WikiDer > Авиационный двигатель

А Роллс-Ройс Мерлин установлен в сохранившемся Авро Йорк

An авиационный двигатель, часто называемый авиационный двигатель, - степенная составляющая самолет силовая установка. Большинство авиадвигателей либо поршневые двигатели или газовые турбины, хотя в последнее время много мелких БПЛА было использовано электродвигатели.

Обрабатывающая промышленность

В коммерческой авиации крупнейшие западные производители турбовентилятор двигатели Пратт и Уитни (дочерняя компания Raytheon Technologies), General Electric, Rolls-Royce, и CFM International (совместное предприятие Safran Aircraft Engines и General Electric).[1] Российские производители включают United Engine Corporation, Авиадвигатель и Климов. Корпорация Aeroengine Китая была образована в 2016 году в результате слияния нескольких небольших компаний.^[1]

Крупнейший производитель турбовинтовой двигатели для авиация общего назначения Пратт и Уитни.^[2] General Electric объявила о выходе на рынок в 2015 году.^[2]

История развития

Вертикальный 4-цилиндровый двигатель Wright

• 1848: Джон Стрингфеллоу сделал паровой двигатель для 10-футовой модели самолета с размахом крыла, которая совершила первый полет с двигателем, хотя и с незначительной полезной нагрузкой.
• 1903: Чарли Тейлор построил рядный двигатель, в основном из алюминия, для Райт Флаер (12 лошадиных сил).
• 1903: Двигатель Мэнли-Бальцера устанавливает стандарты на будущее радиальные двигатели.^[3]
• 1906: Леон Левавассер производит успешный водоохлаждаемый Двигатель V8 для использования в самолетах.
• 1908: Рене Лорин патентует дизайн для прямоточный воздушно-реактивный двигатель.
• 1908: Луи Сеген разработал Гном Омега, первый в мире роторный двигатель производиться в количестве. В 1909 году на гноме Фарман III самолет получил приз за наибольшую беспосадочную дальность полета в Реймсе. Grande Semaine d'Aviation установив мировой рекорд на выносливость 180 километров (110 миль).
• 1910: Коанда-1910, неудачный канальный вентилятор Самолет, представленный в Парижском аэросалоне, оснащен поршневым двигателем. Самолет никогда не летал, но был получен патент на отвод выхлопных газов в воздуховод для увеличения тяги.^[4][5][6][7]
• 1914: Огюст Рато предлагает использовать вытяжной компрессор - a турбокомпрессор - для улучшения высотных характеристик;^[3] не принято после испытаний^[8]
• 1917-18 гг. Идфлиг- пронумерованный R.30 / 16 пример Имперский немецкий Luftstreitkräfteс Цеппелин-Стаакен R.VI Тяжелый бомбардировщик становится первым из известных летательных аппаратов с нагнетателем. Мерседес D.II рядный шестицилиндровый двигатель в центральной части фюзеляжа, приводящий в движение механический нагнетатель Brown-Boveri для четырех R.30 / 16 Мерседес D.IVa двигатели.
• 1918: Сэнфорд Александр Мосс подхватывает идею Рато и создает первый успешный турбокомпрессор^[3][9]
• 1926: Армстронг Сиддели Ягуар IV (S), первый серийный двигатель с наддувом для использования в самолетах;^{[10][nb 1]} двухрядный радиальный с зубчатым приводом центробежный нагнетатель.
• 1930: Фрэнк Уиттл представил свой первый патент на турбореактивный двигатель.
• Июнь 1939 г .: Heinkel He 176 это первый успешный самолет, работающий исключительно от жидкостного ракетного двигателя.
• Август 1939 г .: Heinkel HeS 3 турбореактивный двигатель продвигает новаторский немецкий Heinkel He 178 самолет.
• 1940: Jendrassik Cs-1, первый в мире пробег турбовинтовой двигатель. Не сдан в эксплуатацию.
• 1943 Даймлер-Бенц ДБ 670, первые запуски ТРДД
• 1944: Мессершмитт Me 163B Комет, первый в мире боевой реактивный самолет.
• 1945: взлетает первый турбовинтовой самолет, модифицированный Глостер Метеор с двумя Роллс-Ройс Трент двигатели.
• 1947: Колокол X-1 реактивный самолет превышает скорость звука.
• 1948 г .: 100 л.с. 782, первый турбовальный двигатель, предназначенный для использования в самолетах; в 1950 г. был разработан более крупный 280 л.с. (210 кВт) Turbomeca Artouste.
• 1949: Leduc 010, первый в мире прямоточный воздушно-реактивный двигательполет на самолете с двигателем.
• 1950: Роллс-Ройс Конвей, первая в мире продукция турбовентилятор, поступает в эксплуатацию.
• 1968: General Electric TF39 ТРДД с большим байпасом вводится в эксплуатацию, обеспечивая большую тягу и гораздо лучшую эффективность.
• 2002: HyShot ГПВРД полетел в пикирование.
• 2004: НАСА Х-43, первый ГПВП, поддерживающий высоту.
• 2020: Пипистрель Е-811 первый электрический авиационный двигатель, получивший сертификат типа EASA. Он питает Пипистрел Велис Электро, первый полностью электрический самолет, сертифицированный EASA.^[11]

