Авиационная силовая установка

использованная литература

Ноты

Список используемой литературы

Боуман, истребитель Martin W. Lockheed F-104 . Рамсбери, Мальборо, Уилтшир, Великобритания: Crowood Press Ltd., 2000. ISBN 1-86126-314-7 .
Федеральное управление гражданской авиации , Руководство по механике планера и силовой установки, Руководство по силовой установке Министерство транспорта США, Джеппесен Сандерсон, 1976.
Ганстон, Билл . Разработка поршневых авиационных двигателей . Кембридж, Англия. Патрик Стивенс Лимитед, 2006. ISBN 0-7509-4478-1
Ганстон, Билл. Разработка реактивных и турбинных авиационных двигателей . Кембридж, Англия. Патрик Стивенс Лимитед, 1997. ISBN 1-85260-586-3
Харди, Майкл. Планеры и планеры мира . Лондон: Ян Аллан, 1982. ISBN 0-7110-1152-4 .
Боевой самолет Джейн времен Второй мировой войны . Лондон. Studio Editions Ltd, 1998. ISBN 0-517-67964-7
Ламсден, Алек. Британские поршневые двигатели и их самолеты . Мальборо, Уилтшир: Эйрлайф Паблишинг, 2003. ISBN 1-85310-294-6 .
Руббра, АА . Поршневые двигатели Rolls-Royce — дизайнер вспоминает: Историческая серия № 16 : Rolls-Royce Heritage Trust, 1990. ISBN 1-87292-200-7
Стюарт, Стэнли. Полеты на больших самолетах . Шрусбери, Англия. Эйрлайф Паблишинг Лтд., 1986. ISBN 0 906393 69 8
Том, Тревор. Пособие воздушного пилота 4-Самолет-Техника . Шрусбери, Шропшир, Англия. Эйрлайф Паблишинг Лтд, 1988. ISBN 1-85310-017-X
Уильямс, Нил . Высший пилотаж , Шрусбери, Англия: Эйрлайф Паблишинг Лтд., 1975 ISBN 0 9504543 03

Производительность компрессоров: определение и сравнение

На уровне терминологии это объем воздуха (чаще всего, хотя в принципе – любой среды), нагнетаемого в минуту (в нашем случае, но вообще могут быть приняты и другие единицы времени). Может указываться на всасе или на выходе (актуально для поршневых компрессоров), и два этих показателя, естественно, должны отличаться друг от друга. Производительность компрессора указывается для разных условий по всасыванию.

Если указана единица измерения Nm3/min (N — нормальные условия), то условия следующие — температура 0°С, абсолютное давление 101325 Па (760 мм рт. ст.), относительная влажность 0%.

Но чаще всего, производительность указывается по FAD (Free Air Delivery). В этом случае, она замерена в соответствии с ISO 1217 приложение C (чаще всего именно это приложение), и условия на входе в компрессор принимаются такие — температура 20°С, давление 1 бар, относительная влажность 0%.

Казалось бы, разница не большая. В одном случае температура на всасе 0°С, в другом — 20°С. Но на практике же, производительность компрессора при 0°С на 8 % меньше, чем производительность того же компрессора при 20°С.

Это может быть критичным для оборудования, потребляющего сжатый воздух. Поэтому, при выборе компрессора для оборудования, нужно учитывать условия, при которых указано потребление сжатого воздуха этим оборудованием.

По данному показателю все модели классифицируются на:

малой производительности – до 3,5 м3/мин;
средней – от 3,5 до 85 м3/мин;
высокой – более 85 м3/мин.

Естественно, нужно ориентироваться не только на этот показатель. Простота конфигурации тоже важна, ведь от нее зависит общая надежность и количество отказов. Легкий вес и компактные размеры дают больше вариантов монтажа. Плавность подачи предотвращает преждевременный выход из строя отдельных клапанов или других элементов. Например, возможность монтажа без заливки мощного фундамента, которая упрощает и удешевляет ввод в эксплуатацию.

Производители компрессоров

Лидеры сегмента — Fubag, Abac, Metabo и Fini.Они предлагают эффективные защитные системы с эргономическими достоинствами конструкции.

