выполнено в различных вариантах. Наибольшее распространение получила схема, при которой роль золотника играет поршень малого диаметра (≤ 0,5 Д), размещенный в крышке цилиндра и совершающий возвратно-поступательное движение. Поршень управляемый выпускными окнами, ход его обычно не превышает 0,4÷0,5 хода основного поршня. От поршня – золотника на коленвал передается до 10% мощности двигателя.

Возможно применение гильзового распределения, или вращающихся золотников.

Как и в двигателе с П.Д.П., есть возможность получить несимметричную диаграмму фаз газораспределения (за счет смещения по времени движения золотника и поршня).

 К преимуществам двигателей с золотниковым распределением следует отнести отсутствие необходимости в двух коленвалах или сложной связи верхнего поршня с коленвалом, а также лучше, чем у поршня, температурное состояние золотников.

В качестве основных преимуществ прямоточных схем газообмена по сравнению с петлевыми следует отметить:

1) относительно хорошую очистку цилиндра двигателя от продуктов сгорания и лучшее наполнение цилиндра при сравнительно малом расходе продувочного воздуха;

2) меньшую долю потери рабочего хода;

3) возможность организации движения заряда воздуха, обеспечивающего лучшее смесеобразование.

Для двигателей с прямоточной схемой газообмена характерны значения Pe от 5,5÷7,0 кг/см2 без наддува до 12 кг/см2 с наддувом, для двигателей с петлевыми схемами Peот 4,5÷5,5 без наддува и до 9 (10) кг/см2  с наддувом.

Основными достоинствами двигателей с петлевыми схемами газообмена считают простоту конструкции, меньшую первоначальную стоимость, простоту реверса и обслуживания.

Органы газораспределения.

Продувочные окна могут быть прямоугольными, в виде параллелограммов (ромбовидными), трапециевидными, овальными, круглыми. Наибольшее проходное сечение при меньшей высоте обеспечивается первыми двумя вариантами. Круглые окна являются наиболее технологичными; нередко они располагаются в несколько рядов (до четырех) в шахматном порядке. Угол наклона продувочных окон к оси цилиндра β обычно находятся в пределах 20÷600 (чаще 300) – для петлевых схем газообмена и 10÷900 – для прямоточных схем. Тангенциальный угол α выбирается в пределах 8÷250.

1. Суммарная ширина окон: петлевая bn=(0,25÷0,4)ПД; прямоточная bn=(0,6÷0,75)ПД;

2. Высота окон (расстояние от верхней кромки окна до кромки днища поршня при расположении его в Н. М.Т.

Если Вам понравилась эта лекция, то понравится и эта — 51 Перестройка промышленности на военный лад.

Для одного ряда окон hn=(0,08÷0,15)S, при этом меньшая высота характерна для прямоточных схем газообмена. Для двухрядного расположения окон или при установке клапанов перед продувочными окнами hn=(0,25÷0,35)S

Выпускные органы двухтактных дизелей выполняются либо в виде окон чаще всего прямоугольной или ромбовидной формы, либо в виде тарельчатых клапанов. Направление каналов выпускных окон , в отличие от продувочных, не оказывает существенного влияния на процесс газообмена. Чаще они имеют радиальную направленность под углом 900 к оси цилиндра.

Суммарная ширина выпускных окон: при петлевой схеме газообмена Bb=(0,2÷0,35) ПД, при прямоточной Bb=(0,5÷0,6) ПД.

Расстояние верхней кромки окон от поверхности днища поршня при расположении его в нижней мертвой точке.

hb=(0,15÷0,35)S

Меньшие значения – для прямоточно-щелевой схемы.

Реактивные двигатели

Базовый обзор


На изображении выше показано, как реактивный двигатель будет расположен в современном военный самолет. В базовом реактивном двигателе воздух поступает в передний воздухозаборник и сжимается (мы увидим, как позже). Затем воздух нагнетается камеры сгорания, в которых впрыскивается топливо, а смесь воздуха и топливо воспламеняется. Образующиеся газы быстро расширяются и истощаются. через заднюю часть камеры сгорания.Эти газы действуют с одинаковой силой во всех направлениях, обеспечивая тягу вперед, когда они уходят в тыл. Так как газы покидают двигатель, они проходят через веерообразный набор лопастей (турбина), которая вращает вал, называемый валом турбины. Этот вал, в очередь, вращает компрессор, тем самым обеспечивая подачу свежего воздуха через впуск. Ниже представлена ​​анимация изолированного реактивного двигателя, который иллюстрирует процесс притока воздуха, сжатия, горения, оттока воздуха и только что описанное вращение вала.

процесс можно описать следующей схемой, взятой с сайта Rolls Royce, известного производителя реактивных двигателей.


Этот процесс лежит в основе работы реактивных двигателей, но как именно происходит что-то вроде сжатия (сдавливания)? Чтобы узнать больше о каждом о четырех шагах создания тяги реактивным двигателем см. ниже.

SUCK

Двигатель всасывает большой объем воздуха через вентилятор и компрессор этапы.Типичный коммерческий реактивный двигатель потребляет 1,2 тонны воздуха в секунду. во время взлета — иными словами, он мог выпустить воздух на корте для сквоша в меньше секунды. Механизм которым реактивный двигатель всасывает воздух, в значительной степени является частью сжатия сцена. Во многих двигателях Компрессор отвечает как за всасывание воздуха, так и за его сжатие. Некоторые двигатели имеют дополнительный вентилятор, не является частью компрессора для подачи дополнительного воздуха в систему. Вентилятор — крайний левый компонент двигатель показан выше.


ВЫЖИМ

Помимо подачи воздуха в двигатель, компрессор также создает давление в воздуха и подает его в камеру сгорания. Компрессор показан на изображении выше слева от огонь в камере сгорания и справа от вентилятора. Компрессионные вентиляторы приводятся в действие от турбина валом (турбина, в свою очередь, приводится в движение воздухом, выходя из двигателя). Компрессоры могут достигать избыточной степени сжатия 40:1, что означает, что давление воздуха в конце компрессора более чем в 40 раз больше воздуха, поступающего в компрессор.На полной мощности лопасти типичного коммерческий реактивный компрессор вращается со скоростью 1000 миль в час (1600 км / ч) и потребляет 2600 фунтов (1200 кг) воздуха в секунду.

Сейчас мы обсудим, как компрессор на самом деле сжимает воздух.