Валовые двигатели

Шестицилиндровый перевернутый рядный двигатель с воздушным охлаждением Ranger L-440, используемый в Fairchild PT-19

Поршневые двигатели

Рядный двигатель

В этой записи, для ясности, термин "рядный двигатель" относится только к двигателям с одним рядом цилиндров, как это используется на автомобильном языке, но с точки зрения авиации, фраза "рядный двигатель" также охватывает V-образные и оппозитные двигатели. (как описано ниже) и не ограничивается двигателями с одним рядом цилиндров. Обычно это делается для того, чтобы отличить их от радиальные двигатели. Прямой двигатель обычно имеет четное количество цилиндров, но есть экземпляры трех- и пятицилиндровых двигателей. Самым большим преимуществом рядного двигателя является то, что он позволяет конструировать самолет с низкой лобовой площадью, чтобы минимизировать сопротивление. Если коленчатый вал двигателя расположен над цилиндрами, это называется перевернутым рядным двигателем: это позволяет устанавливать гребной винт высоко, чтобы увеличить дорожный просвет и укороченное шасси. К недостаткам рядного двигателя можно отнести слабый удельная мощностьпотому что картер и коленчатый вал длинные и, следовательно, тяжелые. Рядный двигатель может иметь либо воздушное, либо жидкостное охлаждение, но жидкостное охлаждение более распространено, поскольку трудно получить достаточный воздушный поток для непосредственного охлаждения задних цилиндров. Рядные двигатели были распространены в ранних самолетах; один использовался в Райт Флаер, самолет, совершивший первый управляемый механический полет. Однако вскоре стали очевидными присущие конструкции недостатки, и от рядной конструкции отказались, став редкостью в современной авиации.

Для других конфигураций рядного авиационного двигателя, например X-двигатели, U-образные двигатели, H-двигателии т. д. см. Рядный двигатель (воздухоплавание).

V-образный двигатель

Двигатель Rolls-Royce Merlin V-12

Цилиндры в этом двигателе расположены в двух рядных рядах, обычно наклоненных на 60–90 градусов друг от друга и приводящих в движение общий коленчатый вал. Подавляющее большинство V-образных двигателей имеют водяное охлаждение. V-образная конструкция обеспечивает более высокое отношение мощности к массе, чем рядный двигатель, при сохранении небольшой площади лобовой части. Пожалуй, самый известный пример такой конструкции - легендарный Роллс-Ройс Мерлин двигатель, 27-литровый (1649 в³) Двигатель 60 ° V12, используемый, в частности, в Спитфайрс которые сыграли важную роль в Битва за Британию.