Таблица: параметры пневматического инструмента

Пневматический инструмент	Давление (Бар)	Расход воздуха (л/мин)
Краскораспылитель	3–6	150–400
Шлифмашина	6–7	180–450
Долото	6,5	220–390
Ударный гайковёрт	6–7	400–450
Угловой гайковёрт	6–7	85–250
Гвоздезабивной пистолет	6–7	100–350
Заклёпочный пистолет	6–7	100–350
Дрель	6	110–280
Ножницы	6,2	200
Продувочный пистолет	4	150–250
Пескоструйный пистолет	8	250
Пистолет для накачки шин	3	50
Игольчатый очиститель окалины	6–8	150–200
Пылесос	6	100–150

Техника безопасности

Перед началом работы следует:

надеть рабочую одежду, обувь и собрать волосы под головным убором;
проверить комплектность и устойчивость аппарата;
убедиться в исправности манометра и выключателя предохранителя давления;
оборудовать рабочее место в соответствии с нормами личной безопасности.

Во время работы с компрессионным оборудованием запрещается:

подключаться к электрической сети без заземления;
оставлять работающий компрессор без надзора;
направлять воздушную струю в сторону людей;
допускать к управлению компрессором детей и несовершеннолетних;
пользоваться заведомо неисправным агрегатом.

После окончания работ необходимо:

полностью обесточить аппаратуру;
очистить рабочее место от мусора и использованных материалов;
оборудование, рабочую одежду, респиратор и противошумовые наушники убрать в отведённые места.Всё о компрессорах После окончания работ и во время технического обслуживания компрессор должен быть отключён от электрической сети

Уход за компрессором

Техническое обслуживание компрессора состоит из следующих регламентных работ:

После начальной обкатки устройства необходимо провести подтяжку всех болтов. Вибрация способствует их откручиванию, этого допускать нельзя.
Раз в месяц производится осмотр и очистка воздушного фильтра. Замена фильтрующего элемента рекомендуется не реже одного раза в год.
Ежедневный контроль уровня смазки. Побелевшее масло говорит о попадании в него влаги, потемневшее — о перегреве и чрезмерном сгущении. Полная замена масла производится после обкатки (100 часов), а также через каждые 450–550 часов эксплуатации компрессора. Используется только тот тип масла, который рекомендован изготовителем.
Ежедневный слив конденсата. При интенсивной эксплуатации в холодное время года удаление конденсата производится несколько раз в день.Всё о компрессорах Отверстие для слива конденсата расположено в нижней части ресивера
Контроль натяжения приводного ремня осуществляется ежедневно. Кроме этого, необходимо удалять с его поверхности смазку и другой мусор. Прогиб хорошо натянутого ремня не должен превышать 4–5 мм при усилии 5–6 кг в середине между шкивами.Всё о компрессорах Правильное натяжение ременной передачи определяется нажатием на ремень в пространстве между шкивами с усилием 5–6 кг
Не менее одного раза в месяц производится контроль крепления компрессора к платформе и визуальный осмотр головки цилиндров, а также остальных узлов, приборов контроля и управления.

Коловратные нагнетатели

«Авиационные двигатели. Конструкция и расчёт двигателей.» Москва 1941г

Коловратные нагнетатели в отличие от поршневых имеют преимущество в весе и габаритах и обладают большой производительностью при избыточном давлении от 0,5 до 0,7 кг\см2.

Для уменьшения трения лопаток в коловратных нагнетателях Козетт и Ривеля выдвижные лопатки упираются в перфорированный хорошо смазываемый барабан а, вращающийся в кожухе нагнетателя б (фиг. 51). Для той же цели в нагнетателе „Пауэр-Плюс» лопатки вращаются на шариковых подшипниках вокруг вала. Между лопатками и кожухом устанавливается фиксированный зазор. На выходе из ротора делается уплотнение в виде цилиндрического сальника. Основным недостатком подобных нагнетателей является относительно большой вес и габарит, в силу чего в авиации они не применяются.