Как видно на изображении выше, зеленые вентиляторы, составляющие компрессор постепенно становится все меньше и меньше, как и полость через которые должен пройти воздух. Воздух должны продолжать двигаться вправо, в сторону камер сгорания двигатель, так как вентиляторы вращаются и толкают воздух в этом направлении.Результат — заданное количество воздуха переходя из большего пространства в меньшее и тем самым увеличивая давление.


BANG

В камере сгорания топливо смешивается с воздухом для создания взрыва, который отвечает за расширение, которое нагнетает воздух в турбину. Внутри типичного коммерческого реактивного двигателя топливо сгорает при сгорании. камере до 2000 градусов по Цельсию. Температура, при которой металлы эта часть двигателя начинает плавиться при температуре 1300 градусов по Цельсию, поэтому продвинутая необходимо использовать методы охлаждения.

Горение камера имеет сложную задачу сжигания большого количества топлива, подается через топливные форсунки с большими объемами воздуха, подаваемый компрессором, и выделяя полученное тепло таким образом что воздух расширяется и ускоряется, чтобы дать плавный поток равномерно нагретый газ. Эта задача должна быть выполнена с минимальными потерями под давлением и с максимальным тепловыделением в ограниченном пространстве доступный.

Количество топлива добавление в воздух будет зависеть от требуемого повышения температуры.Однако, максимальная температура ограничена определенным диапазоном, определяемым материалы, из которых изготовлены лопатки турбины и сопла. Воздух имеет уже был нагрет до температуры от 200 до 550 C за счет работы, проделанной в компрессор, обеспечивающий повышение температуры примерно от 650 до 1150 C от процесса горения. Так как температура газа определяет тягу двигателя, камера сгорания должна быть способна поддержание стабильного и эффективного сгорания в широком диапазоне двигателей условия эксплуатации.

Воздух, занесенный вентилятор, который не проходит через сердцевину двигателя и, следовательно, не используется для сжигания, что составляет около 60 процентов от общего поток воздуха постепенно вводится в жаровую трубу, чтобы снизить температуру внутри камеры сгорания и охладить стенки жаровой трубы.


УДАР

Реакция расширенного газа – смеси топлива и воздуха – нагнетания через турбину, приводит в действие вентилятор и компрессор и выдувает из выхлопное сопло, обеспечивающее тягу.

Таким образом, перед турбиной стоит задача обеспечения мощности для привода компрессор и аксессуары. Это делает это, извлекая энергию из горячих газов, выбрасываемых из системы сгорания и расширения их до более низкого давления и температуры. Непрерывный поток газа, к которому подвергается воздействию турбины, может попасть в турбину при температуре от 850 до 1700 C, что снова намного выше температуры плавления тока технологии материалов.

Для производства вращающий момент, турбина может состоять из нескольких ступеней, каждая из которых использует один ряд подвижных лопастей и один ряд неподвижных направляющих лопаток для направления воздух по желанию на лопасти.Количество этапов зависит от зависимость между мощностью, требуемой от газового потока, вращательным скорость, с которой он должен производиться, и допустимый диаметр турбины.

Желание для обеспечения высокой эффективности двигателя требуется высокая температура на входе в турбину, но это вызывает проблемы, так как лопасти турбины потребуются для работы и выдерживают длительные периоды эксплуатации при температурах выше их плавления точка. Эти лезвия, раскаленные докрасна, должны быть достаточно прочными, чтобы нести центробежные нагрузки из-за вращения на высокой скорости.

Для работы в этих условиях холодный воздух вытесняется из множества небольших отверстия в лезвии. Этот воздух остается близко к лезвию, предотвращая его плавится, но существенно не ухудшает общий вид двигателя представление. Никелевые сплавы используются для изготовления лопаток турбины и направляющие лопатки сопла, поскольку эти материалы демонстрируют хорошие свойства при высокие температуры

 

Пускатели воздушных турбин (система запуска авиационных двигателей)

Корпус турбины содержит ротор турбины, исполнительный механизм переключателя ротора и компоненты сопла, которые направляют впускной воздух на лопасти ротора.В корпус турбины встроено защитное кольцо ротора турбины, предназначенное для рассеивания энергии осколков лопаток и направления их выброса с малой энергией через выхлопной тракт в случае отказа ротора из-за превышения скорости турбины.


Корпус трансмиссии содержит редукторы, компоненты сцепления и приводную муфту. В корпусе трансмиссии также имеется резервуар для смазочного масла. [Рисунок 3] Обычное техническое обслуживание стартеров воздушных турбин включает проверку уровня масла, осмотр детектора магнитной стружки на наличие металлических частиц и проверку на наличие утечек. Масло можно добавлять в поддон картера трансмиссии через отверстие в стартере. Этот порт закрыт вентиляционной пробкой с шаровым клапаном, который позволяет выпускать отстойник в атмосферу во время нормального полета. В корпусе также имеется смотровой манометр, который используется для проверки количества масла. Магнитная сливная пробка в сливном отверстии коробки передач притягивает любые частицы железа, которые могут быть в масле. Стартер использует турбинное масло, такое же, как и двигатель, но это масло не циркулирует по двигателю.

Рис. 3. Стартер воздушной турбины

Внутренний корпус зубчатого венца содержит узел ротора. Корпус переключателя содержит переключатель турбины и кронштейн в сборе. Для облегчения установки и снятия стартера к монтажной площадке на двигателе прикручен монтажный переходник. Быстросъемные хомуты соединяют стартер с монтажным адаптером и впускным каналом. [Рисунок 3] Таким образом, стартер легко снимается для технического обслуживания или капитального ремонта путем отсоединения электропровода, ослабления зажимов и осторожного отсоединения приводной муфты от привода стартера двигателя при извлечении стартера.

Путь воздуха проходит через комбинированный регулирующий и запорный клапан давления или выпускной клапан, который регулирует все давление в воздуховоде, поступающем во впускной воздуховод стартера. Этот клапан регулирует давление рабочего воздуха стартера и перекрывает подачу воздуха в двигатель при выключении. За выпускным клапаном находится пусковой клапан, который используется для управления подачей воздуха в стартер. [Рисунок 4]

.[Рисунок 5] Узел регулирующего клапана состоит из корпуса клапана, содержащего дроссельный клапан. [Рисунок 5] Вал дроссельной заслонки через кулачковый механизм соединен с сервопоршнем. Когда поршень приводится в действие, его движение по кулачку вызывает вращение дроссельной заслонки. Наклон кулачковой дорожки предназначен для обеспечения небольшого начального хода и высокого начального крутящего момента при срабатывании стартера. Наклон направляющей кулачка также обеспечивает более стабильную работу за счет увеличения времени открытия клапана.