Горизонтально расположенный двигатель

А ULPower UL260i горизонтально-оппозитный авиадвигатель с воздушным охлаждением

Горизонтально расположенный двигатель, также называемый плоским или оппозитным двигателем, имеет два ряда цилиндров на противоположных сторонах расположенного в центре картера. Двигатель имеет либо воздушное, либо жидкостное охлаждение, но преобладают версии с воздушным охлаждением. Оппозиционные двигатели устанавливаются с коленчатым валом горизонтально в самолеты, но может быть установлен с коленчатым валом вертикально в вертолеты. Из-за расположения цилиндров возвратно-поступательные силы имеют тенденцию отменяться, что приводит к плавной работе двигателя. Двигатели оппозитного типа имеют высокое отношение мощности к массе, поскольку они имеют сравнительно небольшой и легкий картер. Кроме того, компактное расположение цилиндров уменьшает площадь лобовой части двигателя и обеспечивает упрощенную установку, которая сводит к минимуму аэродинамическое сопротивление. Эти двигатели всегда имеют четное количество цилиндров, так как цилиндр с одной стороны картера «противостоит» цилиндру с другой стороны.

Оппозиционные четырех- и шестицилиндровые поршневые двигатели с воздушным охлаждением являются наиболее распространенными двигателями, используемыми в небольших авиация общего назначения самолет, требующий до 400 лошадиных сил (300 кВт) на двигатель. Самолеты, которым требуется более 400 лошадиных сил (300 кВт) на двигатель, обычно приводятся в движение турбинные двигатели.

Двигатель конфигурации H

Двигатель H-конфигурации - это, по сути, пара горизонтально расположенных друг с другом двигателей, расположенных вместе, причем два коленчатых вала соединены вместе.

Радиальный двигатель

А Пратт и Уитни R-2800 двигатель

Этот тип двигателя имеет один или несколько рядов цилиндров, расположенных вокруг центрально расположенного картер. Каждый ряд обычно имеет нечетное количество цилиндров для обеспечения бесперебойной работы. Радиальный двигатель имеет только один кривошипный бросок на ряд и относительно небольшой блок-картер, в результате чего удельная мощность. Поскольку конструкция цилиндра открывает воздуху большую часть теплоизлучающих поверхностей двигателя и имеет тенденцию нейтрализовать возвратно-поступательные усилия, радиальные элементы имеют тенденцию к равномерному охлаждению и плавному ходу. Нижние цилиндры, которые находятся под картером, могут собирать масло, когда двигатель был остановлен на продолжительное время. Если это масло не удалить из цилиндров перед запуском двигателя, серьезное повреждение из-за гидростатический затвор может возникнуть.

У большинства радиальных двигателей цилиндры расположены равномерно вокруг коленчатого вала, хотя некоторые ранние двигатели, иногда называемые полурадиальными двигателями или двигателями с вентиляторной конфигурацией, имели неравномерное расположение. Самый известный двигатель этого типа - двигатель Anzani, который устанавливался на Блерио XI использовался для первого полета через Английский канал в 1909 году. Недостатком этой конструкции был необходимость в тяжелом противовесе для коленчатого вала, но она использовалась, чтобы избежать Свечи зажигания смазывание маслом.

В конструкции военных самолетов большая лобовая часть двигателя служила дополнительным слоем брони для пилота. Кроме того, двигатели с воздушным охлаждением, без уязвимых радиаторов, немного менее подвержены боевым повреждениям и иногда продолжают работать даже при отстреле одного или нескольких цилиндров. Однако большая площадь лобовой части также привела к появлению самолета с аэродинамически неэффективный увеличенная лобная площадь.

Роторный двигатель

Роторный авиационный двигатель Le Rhone 9C

Роторные двигатели имеют цилиндры, расположенные по кругу вокруг картера, как и в радиальном двигателе (см. Выше), но коленчатый вал прикреплен к корпусу, а винт прикреплен к картеру двигателя, так что картер и цилиндры вращаются. Преимущество такой схемы заключается в том, что удовлетворительный поток охлаждающего воздуха поддерживается даже при низких скоростях полета, сохраняются преимущество в весе и простота обычного двигателя с воздушным охлаждением без одного из их основных недостатков. Гном Омега спроектирован братьями Сегуин и впервые взлетел в 1909 году. Его относительная надежность и хорошее соотношение мощности и веса резко изменили авиацию. ^[12] Перед первая мировая война большинство рекордов скорости было достигнуто с использованием самолетов с двигателями Gnome, и в первые годы войны роторные двигатели преобладали в типах самолетов, для которых скорость и маневренность имели первостепенное значение. Для увеличения мощности строились двигатели с двумя рядами цилиндров.