Из объемных нагнетателей применение в авиации находил лишь нагнетатель типа Рута **, схема которого показана на фиг. 52.

Внутри кожуха вращаются навстречу друг другу два ротора, имеющие в сечении форму восьмерок. Эти роторы, связанные шестернями, имеют между собой и кожухом небольшой зазор, вследствие чего трение отсутствует.

В положении, изображенном на фиг. 52, в полости А происходит всасывание, в полости В — перенос засосанного объема к стороне нагнетания и в полости С—нагнетание.

В отличие от поршневого компрессора, у этого нагнетателя вследствие отсутствия выпускного клапана давление в полости В быстро повышается, как только она войдет в соединение с напорной трубой.

Таким образом правая восьмерка при вращении будет преодолевать постоянное рабочее давление воздуха, а не постепенно повышающееся, как в поршневом насосе.

Индикаторная диаграмма этого типа нагнетателя будет иметь вид 1—2—5—4 (фиг. 53) в отличие от 1—2—3—4 — поршневого компрессора (фиг. 17). Заштрихованная площадь 2—3—5 представляет собой потерю мощности, потребной на вращение нагнетателя Рута по сравнению с поршневым. Потеря мощности тем относительно больше, чем выше давление сжатого воздуха. К этой потере добавляются потери, связанные с трением и утечкой воздуха через зазоры. В результате с повышением наддува к. п. д. нагнетателя падает до величин, характерных для ПЦН (фиг. 54).

Нагнетатель Рута дает пульсирующий поток. В некоторых случаях эта пульсация бывает настолько чувствительна, что вызывает необходимость постановки рессивера и связана со значительным увеличением веса и габарита установки. Наконец, в нагнетателях этого типа имеются производственные затруднения в связи с обработкой восьмерок при сохранении минимальных зазоров между ними. Это осложняется еще и тем, что разность температур на входе И выходе (около 70°С) при рабочем состоянии компрессора создает неравномерное температурное расширение кожуха, приводящее к неравномерному изменению зазоров.

Данные для характеристики нагнетателей Рута приведены в табл. 3. Все перечисленные в табл. 3 нагнетатели выполнялись с приводом от коленчатого вала.

Несмотря на преимущество турбокомпрессорного привода в части увеличения мощности мотора на высоте, общий недостаток состоит в том, что его работа связана с быстрым ростом противодавления на выхлопе с высотой. Так, для высотности 5000 м необходимое для работы турбины давление выхлопа колеблется в пределах от 1,2 до 1,5 от давления на всасывание (Рк) в зависимости от к.п.д. Повышенные давления и температуры выхлопа ставят в очень тяжелые условия работы выхлопные клапаны, сопловой венец и в особенности колесо турбины, работающей при окружной скорости около 250-300 м/сек и температуре 650 — 700° С, когда величина временного сопротивления наиболее подходящей стали резко падает.

К недостаткам турбокомпрессора следует отнести также перегрев выхлопных трубопроводов, которые при работе накаляются до красного цвета.

** — Роторный нагнетатель Roots. Создан Фрэнсисом Рутсом в 1860 году. Первоначально использовался как вентилятор для проветривания промышленных помещений. Суть конструкции: две вращающиеся в противоположных направлениях прямозубые «шестерни», помещенные в общий кожух.

Компрессор на атмосферный двигатель

Начнем с того, что установка компрессора (нагнетателя) во впускной системе двигателя позволяет добиться подачи нужного количества воздуха для сжигания большего количества топлива. Если просто, компрессор-устройство, которое способно создать на выходе давление, которое будет больше атмосферного.

С этой задачей справляются как обычные механические нагнетатели, так и турбокомпрессор. При этом главным отличием турбонагнетателя от компрессора является то, что турбокомпрессор раскручивается за счет выхлопных газов, в то время как механический компрессор приводится от коленвала двигателя.

