Motore turboelica: dispositivo, schema, principio di funzionamento. Produzione di motori turboelica in Russia

2024 Autore: Howard Calhoun | [email protected]. Ultima modifica: 2023-12-17 10:31

Un motore turboelica è simile a un motore a pistoni: entrambi hanno un'elica. Ma in ogni altro modo sono diversi. Considera cos'è questa unità, come funziona, quali sono i suoi pro e contro.

Caratteristiche generali

Il motore turboelica appartiene alla classe dei motori a turbina a gas, che sono stati sviluppati come convertitori di energia universali e sono diventati ampiamente utilizzati nell'aviazione. Sono costituiti da un motore termico, in cui i gas espansi ruotano la turbina e generano coppia, e altre unità sono attaccate al suo albero. Il motore turboelica viene fornito con un'elica.

È un incrocio tra unità a pistone e turbogetto. Inizialmente, i motori a pistoni erano installati sugli aerei, costituiti da cilindri a forma di stella con un albero situato all'interno. Ma a causa del fatto che avevano dimensioni e peso troppo grandi, oltre che una capacità di bassa velocità, non furono più utilizzati, preferendo le installazioni a turbogetto che apparvero. Ma questi motori non erano privi di inconvenienti. Potevanosviluppa velocità supersonica, ma consuma molto carburante. Pertanto, la loro operazione era troppo costosa per il trasporto di passeggeri.

Il motore turboelica ha dovuto far fronte a una tale mancanza. E questo problema è stato risolto. Il design e il principio di funzionamento sono stati presi dal meccanismo di un motore a turbogetto e le eliche da un motore a pistoni. Così è stato possibile combinare piccole dimensioni, economia e alta efficienza.

I motori furono inventati e costruiti negli anni Trenta del secolo scorso sotto l'Unione Sovietica e due decenni dopo iniziarono la loro produzione in serie. La potenza variava da 1880 a 11000 kW. Per un lungo periodo furono utilizzati nell'aviazione militare e civile. Tuttavia, non erano adatti per la velocità supersonica. Pertanto, con l'avvento di tali capacità nell'aviazione militare, furono abbandonate. Ma gli aerei civili vengono forniti principalmente con loro.

Il dispositivo di un motore turboelica e il principio del suo funzionamento

Il design del motore è molto semplice. Include:

• riduttore;
• elica;
• camera di combustione;
• compressore;
• ugello.

Lo schema di un motore turboelica è il seguente: dopo essere stata iniettata e compressa da un compressore, l'aria entra nella camera di combustione. È lì che viene iniettato il carburante. La miscela risultante si accende e crea gas che, una volta espansi, entrano nella turbina e la fanno ruotare e, a sua volta, fa ruotare il compressore e la vite. Non spesol'energia esce attraverso l'ugello, creando una spinta del getto. Poiché il suo valore non è significativo (solo il dieci percento), un motore turboelica non è considerato un motore a turbogetto.

Il principio di funzionamento e il design, tuttavia, sono simili ad esso, ma l'energia qui non fuoriesce completamente attraverso l'ugello, creando una spinta del getto, ma solo parzialmente, poiché l'energia utile fa ruotare anche l'elica.

Albero di lavoro

Ci sono motori con uno o due alberi. Nella versione monoalbero, il compressore, la turbina e l'elica si trovano sullo stesso albero. In uno a due alberi, una turbina e un compressore sono installati su uno e un'elica attraverso un cambio sull' altro. Ci sono anche due turbine collegate tra loro in modo gas-dinamico. Uno è per l'elica e l' altro è per il compressore. Questa opzione è la più comune, poiché l'energia può essere applicata senza avviare le eliche. E questo è particolarmente comodo quando l'aereo è a terra.

Compressore

Questa parte è composta da due a sei fasi, che ti consentono di percepire cambiamenti significativi di temperatura e pressione, oltre a ridurre la velocità. Grazie a questo design, è possibile ridurre il peso e le dimensioni, che è molto importante per i motori degli aerei. Il compressore include giranti e una pala di guida. Quest'ultimo può essere regolamentato o meno.

Elica

Questa parte genera spinta, ma la velocità è limitata. L'indicatore migliore è considerato un livello da 750 a 1500 giri / min, poiché conaumento, l'efficienza inizierà a diminuire e, invece dell'accelerazione, l'elica si trasformerà in un freno. Il fenomeno è chiamato "effetto di blocco". È causato dalle pale dell'elica, che, ad alta velocità, quando ruotano oltre la velocità del suono, iniziano a funzionare in modo errato. Lo stesso effetto si osserverà aumentando il loro diametro.

Turbina

La turbina è in grado di raggiungere velocità fino a ventimila giri al minuto, ma la vite non sarà in grado di eguagliarla, quindi c'è un riduttore che riduce la velocità e aumenta la coppia. I riduttori possono essere diversi, ma il loro compito principale, indipendentemente dal tipo, è ridurre la velocità e aumentare la coppia.

È questa caratteristica che limita l'uso di turboelica negli aerei militari. Tuttavia, gli sviluppi per creare un motore supersonico non si fermano, sebbene non abbiano ancora successo. Per aumentare la spinta, a volte un motore turboelica viene fornito con due eliche. Allo stesso tempo, implementano il principio di funzionamento dovuto alla rotazione in direzioni opposte, ma con l'aiuto di un cambio.

Come esempio, possiamo considerare il motore D-27 (turbopropfan), che ha due ventole a vite attaccate a una turbina libera da un riduttore. Questo è l'unico modello di questo design utilizzato nell'aviazione civile. Ma la sua applicazione di successo è considerata un grande passo avanti nel miglioramento delle prestazioni del consideratomotore.

Vantaggi e svantaggi

Evidenziamo i vantaggi e gli svantaggi che caratterizzano il funzionamento di un motore turboelica. I vantaggi sono:

• leggero rispetto alle unità a pistone;
• economia rispetto ai motori turbojet (grazie all'elica l'efficienza raggiunge l'ottantasei percento).

Tuttavia, nonostante tali innegabili vantaggi, in alcuni casi i motori a reazione sono l'opzione preferita. Il limite di velocità di un motore turboelica è di settecentocinquanta chilometri orari. Tuttavia, questo non è sufficiente per l'aviazione moderna. Inoltre, il rumore generato è molto elevato, superando i valori consentiti dall'Organizzazione per l'aviazione civile internazionale.

Pertanto, la produzione di motori turboelica in Russia è limitata. Sono installati principalmente su aeromobili che volano su lunghe distanze ea basse velocità. Quindi la domanda è giustificata.

Tuttavia, nell'aviazione militare, dove le caratteristiche principali che gli aerei dovrebbero avere sono l'elevata manovrabilità e il funzionamento silenzioso, e non l'efficienza, questi motori non soddisfano i requisiti necessari e qui vengono utilizzate unità turbojet.

Allo stesso tempo, sono in corso sviluppi per creare eliche supersoniche al fine di superare "l'effetto di blocco" e raggiungere un nuovo livello. Forse, quando l'invenzione diventerà re altà, i motori a reazione saranno abbandonati a favore dei turboelica e nell'esercitoaeroplani. Ma al momento possono essere chiamati solo "cavalli da lavoro", non il funzionamento più potente, ma stabile.