Однако гироскопические эффекты Из-за тяжелого вращающегося двигателя возникли проблемы с управлением в самолетах, и двигатели также потребляли большое количество масла, поскольку они использовали смазку с полной потерей смазки, при этом масло смешивалось с топливом и выбрасывалось с выхлопными газами. касторка использовался для смазки, так как не растворяется в бензине, и его пары вызывали у пилотов тошноту. Конструкторы двигателей всегда знали о многих ограничениях роторного двигателя, поэтому, когда двигатели в статическом стиле стали более надежными и обеспечили лучшие удельный вес и расход топлива, дни роторного двигателя были сочтены.

Двигатель Ванкеля

Силовая установка от Schleicher ASH 26e самозапуск моторный планер, снята с планера и установлена ​​на испытательном стенде для обслуживания на Alexander Schleicher GmbH & Co в Poppenhausen, Германия. Сверху слева против часовой стрелки: ступица гребного винта, мачта с направляющей ремня, радиатор, двигатель Ванкеля, кожух глушителя.

В Ванкель тип роторного двигателя. В Двигатель Ванкеля составляет примерно половину веса и размера традиционного четырехтактный цикл поршневой двигатель равной выходной мощности и гораздо меньшей сложности. В авиастроении очень важно соотношение мощности и веса, поэтому двигатель Ванкеля является хорошим выбором. Поскольку двигатель обычно имеет алюминиевый корпус и стальной ротор, а алюминий при нагревании расширяется больше, чем сталь, двигатель Ванкеля не заклинивает при перегреве, в отличие от поршневого двигателя. Это важный фактор безопасности при использовании в авиации. Значительное развитие этих проектов началось после Вторая Мировая Война, но в то время авиационная промышленность предпочитала использовать турбина двигатели. Считалось, что турбореактивный или турбовинтовой Двигатели могли приводить в действие все самолеты, от самых больших до самых маленьких. Двигатель Ванкеля не нашел широкого применения в самолетах, но использовался Mazda в популярной линейке спортивные автомобили. Французская компания Citroën разработал питание Ванкеля RE-2 [fr] вертолет в 1970-х гг.^[13]

В наше время двигатель Ванкеля используется в моторные планеры где решающее значение имеют компактность, легкий вес и гладкость.^[14]

Ныне несуществующий Ставертон Фирма MidWest разработала и произвела одно- и двухроторные авиадвигатели, Серия MidWest AE. Эти двигатели были разработаны на основе двигателя в Norton Classic мотоцикл. Двухроторная версия была установлена ​​в АРВ Super2s и Рутан Quickie. Однороторный двигатель сдан в Моторный планер Chevvron и в Schleicher ASH мотопланеры. После распада MidWest все права были проданы Алмаз Австрии, которые с тех пор разработали версию двигателя MkII.

В качестве экономичной альтернативы сертифицированным авиационным двигателям некоторые двигатели Ванкеля, снятые с автомобилей и переоборудованные для использования в авиации, были установлены в самодельных двигателях. экспериментальный самолет. Установки Mazda мощностью от 100 лошадиных сил (75 кВт) до 300 лошадиных сил (220 кВт) могут быть лишь долей стоимости традиционных двигателей. Такие преобразования впервые произошли в начале 1970-х годов;^{[нужна цитата]} а с 10 декабря 2006 г. Национальный совет по безопасности на транспорте имеет только семь отчетов об инцидентах с самолетами с двигателями Mazda, и ни один из них не является отказом из-за конструктивных или производственных недостатков.