Рис. 5. Регулирующий и запорный клапан в положении «включено» остановить действие рукоятки управления в выключенном положении. [Рисунок 5] Рукоятка управления соединяет управляющий клапан, который измеряет давление, с поршнем сервопривода, а сильфон соединен воздушной линией с отверстием для измерения давления на стартере.

Включение выключателя стартера активирует соленоид регулирующего клапана. Соленоид втягивается и позволяет рукоятке управления повернуться в открытое положение. Рукоятка управления вращается под действием пружины тяги управления, перемещающей тягу управления к закрытому концу сильфона. Поскольку регулирующий клапан закрыт, а выходное давление незначительно, сильфон может полностью растянуться пружиной сильфона.

Когда рукоятка управления поворачивается в открытое положение, шток управляющего клапана открывает управляющий клапан, позволяя восходящему воздуху, который подается к управляющему клапану через подходящий фильтр и ограничитель в корпусе, поступать в сервопоршневая камера.Дренажная сторона пилотного клапана, который выпускает воздух из камеры сервопривода в атмосферу, теперь закрыта штоком пилотного клапана, и поршень сервопривода перемещается внутрь. [Рисунок 5] Это линейное движение сервопоршня преобразуется во вращательное движение вала клапана с помощью вращающегося кулачка, таким образом открывая регулирующий клапан. Когда клапан открывается, давление на выходе увеличивается. Это давление возвращается к сильфону через линию измерения давления и сжимает сильфон. Это действие перемещает стержень управления, тем самым поворачивая рукоятку управления и постепенно перемещая стержень пилотного клапана от камеры сервопривода, чтобы выпустить его в атмосферу.[Рисунок 5] Когда выходное (отрегулированное) давление достигает заданного значения, количество воздуха, поступающего в сервопривод через дроссель, равно количеству воздуха, выбрасываемого в атмосферу через выпускное отверстие сервопривода; система находится в состоянии равновесия.


Когда выпускной клапан и пусковой клапан открыты, отрегулированный воздух, проходящий через входной корпус стартера, сталкивается с турбиной, заставляя ее вращаться. Когда турбина вращается, зубчатая передача активируется, и внутренняя шестерня сцепления, навинченная на винтовой винт, движется вперед при вращении; его зубья челюсти входят в зацепление с зубьями внешней шестерни сцепления, приводя в движение выходной вал стартера.Сцепление имеет обгонную муфту, что облегчает принудительное зацепление и минимизирует вибрацию. При достижении скорости отключения стартера пусковой клапан закрывается. Когда подача воздуха к стартеру прекращается, внешняя шестерня сцепления, приводимая в движение двигателем, начинает вращаться быстрее, чем внутренняя шестерня сцепления; внутренняя шестерня сцепления, приводимая в действие возвратной пружиной, отключает внешнюю шестерню сцепления, позволяя ротору остановиться накатом. Внешний вал сцепления продолжает вращаться вместе с двигателем.

Процедуры поиска и устранения неисправностей, перечисленные на рис. 6, применимы к системам запуска воздушных турбин, оснащенным комбинированным клапаном регулирования давления и запорным клапаном.Эти процедуры следует использовать только в качестве руководства, и они не предназначены для замены инструкций производителя.

Рисунок 6. Процедуры устранения неисправностей воздушных турбин.

Связанные сообщения

0

Concorde Air Intra 2

Concorde Engine Air In-The Shore

Был только один двигатель, который был подходящим и доступным для Concorde в начале его разработки самолета, это был Rolls-Royce Olympus, но хотя он и подходил для дальнейшей разработки для Concorde, ни один реактивный двигатель не может принимать воздух в свои компрессоры на сверхзвуковых скоростях, что конечно требуется для сверхзвукового авиалайнера 2 Маха.

Поэтому инженерам было необходимо замедлить скорость воздуха с 2 Маха до 0,5 Маха (что составляет примерно от 1350 миль в час до примерно 500 миль в час), после чего он достигает подходящей скорости для входа в двигатели. Таким образом, инженеры должны были придумать ответ, как они могли бы замедлить воздух, ответом были воздухозаборники одиннадцати футов в длину. Воздухозаборник лучше всего описать как самозапускающуюся систему впуска. Что это значит, ну, двигатели не блокируются в помпаже, требующем остановки двигателя.

Система управления воздухозаборником удовлетворяет основным требованиям по подаче необходимого количества воздуха с высокой эффективностью и в форме, приемлемой для двигателей во всех режимах полета и работы двигателей самолета. Опыт работы с прототипом Concordes привел к смелому переходу с аналогового на цифровое управление в конце программы разработки. Первоначально против этого решения категорически возражали французы, но в конце концов правильное решение было принято и установлено на самолете.

Узлы воздухозаборника являются наиболее важной частью всей силовой установки, если предположить, что они работают правильно, со всеми ударными волнами в правильных положениях, они производят 63% чистой положительной тяги силовой установки. Невероятная конструкция воздухозаборника позволяет Concorde делать то, что до сих пор не удавалось ни одному другому самолету, а именно крейсерскую скорость 2 Маха и выше без постоянного использования повторного нагрева силовой установки.


Был только один двигатель, который подходил и был доступен для Concorde в начале его разработки самолета, это был Rolls-Royce Olympus, но хотя он и подходил для дальнейшей разработки для Concorde, ни один реактивный двигатель не мог принимать воздух в свои компрессоры при сверхзвуковые скорости, что конечно требуется для сверхзвукового авиалайнера 2 Маха.

Поэтому инженерам было необходимо замедлить скорость воздуха с 2 Маха до 0,5 Маха (что составляет примерно от 1350 миль в час до примерно 500 миль в час), после чего он достигает подходящей скорости для входа в двигатели. Таким образом, инженеры должны были придумать ответ, как они могли бы замедлить воздух, ответом были воздухозаборники одиннадцати футов в длину. Воздухозаборник лучше всего описать как самозапускающуюся систему впуска. Что это значит, ну, двигатели не блокируются в помпаже, требующем остановки двигателя.

Система управления воздухозаборником удовлетворяет основным требованиям по подаче необходимого количества воздуха с высокой эффективностью и в форме, приемлемой для двигателей во всех режимах полета и работы двигателей самолета. Опыт работы с прототипом Concordes привел к смелому переходу с аналогового на цифровое управление в конце программы разработки. Первоначально против этого решения категорически возражали французы, но в конце концов правильное решение было принято и установлено на самолете.