Как за счет компрессора происходит увеличение мощности двигателя

Атмосферный двигатель внутреннего сгорания осуществляет забор воздуха снаружи в тот момент, когда поршень в цилиндре движется вниз и создается разрежение, в результате чего воздух засасывается в камеру сгорания. Количество поступающего воздуха физически ограничено рабочим объемом, который имеет цилиндр и камера сгорания. После этого воздух смешивается с топливом в определенных пропорциях, после чего заряд (топливно-воздушная смесь) сгорает в цилиндрах.

Казалось бы, чтобы увеличить мощность мотора, нужно подать больше топлива, однако на самом деле это не так. Если просто, избыток топлива приведет к тому, что без соответствующего количества воздуха горючее не будет эффективно сгорать. Получается, чтобы сжечь больше топлива, нужно одновременно подать большее количество воздуха.

Если учесть, что объем двигателя не меняется, тогда воздух нужно подавать принудительно под давлением. Это и есть главная задача компрессора. Компрессоры создают давление во впуске, нагнетая воздух в цилиндры. В этом случае остается только впрыснуть больше топлива, после чего такая смесь эффективно горит и отдает энергию поршню. На практике, нагнетатель способен поднять мощность мотора на 35-45%, отмечается около 30% процентов прироста крутящего момента по сравнению с точно таким же атмосферным аналогом.

Недостатки двигателей

Так как компрессор запускается с помощью коленчатого вала мотора, это немного уменьшает мощность силового агрегата. Компрессор увеличивает нагрузку двигателя, поэтому последний должен быть крепким настолько, чтобы выдерживать сильные взрывы в камере сгорания. Современные автопроизводители учитывают это условие и создают более сильные узлы для моторов, предназначенных для работы в паре с компрессором, что повышает стоимость автомобиля, а также стоимость его технического обслуживания.

В целом нагнетатели – это наиболее эффективный способ добавить двигателю транспортного средства лошадиных сил или мощности другими словами. Компрессор может добавить от 50 до 100% мощности, поэтому его часто устанавливают на свои авто гонщики и приверженцы высокоскоростной езды.

Конструкция

Устройство двигателя самолета достаточно сложное. Рабочая температура в таких установках достигает 1000 и более градусов. Соответственно, все детали, из которых двигатель состоит, изготавливаются из устойчивых к воздействию высоких температур и возгоранию материалов. Из-за сложности устройства существует целая область науки о ТРД.

ТРД состоит из нескольких основных элементов:

Перед турбиной установлен вентилятор. С его помощью воздух затягивается в установку извне. В таких установках используются вентиляторы с большим количеством лопастей определенной формы. Размер и форма лопастей обеспечивают максимально эффективную и быструю подачу воздуха в турбину. Изготавливаются они из титана. Помимо основной функции (затягивания воздуха), вентилятор решает еще одну важную задачу: с его помощью осуществляется прокачка воздуха между элементами ТРД и его оболочкой. За счет такой прокачки обеспечивается охлаждение системы и предотвращается разрушение камеры сгорания.

Возле вентилятора расположен компрессор высокой мощности. С его помощью воздух поступает в камеру сгорания под высоким давлением. В камере происходит смешивание воздуха с топливом. Образующаяся смесь поджигается. После возгорания происходит нагрев смеси и всех расположенных рядом элементов установки. Камера сгорания чаще всего изготавливается из керамики. Это объясняется тем, что температура внутри камеры достигает 2000 градусов и более. А керамика характеризуется устойчивостью к воздействию высоких температур. После возгорания смесь поступает в турбину.

Турбина представляет собой устройство, состоящее из большого количества лопаток. На лопатки оказывает давление поток смеси, приводя тем самым турбину в движение. Турбина вследствие такого вращения заставляет вращаться вал, на котором установлен вентилятор. Получается замкнутая система, которая для функционирования двигателя требует только подачи воздуха и наличия топлива.

Далее смесь поступает в сопло. Это завершающий этап 1 цикла работы двигателя. Здесь формируется реактивная струя. Таков принцип работы двигателя самолета. Вентилятор нагнетает холодный воздух в сопло, предотвращая его разрушение от чрезмерно горячей смеси. Поток холодного воздуха не дает манжете сопла расплавиться.