Циклы горения

Самый распространенный цикл сгорания для авиационных двигателей - четырехтактный с искровым зажиганием. Двухтактное искровое зажигание также использовалось для небольших двигателей, в то время как воспламенение от сжатия Дизельный двигатель редко используется.

Начиная с 30-х годов прошлого века предпринимались попытки создать практический Авиационный дизельный двигатель. В целом, дизельные двигатели более надежны и гораздо лучше подходят для длительной работы на средних установках мощности. Легкие сплавы 1930-х годов не справлялись с задачей обработки гораздо более высоких степени сжатия дизельных двигателей, поэтому они обычно имели низкую удельную мощность и были необычны по этой причине, хотя дизельный радиальный двигатель Clerget 14F (1939) имеет такое же соотношение мощности к массе, как и бензиновый радиальный. Усовершенствования в технологии дизельного двигателя в автомобилях (ведущие к гораздо лучшему соотношению мощности и веса), гораздо лучшая топливная эффективность дизеля и высокое относительное налогообложение AVGAS по сравнению с Jet A1 в Европе - все это привело к возрождению интереса к использованию дизелей для самолетов. . Thielert Компания Aircraft Engines преобразовала автомобильные двигатели Mercedes Diesel, сертифицировала их для использования в самолетах и ​​стала OEM-поставщиком Diamond Aviation для их легкого близнеца. Финансовые проблемы преследовали Thielert, поэтому дочерняя компания Diamond - Austro Engine - разработала новый Турбодизель AE300, также на базе двигателя Mercedes.^[15] Конкурирующие новые дизельные двигатели могут повысить топливную эффективность и снизить выбросы свинца для малых летательных аппаратов, что представляет собой самое большое изменение в двигателях легких самолетов за десятилетия.

Силовые турбины

Турбовинтовой

Вид в разрезе Garrett TPE-331 турбовинтовой двигатель с коробкой передач в передней части двигателя

Военным истребителям требуется очень высокая скорость, а многим гражданским самолетам - нет. Тем не менее, конструкторы гражданских самолетов хотели извлечь выгоду из высокой мощности и низких эксплуатационных расходов, которые газовая турбина двигатель предложили. Так родилась идея соединить турбинный двигатель с традиционным гребным винтом. Поскольку газовые турбины оптимально вращаются на высокой скорости, турбовинтовой двигатель имеет коробка передач для уменьшения скорости вращения вала так, чтобы наконечники гребного винта не достигли сверхзвуковых скоростей. Часто турбины, приводящие в движение воздушный винт, отделены от остальных вращающихся компонентов, так что они могут вращаться с максимальной скоростью (называемой двигателем с свободной турбиной). Турбовинтовой двигатель очень эффективен при эксплуатации в диапазоне крейсерских скоростей, для которых он был разработан, обычно от 200 до 400 миль в час (от 320 до 640 км / ч).

Турбовальный

An Allison Модель 250 турбовальный двигатель, характерный для многих типов вертолетов

Турбовальные двигатели используются в основном для вертолеты и вспомогательные силовые установки. Турбовальный двигатель в принципе похож на турбовинтовой, но в турбовинтовом винт поддерживается двигателем, и двигатель прикручивается к нему болтами. планер: в турбовале двигатель не оказывает прямой физической поддержки роторам вертолета. Ротор соединен с трансмиссией, которая привинчена к планеру, а турбовальный двигатель приводит трансмиссию в движение. Некоторые считают это различие незначительным, поскольку в некоторых случаях авиационные компании делают турбовинтовые и турбовальные двигатели на основе одной и той же конструкции.

Электроэнергия

Ряд самолетов с электрическим приводом, таких как QinetiQ Zephyr, были разработаны с 1960-х годов.^[16][17] Некоторые используются как военные дроны.^[18] В Франция В конце 2007 года был совершен полет обычного легкого самолета с электродвигателем мощностью 18 кВт, использующим литий-полимерные батареи, который преодолел более 50 километров (31 миль), и стал первым электрическим самолетом, получившим сертификат летной годности.^[16]

18 мая 2020 г. Пипистрель Е-811 был первым электродвигателем самолета, удостоенным награды сертификат типа от EASA для использования в авиация общего назначения. E-811 питает Пипистрел Велис Электро.^[19][11]

Ограниченные эксперименты с солнечный электрический двигатели были выполнены, в частности пилотируемый Солнечный Челленджер и Солнечный импульс и беспилотный НАСА Следопыт самолет.