Узлы воздухозаборника являются наиболее важной частью всей силовой установки, если предположить, что они работают правильно, со всеми ударными волнами в правильных положениях, они производят 63% чистой положительной тяги силовой установки. Невероятная конструкция воздухозаборника позволяет Concorde делать то, что до сих пор не удавалось ни одному другому самолету, а именно крейсерскую скорость 2 Маха и выше без постоянного использования повторного нагрева силовой установки.


Concorde имеет много интересных технических особенностей, но его система впуска воздуха двигателя с изменяемой геометрией должна выделяться как одна из самых выдающихся.Его функция необходима для обеспечения того, чтобы двигатели Olympus получали нужное количество воздуха, движущегося с правильной скоростью на самых разных скоростях. Воздухозаборник имеет прямоугольное поперечное сечение и переменную геометрию, поскольку он представляет собой две подвижные аппарели на верхней поверхности, аппарели вперед и назад, которые не встречаются, а перемещаются вверх и вниз для управления потоком воздуха. Воздухозаборники также имеют две дверцы меньшего размера, которые либо впускают больше воздуха, либо выпускают его, когда это не требуется двигателям. Подвижные части воздухозаборников управляются гидравлически под управлением компьютера; это оказалось необходимым на этапах разработки прототипа.

Несмотря на то, что невооруженным глазом все входы сначала выглядят одинаково, на самом деле они сдвинуты вдоль линий входных потоков. Во время сверхзвуковых скоростей самолета это приводит к созданию оптимальных условий входа, но во время взлета самолета, когда все четыре двигателя вращаются в одном направлении, влияние на режимы вибратора лопастей заметно различается между двигателями. Настолько, что N1 (отношение оборотов двигателя) двигатель 4 автоматически удерживается до 60k, когда он отпускается.

Как только Concorde превысит 1,3 Маха, аппарели и сливные люки располагаются между запланированными максимальным и минимальным углами, которые определяются коэффициентом давления на входе, числом Маха и частотой вращения двигателя N1, углом атаки и фактическим положением аппарели/сливного люка. Изменения угла рампы изменяют впуск воздуха и создают систему ударных волн, которая возникает под углом рампы и сходится к нижней кромке впуска при достижении оптимальной конфигурации рампы. Следовательно, это система внешнего сжатия, и именно эта ударно-волновая система замедляет воздух, поступающий во впуск, до 0 Маха.5, что так важно для двигателей. Как только запланированный угол рампы достигнут во впускных отверстиях, избыток воздуха сбрасывается через разгрузочные дверцы, см. рисунки для получения подробной информации об этой процедуре.


А.- ВЗЛЕТ

(см. схемы 1 и 2)


В это время двигателям требуется максимальный расход воздуха

Все дверцы вторичного воздуха закрыты, что означает, что моторный отсек изолирован от потока всасываемого воздуха; это заставляет весь всасываемый воздух поступать в двигатель.Пандусы теперь полностью подняты, вспомогательная впускная лопатка (которая является частью узла разливного люка) широко открыта и удерживается в открытом положении аэродинамически, что обеспечивает дополнительный поток воздуха в двигатель.

При скорости 0,93 Маха вспомогательный воздухозаборник закрывается, а при скорости выше 1,3 Маха вступают в действие впускные аппарели, опускаясь, образуя серию ударных волн, которые начинаются с нижней кромки воздухозаборника, обработанного до прекрасная точка Sharp. Теперь это имеет эффект замедления воздуха. Как только Concorde достигнет скорости 2 Маха, пандусы переместятся на половину своего возможного пути


Б.– Снижение шума

(см. схему 2)

 

После того, как Конкорд взлетел, он входит в период полета, известный как процедура снижения шума, когда форсажные камеры отключаются, а мощность снижается. Вторичные сопла остаются во взлетном положении, когда двигатели дросселируются для снижения шума.

По мере разгона самолета угол уменьшается так, что при М=1,1 вторичные сопла полностью открыты, образуя расширяющуюся часть задней части силовой установки.

Отсюда и название процедуры «снижение шума»

 

На этом этапе полета также будут открыты створки вторичного воздуха, что позволит воздуху обходить двигатель (см. схему). Пока Concorde движется на малых скоростях, весь воздух, который требуется, поступает в ее двигатели и называется первичным воздушным потоком, это означает, что в это время они будут держать второстепенные двери закрытыми. Это также предотвращает проглатывание двигателем собственных выхлопных газов

.

 

С.- Сверхзвуковой круиз

(см. схему 2)

 

При полете со скоростью 2 Маха воздух не только замедляется воздухозаборниками, но и сжимается, и его температура значительно повышается. Это сжатие на этом этапе полета полезно, потому что это означает, что собственные компрессоры двигателей должны выполнять меньше работы, но повышение температуры примерно на 200 ° C приводит к необходимости использования специальных металлов в двигателе, для получения дополнительной информации см. раздел, относящийся к силовая установка Olympus 593.

Во время полета «Конкорд» встречает все изменения температуры и давления воздуха, вызывающие нарушения волновой картины в воздухозаборниках. Компьютеры могут отслеживать эти изменения во время полета и вносить необходимые окончательные коррективы в положения аппарели в воздухозаборниках, которые поддерживают поток воздуха, необходимый для четырех двигателей Concorde. Точно так же любые изменения в настройках мощности двигателя требуют некоторых изменений в воздушном потоке; Точно так же с этим справляются компьютеры Concorde.

Таким образом, каждый воздухозаборник подает горячий воздух высокого давления со скоростью 0,5 Маха на первую ступень двигателей Olympus 593 mk610, и при этом воздухозаборники выполнили свою работу.

 

D. – Реверсивная тяга

(см. схему 2)

 

После того, как самолет приземлился, дверцы вторичного воздуха, вспомогательная впускная заслонка вместе с наземной заслонкой будут открыты.

 

ОТКАЗ ДВИГАТЕЛЯ

 

Если это произойдет с «Конкордом» на сверхзвуковой скорости, теоретически это может привести к катастрофическому выходу из строя всего планера.