Корпус

Корпус компрессора представляет собой полый цилиндр или усеченный конус. С торцов к корпусу компрессора крепятся корпусы переднего и заднего подшипников.

Корпус может быть сделан цельным и разъемным. Разъемные же делятся на продольные и поперечные по виду разъемного соединения по отношению к оси ротора. Корпус с продольным разъемом позволяет выполнить сборку компрессора с окончательно собранным и отбалансированным ротором. Ротор закрепляется в подшипниках в одной половине корпуса, где предварительно устанавливаются спрямляющие лопатки, и затем закрывается вторая половина корпуса и обе части стягивают болтами.

а) — неразъемный корпус (ротор вместе с направляющими лопатками вводится с торца). б), г) -корпус с разъемами, перпендикулярными оси ротора. в) — корпус с разъемом по оси ротора.

В при изготовлении корпусов так же предусматривают в некоторых случаях технологические разъемы. Они необходим для того, чтобы либо изготовить отливку из алюминиевого сплава меньшего размера или применить для корпуса разные материалы, например, для первых ступеней алюминиевый сплав, для последних — сталь.

Фланцы, служащие для соединения частей, одновременно создают положительный эффект — разъем корпуса и увеличивают жесткость, тем самым корпус эффективнее нагрузке на изгиб, в отличие от неразъемного. Но есть и отрицательный эффект от присутствия фланцев — неравномерному тепловому расширению корпуса и короблению его при нагревании. Из всех сплавов, алюминиевые литые корпуса подвержены этому больше всего. Поэтому с наружной стороны корпуса компрессора необходимо делать оребрение, это придает одинаковой жесткости по окружности всему корпусу.

Корпусы компрессора отливаются из алюминиевых сплавов или свариваются из листовой стали и титанового сплава. Компрессоры ТРД, предназначенные для скоростей полета выше 3 Маха, должны выполняться из стали или титановых сплавов. Необходимая прочность обеспечивается правильно выбранной толщиной стенок корпуса и введением наружных ребер. Фланцы и ребра в отливке должны быть соединены со стенками галтелями для устранения местных напряжений и рыхлот при литье.

У газотурбинных двигателей толщина стенок в литых корпусах находится в пределах 6—10 мм, а в сварных — 1,5—3 мм. Для стационарных компрессоров, толщина стенок такая же или меньше на 15% в связи с отсутствием нагрузок на ГТД, которые образуются во время полета.

Передача усилий от ротора через подшипниковые узлы (подшипники и корпуса подшипников), на корпус компрессора производится через радиальные связи. Корпус подшипников выполнены заодно с корпусом компрессора. Передача усилий выполняется следующими конструкционными особенностями корпуса:

Через литые профильные радиальные связи. Обычно используется для переднего подшипника в литых корпусах.
Радиальные усилия передаются направляющими лопатками. В корпусе заднего подшипника компрессора или среднего подшипника двигателя усилия почти всегда передаются с помощью спрямляющих лопаток. Так же в некоторых сварных корпусах из стали усилие с переднего корпуса подшипника передается за счет направляющих лопаток.

Механический нагнетатель: устройство компрессора на двигатель автомобиля и принцип работы

Как уже было сказано выше, механические компрессоры приводятся в действие от коленчатого вала. Чаще всего для этого используется приводной ремень. Что касается компрессора, в его основе лежит ротор, который создает давление воздуха.

При этом компрессор должен вращаться быстрее коленвала ДВС. Для этого ведущая шестерня изготавливается большей по размеру, чем шестерни компрессора. Компрессор вращается с частотой около 50 тыс. об/мин., поднимая давление PSI с 6 до 9 до дюймов на квадратный дюйм. С учетом того, что атмосферное давление составляет около 14.7 фунтов на квадратный дюйм, компрессор увеличивает подачу воздуха фактически в половину.

Добавим, что воздух, нагнетаемый под давлением, сильно сжимается и нагревается, теряя свою плотность. Простыми словами, чем меньше плотность, тем меньшее количество воздуха получится подать в цилиндры. Чтобы увеличить количество воздуха, его дополнительно следует охладить перед подачей во впуск.