Многие крупные компании, такие как Siemens, разрабатывают электродвигатели с высокими рабочими характеристиками для использования в самолетах. Кроме того, SAE демонстрирует новые разработки в таких элементах, как электродвигатели с сердечником из чистой меди и с большей эффективностью. Компания Axter Aerospace, Мадрид, Испания, предлагает к продаже гибридную систему в качестве аварийного резервного питания и дополнительной мощности на взлете. [2]

Маленький мультикоптер БПЛА почти всегда приводятся в действие электродвигателями.

Двигатели реакции

Двигатели реакции генерируют толчок чтобы привести самолет в движение, выбрасывая выхлопные газы с высокой скоростью из двигателя, в результате реакция сил движение самолета вперед. Наиболее распространенные реактивные двигатели - это турбореактивные двигатели, турбовентиляторные двигатели и ракеты. Другие типы, такие как импульсные двигатели, ПВРД, ГПВП и импульсные детонационные двигатели тоже летали. В реактивных двигателях кислород необходимое для сгорания топлива поступает из воздуха, в то время как ракеты несут кислород в той или иной форме как часть топливной загрузки, что позволяет использовать их в космосе.

Реактивные турбины

Турбореактивный

А General Electric J85-ТРД ГЭ-17А. Этот разрез ясно показывает 8 этапов осевой компрессор спереди (левая часть изображения) камеры сгорания в середине, и два этапа турбины в задней части двигателя.

Турбореактивный двигатель - это разновидность газовая турбина двигатель, который изначально разрабатывался для военных истребители в течение Вторая Мировая Война. Турбореактивный двигатель - самая простая из всех авиационных газовых турбин. Он состоит из компрессора для всасывания и сжатия воздуха, секции сгорания, в которой топливо добавляется и зажигается, одной или нескольких турбин, которые отбирают мощность из расширяющихся выхлопных газов для приведения в действие компрессора, и выхлопного сопла, которое ускоряет выхлопные газы. задняя часть двигателя для создания тяги. Когда были представлены турбореактивные двигатели, максимальная скорость оснащенных ими истребителей была как минимум на 100 миль в час выше, чем у конкурирующих самолетов с поршневым двигателем. В послевоенные годы недостатки турбореактивного двигателя постепенно стали очевидны. При скорости ниже 2 Маха турбореактивные двигатели очень неэффективны по топливу и создают огромное количество шума. Ранние разработки также очень медленно реагировали на изменение мощности, что убило многих опытных пилотов, когда они попытались перейти на реактивные двигатели. Эти недостатки в конечном итоге привели к краху чисто турбореактивного двигателя, и лишь несколько типов все еще находятся в производстве. Последним авиалайнером, который использовал ТРД, был Конкорд, чья скорость полета 2 Маха позволяла двигателю быть высокоэффективным.