Наиболее сложным случаем изменения спроса будет отказ двигателя во время полета или остановка на высокой скорости. Внезапно двигателю потребовалось мало воздуха или совсем его не потребовалось. Таким образом, аппарели полностью опускались, отводя часть воздуха через верхнюю часть двигателя, а люк широко открывался, чтобы выпустить воздух снизу. Очевидно, что скорость этой операции будет критической. Способность Concorde справляться с проблемами впечатляет: резкое закрытие дроссельной заслонки на скорости 2 Маха заставляет Concorde реагировать, но двигатель даже не икает.

Эта необходимость внезапного сброса воздуха приводит к одной странной летной характеристике самолета: если двигатель выходит из строя на сверхзвуковой скорости, Конкорд кренится не в ту сторону. Любой самолет, включая Конкорд, будет рыскать в сторону заглохшего двигателя; тяга с той стороны внезапно пропала, и двигатель стал производить лобовое сопротивление. В результате крыло со стороны, противоположной отказавшему двигателю, будет временно двигаться быстрее, приобретать подъемную силу и подниматься.

Комбинированный эффект — крен и рыскание в сторону заглохшего двигателя.Но на скорости 2 Маха приходится избавляться от всего лишнего воздуха. Эта переливная дверца открывается, и всасываемый воздух отклоняется вниз. Это заставляет крыло подниматься, и Конкорд отклоняется от заглохшего двигателя. Техника выхода из этой ситуации заключается в том, чтобы сначала выровнять крылья, а затем противодействовать рысканью с помощью руля направления. Автостабилизаторы уже применили руль направления, так что это не сложный процесс для пилота.


На этом рисунке показана открытая вспомогательная разведывательная лопатка

Газотурбинные двигатели – обзор

VI Турбовинтовые и турбовентиляторные самолеты

Турбовинтовые и турбовентиляторные двигатели представляют собой газотурбинные двигатели, как и турбореактивные, и предназначены для сведения к минимуму недостатков и использования преимуществ, присущих поршневым винтовым и турбореактивным двигателям.Принципиальное различие между этими тремя двигателями заключается в том, как они создают тягу. Турбореактивный двигатель делает это расширением горячих газов через сопло, турбовинтовой использует воздушный винт, а турбовентиляторный использует многолопастной вентилятор, который во многом связан с воздушным винтом. Основным элементом газотурбинного двигателя является газогенератор, состоящий из компрессора(ов), горелок и турбин, приводящих в действие компрессор. Смесь воздуха и топлива, проходящая через газогенератор, является первичным потоком.Газогенератор и первичный поток являются общими для всех трех двигателей и служат основой для сравнительной оценки.

В турбореактивном двигателе выхлопные газы газогенератора расширяются через сопло, и тяга является единственным выходом. Это однопоточный двигатель, отличительными характеристиками которого являются легкий вес, малая площадь лобовой части, тяговая эффективность, увеличивающаяся с увеличением скорости полета, высокий удельный расход топлива (самый высокий из трех) и малая тяга на малых скоростях полета.

В турбовинтовых двигателях имеется два потока: первичный поток, создающий реактивную тягу, и вторичный (намного больший) поток через винт, создающий мощность тяги.Турбовинтовой двигатель в первую очередь производит энергию и описывается так же, как поршневой винт. Турбовинтовой двигатель в первую очередь заменяет поршневой винт, поскольку он способен развивать более высокие скорости полета и большую дальность полета для данного веса самолета из-за гораздо меньшего веса двигателя и меньшего C D0 . Хотя он тяжелее ТРД или ТРД из-за винта и редуктора, он примерно в четыре раза легче поршневого винта той же мощности. Кроме того, лобовая площадь хоть и несколько больше, чем у ТРД, но меньше, чем у поршнево-винтовой, и при работе двигателя C D0 имеет порядок ТРД, E m выше, чем у поршнево-винтового.Наличие реактивной тяги, которая хотя и относительно мала, но практически постоянна, имеет тенденцию сглаживать кривые тяги на более высоких скоростях и уменьшать скорость снижения тягового КПД. Турбовинтовой имеет низкий удельный расход топлива, порядка, но несколько выше, чем у поршнево-винтового. Еще одно важное преимущество перед поршневым винтом — гораздо более низкие затраты на техническое обслуживание. Хотя его первоначальная стоимость выше, это более простой двигатель с большей надежностью, особенно с недавними улучшениями в коробке передач.

ТРДД представляет собой многопоточный двигатель, во многом похожий на турбовинтовой, за исключением того, что дополнительные турбины непосредственно приводят в действие вентилятор, напоминающий осевой компрессор. Несмотря на то, что при очень высоких степенях двухконтурности ТРДД может производить больше мощности, чем тяги, и работать больше как турбовинтовой, а не как турбореактивный двигатель, его принято описывать как ТРД.

ТРДД сочетает в себе хорошую тяговую эффективность и высокую тягу на более низких скоростях поршневого винта с постоянной тягой и увеличивающейся тяговой эффективностью на более высоких скоростях ТРД.Поскольку сложность и вес редуктора и системы управления воздушным винтом турбовинтового двигателя устранены, турбовентиляторный двигатель стал еще проще и легче. Кроме того, воздушный поток через канальный вентилятор не сильно зависит от воздушной скорости, так что снижение тяговой эффективности на высоких воздушных скоростях не так значительно, как снижение, связанное с эффективностью воздушного винта турбовинтового двигателя. Следовательно, ТРДД можно использовать на скоростях полета вплоть до низких сверхзвуковых скоростей полета.Хотя лобовая площадь больше, чем у ТРД, ТРДД значительно короче, а общее сопротивление не обязательно больше. Удельный расход топлива значительно меньше, чем у ТРД, и хотя больше, чем у ТРД, но приближается к сопоставимым значениям. Турбореактивный двигатель также тише, чем турбореактивный, и намного тише, чем турбовинтовой, что является преимуществом в наши дни, когда все больше беспокоят шумовые загрязнения.

Поскольку и турбовинтовой, и турбовентиляторный двигатели являются многопоточными, эквивалентный удельный расход топлива является комбинацией hpsfc и tsfc и, таким образом, зависит от воздушной скорости.Любое значение, указанное в литературе, относится к определенной воздушной скорости, которая не всегда указывается. Изменение удельного расхода топлива в зависимости от воздушной скорости у ТРД больше, чем у ТРД.