За охлаждение отвечает интеркулер, который бывает воздушным и жидкостным. Интеркулеры представляют собой радиатор, куда попадает горячий сжатый воздух после выхода из компрессора для охлаждения.

Виды механических компрессоров

Механические компрессоры, которые устанавливаются на двигатель внутреннего сгорания:

роторный компрессор,
двухвинтовой нагнетатель;
центробежный компрессор;

Основные отличия заключаются в том, как реализована подача воздуха. Компрессор роторный и двухвинтовой имеют в своем устройстве разные типы кулачковых валов. Центробежный нагнетатель оборудован крыльчаткой, которая затягивает воздух вовнутрь. Также отметим, что в зависимости от размеров и типа нагнетателя напрямую зависит его эффективность.

Например, роторные компрессоры обычно имеют большие размеры и ставятся сверху на двигатель. В основе лежит большой ротор. При этом данное решение отличается меньшей эффективностью, чем аналоги, так как вес автомобиля сильно увеличивается и создается прерывистый поток воздуха со «всплесками», а не постоянный и стабильный.
Двухвинтовой компрессор работает по принципу проталкивания воздуха через пару меньших по размеру роторов, похожих на червячную передачу. В результате работы воздух попадает в полости между лопастями роторов. Затем воздух сжимается внутри корпуса роторов.

Эффективность такого решения выше, однако стоимость нагнетателя боле высокая, конструкция сложнее и менее ремонтопригодна. Также двухвинтовой компрессор шумный, необходимо глушить характерный свист выходящего под давлением воздуха при помощи дополнительных решений.

Если рассматривать центробежный компрессор, это решение отличается от аналогов наличием крыльчатки, которая похожа на ротор. Крыльчатка сильно раскручивается, подавая воздух в корпус компрессора. При этом за крыльчаткой воздух движется с высокой скоростью, но еще находится под низким давлением.

Чтобы поднять давление, воздух проходит через диффузор. Указанный диффузор представляет собой лопатки, расположенные вокруг крыльчатки. В результате поток воздуха после прохождения через диффузор начинает двигаться с малой скоростью, но уже под высоким давлением. Такой компрессор самый эффективный, легкий и небольшой по размерам. Их можно установить перед мотором, а не на двигателе сверху.

Особенности эксплуатации

Назначение компрессора воздушного (да и любого другого тоже) – нагнетать рабочую среду в штатном режиме, а это возможно только в том случае, когда все его узлы и элементы исправны.

Поэтому важную роль в бесперебойной работе играет проведение планового технического обслуживания компрессора. Делать это необходимо своевременно, в соответствии с руководством по эксплуатации

Причем, важно не только проведение непосредственно работ, но и регулярный осмотр оборудования для заблаговременного выявления возможных неисправностей

Не менее важно, использование оригинальных расходных материалов. От этого напрямую зависит бесперебойность работы и срок службы оборудования

Назначение компрессора и принцип его действия

Можно дать сразу несколько определений этому оборудованию. Например, с технической точки зрения это сложный агрегат, состоящий из определенного количества элементов механической рабочей группы. Сложно для восприятия? Картину прояснит алгоритм функционирования – он предельно прост.

Любая такая установка:

вбирает (всасывает) газовую среду;
пропускает ее через себя, попутно понижает температуру, очищает, сепарирует (если это необходимо) и, главное, подвергает сжатию;
выдает ее устройствам конечного потребления.

В процессе могут быть использованы самые разные методы, а также смазки и/или охлаждающие жидкости, суть от этого не меняется. Таким образом, компрессор – это машина, предназначенная для повышения давления и перекачивания газов

Роль компрессора в технологическом процессе имеет важное значение, поэтому к его эксплуатационным характеристикам предъявляются достаточно жесткие требования: он должен быть надежным, высокопроизводительным, с крайне низким процентом отказов

Особенности безмасляных приборов

Данный вариант может быть незаменимым в некоторых ситуациях. Почему? Потому что на выходе дают на 100% чистый воздух, без каких-либо примесей, а это актуально для предприятий с высокими требованиями к качеству сжатого воздуха.