Турбовентиляторный

В разрезе CFM56-3 турбовентиляторный двигатель

Турбореактивный двухконтурный двигатель во многом такой же, как и турбореактивный, но с увеличенным вентилятором спереди, который обеспечивает тягу почти так же, как и турбореактивный. пропеллер, что привело к улучшению эффективность топлива. Хотя вентилятор создает тягу, как пропеллер, окружающий воздуховод освобождает его от многих ограничений, ограничивающих производительность воздушного винта. Эта операция является более эффективным способом обеспечения тяги, чем простое использование струйное сопло в одиночку, а турбовентиляторные двигатели более эффективны, чем пропеллеры, в трансзвуковом диапазоне скоростей самолета и могут работать в сверхзвуковой царство. Турбовентилятор обычно имеет дополнительные ступени турбины для вращения вентилятора. Турбореактивные двигатели были одними из первых двигателей, в которых использовалось несколько катушки- концентрические валы, которые могут свободно вращаться со своей скоростью, чтобы двигатель быстрее реагировал на изменение требований к мощности. Турбореактивные двигатели грубо делятся на категории с малым байпасом и с высоким байпасом. Обводной воздух течет через вентилятор, но вокруг активной зоны жиклера, не смешиваясь с топливом и не сгорая. Отношение этого воздуха к количеству воздуха, проходящего через сердечник двигателя, и есть коэффициент перепуска. Двигатели с малым байпасом предпочтительны для военных применений, таких как истребители, из-за высокого отношения тяги к массе, в то время как двигатели с большим байпасом предпочтительнее для гражданского использования из-за хорошей топливной эффективности и низкого уровня шума. Турбореактивные двухконтурные двигатели с высокой степенью байпаса обычно наиболее эффективны, когда самолет движется со скоростью от 500 до 550 миль в час (от 800 до 885 км / ч), крейсерской скорости большинства крупных авиалайнеров. ТРДД с малым байпасом могут развивать сверхзвуковые скорости, хотя обычно только при наличии форсажные камеры.

Импульсные форсунки

Импульсные форсунки - это механически простые устройства, которые в повторяющемся цикле втягивают воздух через обратный клапан в передней части двигателя в камеру сгорания и зажигают ее. Сгорание вытесняет выхлопные газы из задней части двигателя. Он производит мощность в виде серии импульсов, а не в виде постоянного выходного сигнала, отсюда и название. Единственным применением этого типа двигателя был немецкий беспилотный Летающая бомба V1 из Вторая Мировая Война. Хотя эти же двигатели также использовались экспериментально для эрзац-истребителей, чрезвычайно громкий шум, производимый двигателями, вызывал механические повреждения планера, которых было достаточно, чтобы сделать эту идею неосуществимой.

Ракета

An XLR99

Некоторые самолеты использовали ракетные двигатели для управления главной тягой или ориентацией, особенно Колокол X-1 и Североамериканский X-15.Ракетные двигатели не используются для большинства самолетов из-за очень низкого КПД по энергии и топливу, но они использовались для коротких скачков скорости и взлета. Там, где эффективность топлива / топлива не имеет большого значения, могут быть полезны ракетные двигатели, поскольку они производят очень большую тягу и очень мало весят.

Реактивные двигатели с предварительным охлаждением

Для очень высоких сверхзвуковых / низких гиперзвуковых скоростей полета установка системы охлаждения в воздуховод водородного реактивного двигателя позволяет увеличить впрыск топлива на высокой скорости и избавляет от необходимости делать канал из тугоплавких или активно охлаждаемых материалов. Это значительно улучшает соотношение тяги и веса двигателя на высоких оборотах.

Считается, что такая конструкция двигателя могла бы обеспечить достаточные характеристики для полета в противоположном направлении со скоростью 5 Махов или даже позволить одноступенчатому орбитальному аппарату быть практичным. Гибридный воздуходышащий Ракетный двигатель SABRE разрабатывается двигатель с предварительным охлаждением.

Поршнево-турбовентиляторный гибрид

В апреле 2018 Авиасалон ILA в Берлине, Мюнхенна базе научно-исследовательского института de: Bauhaus Luftfahrt представила к 2050 году высокоэффективный двигатель с композитным циклом, сочетающий в себе турбовентилятор с редуктором с поршневой двигатель Вентилятор с 16 лопастями диаметром 2,87 м обеспечивает сверхвысокую скорость 33,7 коэффициент байпаса, приводимый в действие редукторной турбиной низкого давления, но привод компрессора высокого давления исходит от поршневого двигателя с двумя 10-поршневыми рядами без турбины высокого давления, что повышает эффективность при нестационарном изохорный-изобарический сгорание для более высоких пиковых давлений и температур. Двигатель 11200 фунтов (49,7 кН) может приводить в действие 50-местный региональный самолет.^[20]