Поскольку турбовинтовые и турбовентиляторные двигатели представляют собой различные комбинации поршневого винта и турбореактивного двигателя, их характеристики должны находиться где-то между показателями поршневого винта и чисто турбореактивного двигателя. Сравнивая турбовинтовые, турбовентиляторные и турбореактивные двигатели сопоставимой мощности (сопоставимые газогенераторы), можно обнаружить, что турбовинтовой двигатель будет обеспечивать наибольшую тягу на более низких скоростях полета, включая самолет, остановившийся в начале разбега.Однако тяга будет уменьшаться с наибольшей скоростью из трех по мере увеличения воздушной скорости и при отрыве, вероятно, будет меньше, чем у двух других. Турбореактивный двигатель будет производить меньшую тягу, чем турбовинтовой, на более низких скоростях, но больше, чем турбореактивный, что не только улучшает взлетные характеристики и характеристики раннего набора высоты, но также позволяет увеличить полную массу на взлете, чем турбореактивный двигатель. Тяга уменьшается с увеличением воздушной скорости, но медленнее, чем у турбовинтового, из-за различий между вентилятором и воздушным винтом, а также из-за большей составляющей реактивной тяги.По мере увеличения степени двухконтурности характеристики ТРД приближаются к характеристикам ТРД на более низких скоростях полета, но сохраняют некоторые характеристики ТРД на более высоких скоростях полета. Турбореактивный двигатель имеет самую низкую начальную тягу из трех, но тяга практически остается постоянной при изменении скорости полета.

Что касается других аспектов характеристик, турбовинтовой двигатель достаточно похож на поршневой винт, поэтому разумным приближением является простое использование уравнений поршневой винт без изменений.Однако турбовентиляторный двигатель не обязательно должен быть таким простым или прямолинейным. Если степень двухконтурности мала, уравнения турбореактивного двигателя можно использовать без изменений. По мере увеличения степени двухконтурности и увеличения отношения мощности к тяге ТРДД приобретает больше характеристик турбовинтового и поршневого винтов, особенно на более низких скоростях полета. По-прежнему можно использовать уравнения турбореактивного двигателя с осознанием того, что фактические значения малых скоростей могут несколько отличаться. На более высоких скоростях ТРДД будет работать как ТРД, но с меньшим удельным расходом топлива.

Из-за своей превосходной топливной эффективности турбовентиляторный двигатель быстро заменил турбореактивный двигатель в дозвуковых самолетах, а турбовинтовой двигатель заменил поршневой винт во многих приложениях (например, пригородных самолетах) из-за его меньшего веса и более высоких скоростей полета. Однако в последние годы меньший по размеру региональный реактивный самолет (RJ) на 30–100 мест быстро заменяет турбовинтовой в качестве фидерного и ближнемагистрального коммерческого самолета (см. рис. 8). Хотя топливная эффективность RJ ниже, чем у турбовинтового, RJ имеет преимущества, заключающиеся в большей крейсерской высоте (выше турбулентности и погодных условий), более коротком времени полета, меньшем шуме и, возможно, более высоком общественном признании из-за его более современного внешнего вида.

РИСУНОК 8. Canadair Regional Jet, CRJ 200. 50-местный пассажирский самолет, скорость 0,81 Маха, два ТРДД с тягой 8700 фунтов, полная масса 53 000 фунтов, площадь крыла 520 футов 2 (W/S = 102 фунта/фута 2 ) и дальность полета 2300 миль. [Предоставлено Bombardier Aerospace.]

Как газовые турбины в реактивных двигателях используют клапаны для выпуска воздуха и как оптимизировать эффективность

 Отбираемый воздух является важным компонентом функционирования реактивного двигателя.

Проще говоря, отбираемый воздух — это сжатый воздух, поступающий из компрессорной секции турбины или вспомогательной силовой установки (ВСУ).Инженеры по газовым турбинам могут использовать этот воздух самыми разными способами в самолете для оптимизации эффективности.

Успешное распределение отбираемого воздуха имеет решающее значение для работы самолета в целом; Клапаны выпуска воздуха играют решающую роль в этом распределении.

Поскольку клапаны для выпуска воздуха должны надежно работать при экстремальных температурах и в сухих условиях, углеродный графит является предпочтительным материалом для многих производителей клапанов для выпуска воздуха.Углеродный графит является популярным выбором для инженеров во многих аналогичных промышленных приложениях из-за его способности смазывать трущиеся компоненты.

Прежде чем исследовать преимущества использования угольного графита в конструкции газовых турбин и клапанов для отбора воздуха, давайте рассмотрим требования к хорошо спроектированным системам распределения отбора воздуха и то, как они могут помочь оптимизировать характеристики реактивного двигателя.

Энергоэффективные двигатели: рекуперация энергии из отбираемого воздуха для распределения бортовых систем

Без надлежащей системы распределения отбираемого воздуха потенциальная энергия, которая может быть получена от отбираемого воздуха, практически теряется.

Учитывая, что температура отбираемого воздуха обычно составляет 400-500°F и выходит из двигателя при ~40 фунтов на квадратный дюйм, большое количество энергии, хранящейся в отбираемом от газовой турбины воздухе, может быть очень полезно в других авиационных системах. Принимая во внимание все системы самолета, которые нуждаются в питании, экономия любой возможной энергии имеет первостепенное значение для эффективности двигателя и оптимальной производительности.

Как можно использовать энергию отбираемого воздуха в авиационных системах

  1. ЗАПУСК ДВИГАТЕЛЯ:   Отбираемый воздух может быть извлечен из ВСУ для питания стартера воздушной турбины, который обеспечивает начальный крутящий момент, необходимый для вращения главного вала двигателя
  2. ОХЛАЖДЕНИЕ КАБИНЫ: направляя контролируемую подачу отбираемого воздуха на кондиционеры самолета, можно легко регулировать температуру кондиционирования воздуха в салоне
  3. ПОДДЕРЖИВАЙТЕ ПОДАЧУ ПИТЬЕВОЙ ВОДЫ Отбираемый воздух можно использовать для повышения давления в резервуаре для хранения питьевой воды, что устраняет необходимость в бортовом водяном насосе
  4. УЛУЧШЕНИЕ АЭРОДИНАМИКИ САМОЛЕТА: при подаче через специальные закрылки отбираемый воздух может улучшить пограничные слои, образующиеся на крыльях, что делает самолет еще более аэродинамичным
  5. УДАЛЕНИЕ ОБЛЕДЕНИЮ КРЫЛЬЕВ:   Горячий воздух идеально подходит для поддержания критических частей самолета (т. е. крылья) без льда

Как распределить отбираемый воздух от газовых турбин к другим системам реактивных двигателей

Направление потока очень горячего сжатого воздуха — непростая задача, и с ней не справиться с помощью любого материала. Клапаны сброса воздуха должны работать на больших высотах, выдерживать экстремальные температуры и быть максимально легкими.