Такая техника востребована в фармацевтическом секторе, в медицинских учреждениях, в пищевой промышленности, на определенных химических заводах. Хотя в других сферах, где требуется применение безмасляного сжатого воздуха, она тоже является актуальной – благодаря следующим своим преимуществам, которые мы покажем на примере наших безмасляных компрессоров серии LENTO:

нет необходимости в использовании магистральных фильтров в системе подачи сжатого воздуха, в большинстве случаев;
встроенный рефрижераторный осушитель и отсутствие магистральных фильтров в системе сводит к минимуму перепад давления. Это снижает потребление электроэнергии, которое компрессор затрачивает для поддержания требуемого давления в сети;
конденсат после компрессора может быть слит в канализацию без дополнительной очистки;
высокая надежность и значительно меньшие затраты на обслуживание и ремонт, в сравнении с двухступенчатыми безмасляными компрессорами;
прямой привод передает мощность от электродвигателя к винтовому блоку с эффективностью 99,9%, в отличие от двухступенчатых винтовых блоков, эффективность которых примерно 98% из-за потерь на зубчатом редукторе;
низкая скорость вращения роторов винтового блока – это меньшая нагрузка на подшипники и низкий уровень шума, в сравнении с двухступенчатыми блоками.

Турбореактивный двигатель с центробежным компрессором

Турбореактивные двигатели, или сокращенно ТРД, по праву можно считать основой современной авиации. Именно ими оснащены практически все военные и большинство гражданских самолетов, хотя есть и исключения. ТРД относятся к семейству газотурбинных двигателей (ГТД) – тепловых машин, вырабатывающих энергию за счет сжигания топлива в камере сгорания. Все моторы этого семейства объединяет общий принцип работы и схожая конструкция с обязательным наличием турбины, о чем легко догадаться по их названиям.

История авиационных реактивных двигателей началась в 30-хх годах, когда стало понятно, что возможности поршневых двигателей, первоначально устанавливаемых на самолеты, далеко не безграничны и уже достигли своего предела. Громоздкие и тяжелые ДВЗ стали обузой для конструкций самолетов, в которых играет роль каждый лишний килограмм, а использование воздушного винта для создания тяги не давало возможности преодолеть звуковой барьер

Именно тогда конструкторы и обратили свое внимание на небольшие и легкие газотурбинные двигатели в целом и турбореактивные двигатели в частности. Отсутствие у них воздушного винта, создание тяги только за счет реактивных сил, а также небольшой вес и компактные размеры сделали ТРД основными силовыми установками в авиастроении, и они остаются таковыми и сейчас

Виды компрессоров: описание

Объемные

Это тип компрессоров, в которых сжатие происходит за счет уменьшения объема камеры. К ним относятся: поршневые, винтовые, мембранные, жидкостно-кольцевые, роторно-пластинчатые и спиральные.

С момента изобретения первого компрессора в 1650 году было изобретено большое количество разных типов моделей, используемых в той или иной ситуации

Обратим внимание на те из них, которые продолжают оставаться актуальными

Поршневые

Классически распространены, хотя сегодня во многих сферах их уже активно вытесняют более перспективные винтовые. Могут быть как стационарными, с электродвигателем, так и мобильными, с мотором внутреннего сгорания и колесным/гусеничным шасси.

Главное, что нагнетание и подачу осуществляют поршни, передвигающиеся в гильзах, и это позволяет обеспечивать следующие эксплуатационные характеристики:

давление до 500 бар;
производительность больших газовых компрессоров может достигать 8000 м3/ч.

По конструкции они сравнительно сложны, поэтому в процессе работы требуют квалифицированного обслуживания.

Мембранные

Что делает компрессор такого типа, так это сжимает газ специальной пластиной, совершающей возвратно-поступательные движения благодаря штоку, зафиксированному на коленвале. В свою очередь, сама прокладка тоже закреплена – на камере, – и поэтому ей не нужны всевозможные уплотнители или кольца.