Его круиз TSFC будет 11,5 г / кН / с (0,406 фунта / фунт-сила / час) для общего КПД двигателя 48,2%, для температуры горелки 1700 K (1430 ° C), общий коэффициент давления 38 и пиковое давление 30 МПа (300 бар).^[21]Хотя вес двигателя увеличивается на 30%, расход авиационного топлива снижается на 15%.^[22]При поддержке Европейская комиссия в рамках проекта Framework 7 LEMCOTEC, Баухаус Люфтфарт, MTU Aero Двигатели и GKN Aerospace представила концепцию в 2015 году, увеличив общую степень сжатия двигателя до более 100, что на 15,2% снижает расход топлива по сравнению с двигателями 2025 года.^[23]

Нумерация позиций двигателя

В рычаги тяги трехмоторного Боинг 727, каждый из которых имеет соответствующий номер двигателя

На многомоторных самолетах положения двигателей пронумерованы слева направо с точки зрения пилота, смотрящего вперед, так, например, на четырехмоторных самолетах, таких как Боинг 747двигатель № 1 находится слева, дальше всего от фюзеляжа, а двигатель № 3 - справа, ближе всего к фюзеляжу.^[24]

В случае двухмоторного Английский Electric Lightning, который имеет два реактивных двигателя, установленных на фюзеляже один над другим, двигатель № 1 находится снизу и впереди двигателя № 2, который находится сверху и сзади.^[25]

в Cessna 337 Skymaster, а тяни-Толкай двухмоторный самолет, двигатель № 1 находится в передней части фюзеляжа, а двигатель № 2 - в корме кабины.

Топливо

Поршневые (поршневые) двигатели самолетов обычно предназначены для работы на авиационный бензин. Avgas имеет более высокое октановое число, чем автомобильный бензин позволить более высокий степени сжатия, выходная мощность и эффективность на больших высотах. В настоящее время наиболее распространенным Avgas является 100LL. Имеется в виду октановое число (С октановым числом 100) и содержанием свинца (LL = низкий уровень свинца по сравнению с историческими уровнями свинца в Avgas до регулирования).^{[нужна цитата]}

НПЗ смешивают Avgas с тетраэтилсвинец (TEL) для достижения этих высоких октановых чисел, практика, которую правительства больше не разрешают для бензина, предназначенного для дорожных транспортных средств. Сокращение предложения TEL и возможность принятия экологическим законодательством запрета на его использование вызвали поиск альтернативных видов топлива для авиация общего назначения самолет - приоритетное направление для пилотных организаций.^[26]

Турбинные двигатели и авиационные дизельные двигатели сжигать различные сорта реактивное топливо. Реактивное топливо является относительно менее летучим нефть производная на основе керосин, но сертифицирован по строгим авиационным стандартам, с дополнительными добавками.^{[нужна цитата]}

Модель самолета обычно используют нитро двигатели (также известный как «двигатели накаливания» из-за использования свеча накаливания) питаться от раскаленное топливо, смесь метанол, нитрометан, и смазка. Электромодели^[27] и вертолеты также коммерчески доступны. Маленький мультикоптер БПЛА почти всегда работают от электричества,^[28][29] но более крупные конструкции с бензиновым двигателем находятся в стадии разработки.^[30][31][32]

Смотрите также

Заметки

использованная литература

внешние ссылки

Викискладе есть медиафайлы по теме Авиационные двигатели.

Искать авиационный двигатель в Викисловаре, бесплатном словаре.

• Авиационные двигатели и теория авиационных двигателей (включая ссылки на схемы)
• Историческое общество авиационных двигателей
• База данных спецификаций Jet Engine
• КПД авиационных двигателей: сравнение авиационных турбин низкого давления встречного вращения и осевых
• Краткий обзор истории авиационных силовых установок: от «7 фунтов на л.с.» в днях до «1 фунта на л.с.» в наши дни
• «В поисках власти» 1954 г. Рейс статья автора Билл Ганстон
• "Каталог двигателей". Международный рейс. 24 сентября 1997 г.