Принимая во внимание множество строгих соображений и правил, перед инженерами стоит задача выбора критически важных материалов.

Свойства материалов, способствующие распределению отбираемого воздуха и повышению эффективности реактивного двигателя

Инженеры ищут такие материалы, как механический углеродный графит, которые обладают уникальными полезными свойствами: 

СНИЖЕНИЕ ВЕСА

Одним из свойств углеродистого графита, которое часто упускают из виду (хотя оно имеет решающее значение в аэрокосмических применениях), является его вес. Аэрокосмические инженеры ищут снижение веса везде, где только могут. Лишний фунт на турбину, умноженный на тысячи рейсов, которые она выполняет, и на тысячи турбин в конкретном парке, имеет огромные финансовые последствия для авиакомпании, особенно с учетом ошеломляющей стоимости реактивного топлива.Таким образом, даже при разработке такого маленького компонента, как клапан для выпуска воздуха на турбине, тот факт, что углерод/графит является материалом с относительно низкой плотностью, невероятно важен.

Экологическая стойкость

Способность механического компонента выдерживать такие суровые условия также имеет первостепенное значение. На таких больших высотах атмосфера невероятно сухая, а это означает, что любые механические компоненты, работающие в части самолета, не оборудованной системой климат-контроля, должны успешно работать в очень сухих условиях.Добавьте к уравнению экстремальные температуры, и может показаться, что ни один материал не сможет надежно работать в этой среде. На самом деле, производители угольного графита разработали марки специально для этих условий эксплуатации.

Самосмазывающийся и стойкий к окислению

Эти марки почти всегда графитированы, так как графит (в отличие от угольного графита) намного лучше смазывает и имеет повышенную стойкость к окислению. Производители углерода/графита делают еще один шаг вперед и пропитывают этот графит ингибитором окисления.Этот ингибитор окисления не только явно улучшает стойкость материала к окислению (как следует из названия), но также увеличивает способность материала образовывать пленку. Поскольку в этих случаях атмосфера очень сухая, очень важно иметь прочную передающую пленку, по которой может работать клапан.

Теплопроводность

При таких экстремальных температурах важно иметь возможность отводить тепло от любой локализованной точки. Это предотвращает локальные накопления тепла, которые могут иметь катастрофические последствия.Хотя этот эффект более важен для высокоскоростных подшипников, где чрезмерное накопление тепла из-за трения является обычным явлением, клапаны для выпуска воздуха также выигрывают от этого свойства.

Углерод/графит очень хорошо подходит для клапанов для выпуска воздуха по тем же причинам, по которым углерод/графит очень хорошо подходит для большинства аэрокосмических применений. Немногие (если вообще есть) другие материалы имеют идеальное сочетание свойств материалов, которые обеспечивают надежную работу в таких экстремальных условиях.


За дополнительной информацией обращайтесь непосредственно к производителю угольного графита.

2840-01-500-4974 — ВОЗДУХОЗАБОРНИК ТУРБИННОГО ДВИГАТЕЛЯ, 4504716, 01-500-4974, 015004974

×

Глава 84: Ядерные реакторы, котлы, машины и механические устройства; Их части

8411.81

6

Системы стравливания воздуха для самолетов | SKYbrary Aviation Safety

Описание

Конструкция большинства турбореактивных и турбовинтовых самолетов включает систему отбора воздуха. В системе отбора воздуха используется сеть воздуховодов, клапанов и регуляторов для подачи воздуха от среднего до высокого давления, «отбираемого» из секции компрессора двигателя (двигателей) и ВСУ, в различные места внутри самолета. Там он используется для ряда функций, включая:

Отбор воздуха

Отбор воздуха производится из компрессора двигателя или ВСУ. Конкретная ступень компрессора, из которой отбирается воздух, зависит от типа двигателя. В некоторых двигателях воздух может забираться из более чем одного места для различных целей, поскольку температура и давление воздуха варьируются в зависимости от ступени компрессора, на которой он отбирается.Отбираемый воздух обычно имеет температуру 200-250°С и давление примерно 40 фунтов на квадратный дюйм на выходе из пилона двигателя.

Кондиционер

Отбираемый воздух направляется в блоки кондиционирования воздуха, где он фильтруется, а затем охлаждается с помощью процесса расширения. Температура воздуха регулируется с помощью неохлажденного отбираемого воздуха, а влажность смеси регулируется перед подачей воздуха в салон самолета. Контроллеры температуры в кабине экипажа и салоне позволяют регулировать заданную температуру, а термостаты обеспечивают обратную связь с блоками, требуя увеличения или уменьшения температуры на выходе.

Запуск двигателя

Воздух, отбираемый от вспомогательной силовой установки (ВСУ) или другого работающего двигателя, используется для питания стартера с воздушной турбиной для запуска двигателя. Основное преимущество стартера с воздушной турбиной заключается в том, что заданная величина крутящего момента может быть создана меньшим и более легким устройством, чем это было бы в случае, если бы он имел электрический или гидравлический привод.

Водяная система / Гидравлический резервуар Повышение давления

Отбираемый воздух часто используется для повышения давления в резервуаре для хранения питьевой воды, что устраняет необходимость в насосе для подачи воды в камбузы и туалеты.Точно так же отбираемый воздух используется для повышения давления в резервуарах гидравлической системы многих самолетов, что снижает вероятность кавитации насоса и связанной с этим потери давления в системе.

Усиление пограничного слоя (выдувные закрылки)

Хотя в настоящее время его использование очень ограничено, отбираемый воздух использовался в прошлом, в основном, в военных целях, для усиления энергии пограничного слоя. В обычном выдувном закрылке небольшое количество отбираемого воздуха подается в каналы, идущие вдоль задней части крыла.Там он проталкивается через прорези в закрылках самолета, когда закрылки достигают определенных углов. Нагнетание воздуха с высокой энергией в пограничный слой приводит к увеличению угла атаки сваливания и максимального коэффициента подъемной силы за счет задержки отделения пограничного слоя от аэродинамического профиля.

Угрозы

Основной угрозой, связанной с системой стравливания воздуха, является потенциальный риск утечки в результате нарушения целостности системы. Утечка стравливаемого воздуха может привести к нарушению работы системы, перегреву или даже возгоранию.Эта тема подробно рассматривается в статье, озаглавленной Утечки стравливающего воздуха.