Данному виду присущи следующие преимущества:

общая надежность конструкции;
герметичность, а значит и высокий уровень нагнетания;
безопасность и защита от коррозии;
чистота (не нужно смазывать) и простота обслуживания.

Важная особенность: рабочая среда контактирует с мембраной и внутренними стенками камеры прибора, но не с атмосферой помещения или открытой площадки. Это позволяет перекачивать даже токсичные и вредные вещества , или, наоборот, ценные газы, утечки которых недопустимы.

Винтовые

Главным органом у них является роторная пара, вращающаяся и всасывающая воздух в корпус, состоящий из нескольких отделов. Проходя через систему резервуаров, клапанов и труб, рабочая среда охлаждается, очищается, нагнетается, после чего поступает к конечным потребителям.

Постепенно вытесняют собой поршневые модели – в силу следующих своих преимуществ:

экономичнее, чем поршневые (затраты электроэнергии они снижают на 30%, а то и больше);
развивают 8-13 атмосфер давления, при расходе воздуха до 85 м3/мин;
надежны за счет простоты конструкции;
компактны, отличаются низкой металлоемкостью;
высокоэффективны – могут работать круглосуточно;
поддаются автоматизации управления.

Пластинчато-роторные

Характер их действия – на вытеснение, с передачей толчкового импульса в процессе нагнетания. В их случае газ засасывается за счет увеличения объема камеры между пластинами, вставленными в ротор. Давление создается за счет того, что, когда ротор поворачивается, объем камеры потом уменьшается. Процесс повторяется циклически, с каждым оборотом ротора. Это приводит к созданию нужного давления (от 3 до 6 бар), вывод же осуществляется через патрубок.

Возвратно-поступательное движение отсутствует, и это залог стабильного хода. Подключение к электрическому мотору может осуществляться напрямую, что снижает потери энергии.

Динамические

Данное компрессорное оборудование – это установки либо центробежного, или же осевого типа. В первом случае газ попадает на рабочее колесо под действием центробежной силы и создает разреженное пространство со стороны всасывания. Давление повышается в диффузоре, гасящем поток. Во второй же ситуации рабочая среда перемещается между лопатками ротора, постепенно меняя свою скорость и сжимаясь.

Их эксплуатационные характеристики – это:

Направление движения воздушных масс – либо продольное (центробежные), либо поперечное (осевые), либо даже диагональное (комбинированные).
Число ступеней сжатия – от одной до нескольких.
Вид привода – паровой, электрический или даже газотурбинный.
Выходное давление – от 0,015 МПа (модели-«вентиляторы») и выше.

Сборка компрессора

Компрессор, подвешенный в корпусах подшипников, слева видена часть разборного корпуса компрессора с лопатками направляющего аппарата.

При имеющимся разъемном корпусе компрессора сборка осуществляется ротора целиком. При продольно — разъемном роторе, вал с закрепленными на нем лопатками и подшипниками, балансируют и укладывают подшипниками в подшипниковые корпуса. У самого корпуса компрессора закреплены в пазах лопатки спрямляющего аппарата. После укладки ротора на посадочные места, вторую часть корпуса закрывают и стягивают болтами.
При перпендикулярно — разъемном корпусе монтаж лопаток спрямляющего аппарата идет параллельно сборке самого корпуса, так последний состоит из отдельных кольцевых секций, куда и монтируются венцы спрямляющего аппарата
При неразъемном корпусе встречаются два способа балансировки и сборки.
- Ротор может быть собран вместе со спрямляющими лопатками, балансировка ротора в этом случае вместе со спрямляющими лопатками производится на балансировочном станке (со специальным приспособлением для крепления этих лопаток) и в таком виде передан на сборку компрессора.
- Можно отбалансировать ротор и без спрямляющих лопаток, но для установки их ротор необходимо разобрать. Отбалансированный ротор перед разборкой подвергают маркировки положения всех деталей относительно друг друга. При вторичной сборке, ступени компрессора на роторе собирают по этим меткам вместе со спрямляющими лопатками, во избежание нарушения балансировки.