Конструкторские разработки

В конструкции самолетов используются системы отбора воздуха на протяжении нескольких десятилетий. Однако с введением B787 компания Boeing внедрила новую архитектуру систем без прокачки, которая исключает традиционную пневматическую систему и выпускной коллектор. Большинство функций, ранее приводившихся в действие отбираемым воздухом, таких как блоки кондиционирования воздуха и противообледенительные системы крыльев, теперь имеют электрическое питание. Согласно Boeing, архитектура систем без слива предлагает операторам ряд преимуществ, в том числе:

  • Улучшенный расход топлива благодаря более эффективному извлечению, передаче и использованию вторичной энергии.
  • Снижение затрат на техническое обслуживание за счет отказа от системы прокачки, требующей интенсивного обслуживания.
  • Повышенная надежность за счет использования современной силовой электроники и меньшего количества компонентов в установке двигателя.
  • Расширенный запас хода и сниженный расход топлива за счет меньшего общего веса.

Аварии и инциденты

События, хранящиеся в базе данных SKYbrary A&I, которые включают ссылки на систему отбора воздуха, включают: после того, как на маршруте произошла неисправность, затем техническое обслуживание компании запросило и получило нестандартные дальнейшие указания по устранению неполадок, которые, когда они следовали, прямо или косвенно привели к дополнительным проблемам, включая последовательную недееспособность обоих пилотов и отклонение MAYDAY.Расследование установило, что рассматриваемый самолет имел ряд соответствующих незначительных по отдельности невыявленных дефектов, что означало, что первоначальная реакция экипажа была не полностью эффективной и вызвала запрос на помощь в полете, которая была ненужной и привела к дальнейшим результатам.

23 сентября 2019 года летный экипаж самолета Airbus A320 при заходе на посадку в лондонский аэропорт Хитроу обнаружил сильные едкие пары в кабине экипажа и после надевания кислородных масок завершил заход на посадку и посадку, покинул взлетно-посадочную полосу и остановился на рулежной дорожке. После снятия масок один пилот стал недееспособным, а другому стало плохо, и оба были доставлены в больницу. Остальные пассажиры, все целые, были высажены в автобусы. Очень всестороннее расследование не смогло установить происхождение дыма, но выявило ряд косвенных факторов, которые соответствовали тем, которые были выявлены в предыдущих подобных событиях.

28 февраля 2019 года самолет Airbus A320 отказался от взлета из Эксетера, когда дым/дым на палубе сопровождался тягой, приложенной к тормозам.Узнав об аналогичных условиях в салоне, капитан приказал экстренно эвакуироваться. Некоторые пассажиры, воспользовавшиеся выходами над крылом, снова вошли в кабину, не зная, как покинуть крыло. Расследование объяснило появление дыма неправильной промывкой компрессора двигателя, возникшей в результате плохо организованного технического обслуживания, и пришло к выводу, что руководство по использованию выходов над крылом было неадекватным и что сертификационный предел высоты 1,8 метра для выходов без эвакуационных трапов следует уменьшить.

19 октября 2012 года самолет Boeing 737-800 компании Jet2, вылетавший из Глазго, совершил прерванный взлет на высокой скорости, когда в кабине экипажа появился странный запах, и старший бортпроводник сообщил, что в салоне появился дым. В результате последующей экстренной эвакуации один пассажир получил серьезную травму. Следствию не удалось окончательно определить причину дыма, а также обнаруженных запахов гари, но чрезмерная влажность в системе кондиционирования воздуха была сочтена вероятным фактором, и впоследствии Оператор внес изменения в свои процедуры технического обслуживания.

5 марта 2011 г. самолет Finnair Airbus A320 следовал в западном направлении во время круиза в южном воздушном пространстве Швеции после отправки с неработающей системой отбора воздуха двигателя 1, когда отказала система отбора воздуха двигателя 2 и потребовалось аварийное снижение. Расследование показало, что система двигателя 2 отключилась из-за перегрева и что доступ к упреждающим и реактивным процедурам, связанным с операциями только с одной доступной системой отбора воздуха, был недостаточным.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.

Таблица B № и заголовки Описание товара Единица количества
84.11 — Турбоэджеты, турбопропрапельники и другие газовые турбины, и его части:

— — Турбоэджеты:
8411. 11 — — — — Тяги не превышают 25 кН:
— — — — — — — — Авиационные турбины:
8411.11.4010 — — — — для Использование в гражданском самолете No
8411.11.40050
8411.11.8000 — — — — Другое Нет.
8411.12 8411.12 — — — — — — Тяги, превышающие 25 кН:
— — — — — Авиационные турбины:
8411.12.4010 — — — — — Для использования в гражданском самолете No No
8411.12.40050 — — — — — Другое NO
8411.12.8000 — — — — Другое No
— — TurboPropellers:
8411. 21 8411.21 — — — — — власть не превышает 1100 кВт:
— — — — — — — Авиатурдные турбины:
8411.21.4010 — — — — для использования в гражданском самолете No
8411.21.4050 — — — — — Другое No
8411.21.8000
8411.22 — — — — мощность, превышающая 1100 КВт:
— — — — — Авиационные турбины:
8411.22.4010 — — — — — для использования в гражданском самолете Нет.
8411.22.40088 8411.22.4050 — — — — — Другое
8411. 22.8000 — — — — Другое No
— — Другие газовые турбины:
8411.81 — — — — — — не более 5000 кВт.
8411.81.4010 — — — — — — Для использования в гражданском самолете No No
8411.81.40050 — — — — — Другое No
8411.81.8000 — — — — Прочие No.
8411,82 — — — из мощностью более 5000 кВт:
— — — — Авиационные турбины:
8411.82.4010 — — — — — — Для использования в гражданском воздухе No No
8411.82.40050 — — — — — Другое
8411.82.8000 — — — — Другое No
— — Запчасти:
8411. 91 — — — — от турбоавтобусов или турбопропрапельников:
8411.91.4000 — — — — — — Части неясных турбин x
— — — — — — Части авиационных турбин:
8411.91.7010 — — — — для Использование в гражданском воздухе x
8411.91.7050 — — — — Другое x
8411.99 — — — Другое:
8411 .99.4000 — — — — — Части неясных газов турбины x
— — — — — Части самолетов Газовые турбины:
8411.99.7010 — — — — — — Для использования в гражданских самолетах X
8411.99.7050 — — — — — Другое X