Усиление тяги двигателя

Теоретические вопросы форсировки двухтактных двигателей

Теоретические основы форсировки двухтактных двигателей на примере двигателя типа B-50.

Писать буду долго, тк буду искать инфу и выдумывать.
Статья пишется для пионеров, поэтому буду разжовывать досконально.
Как допишу до конца, сотру эти строки.

Многие задаются вопросом, как повысить мощность двигателя. Но как это сделать? Вот, написано что надо пилить. Пошёл, распилил. Стало хуже. Как быть?

Эта статья создана, чтобы обьяснить новичку, что будет с двигателем, если сделать то-то и то-то.

Для начала рассмотрим работу двигателя в стандартном режиме:

Двигатель внутреннего сгорания преобразовывает химическую энергию топлива, сгорающего внутри рабочего цилиндра, в механическую работу. В цилиндр двигателя из специального прибора — карбюратора — засасывается горючая смесь, представляющая собой смесь воздуха с парами бензина. В цилиндре двигателя горючая смесь смешивается с остатками отработавших газов и образует рабочую смесь. Рабочая смесь сжимается поршнем и поджигается электрической искрой, проскакивающей между электродами запальной свечи.

При сгорании рабочей смеси в цилиндре двигателя образуются газы, нагретые до высокой температуры (примерно 2000°С), и давление их значительно повышается. Газы, расширяясь, с большой силой давят на
днище поршня, стенки и головку цилиндра. Благодаря этому поршень совершает поступательное движение, которое посредством шатуна преобразовывается во вращательное движение коленчатого вала и через силовую передачу заставляет вращаться заднее колесо мопеда. Затем отработавшие газы, уходят из цилиндра, и процесс повторяется снова. Совокупность этих последовательных и периодически повторяющихся процессов преобразования химической энергии топлива в механическую работу составляет РАБОЧИЙ ЦИКЛ ДВИГАТЕЛЯ.

Рабочий цикл двухтактного двигателя

При рассмотрении работы двигателя необходимо знать основные определения, связанные с его работой.

Верхней и нижней мертвыми точками называются крайние положения, которые занимает поршень при своем перемещении в цилиндре (рис. 6.)

Верхняя мертвая точка (в. м. т.) соответствует положению поршня, при котором расстояние его от оси коленчатого вала является наибольшим. Нижняя мертвая точка (н. м. т.) соответствует положению поршня, при котором расстояние его от оси коленчатого вала является наименьшим.

Ходом поршня S называется расстояние по оси цилиндра, проходимое поршнем от одной мертвой точки, до другой. Ход поршня соответствует повороту коленчатого вала на 180°. За два хода поршня коленчатый вал делает полный оборот (360°). Такт — это часть рабочего цикла, протекающего в цилиндре за один ход поршня.
Рабочий цикл двигателя происходит за один оборот коленчатого вала, т. е. за два хода поршня. В соответствии с этим двигатель называется двухтактным.
Объем, заключенный между головкой цилиндра и днищем поршня, когда он находится в верхней мертвой точке, называется объемом камеры сгорания или объемом камеры сжатия Vc, см3.
Объем, освобождаемый поршнем при его перемещении от в. м. т. до н. м. т., называется рабочим объемом Vh. Для одноцилиндрового двигателя рабочий объем цилиндра составляет рабочий объем двигателя или так называемый литраж двигателя.
В двухтактных двигателях объем, освобождаемый поршнем при его перемещении от верхней мертвой точки до открытия выпускного окна цилиндра, называется полезным объемом V’h. Сумма рабочего объема и объема камеры сжатия составляет полный объем цилиндра. Отношение полного объема цилиндра к объему камеры сжатия называется степенью сжатия .
ε = (Vh+Vc)/Vc
В двухтактных двигателях кроме степени сжатия е различают еще действительную степень сжатия ε’, отнесенную к полезному объему, т. е.
ε’ = (V’h+Vc)/Vc

Вот, вы решили форсировать мотор. На что влияют те или иные действия:

1) Расточка поршневой.
Расточка поршневой даёт увеличение рабочего объёма, т.е. чем больше объём. тем больше смеси может засосать. Это увеличивает тягу двигателя без повышения оборотов (тк схема газораспределения двигателя остаётся прежней).

Тяга двигателя — способность резко ускоряться при открытии ручки газа, чем быстрее двигатель ускоряется, тем больше у него тяга. Тяга влияет на разгон.
Т.е. увеличив рабочий объём двигателя, мы получаем более быстрый разгон без увеличения максимальной скорости.
Но за счёт тяги можно увеличить максимальную скорость, увеличив ведущую или уменьшив ведомую звезду. При этом максимальная скорость возрастёт в ущерб разгону.

Каждый двигатель внутреннего сгорания (ДВС) имеет характеристику, имеющие разные показатели на разных оборотах. Они меняются с оборотами, — при малом числе оборотов мощность, то есть способность мотора производить полезную работу, невелика, с увеличением числа оборотов она возрастает, а при каких-то оборотах достигает максимума, за которыми уже падает.
Кривые имеют точки своего максимума при каком-то числе оборотов. Максимум крутящего момента соответствует ситуации, когда среднее эффективное давление в цилиндре наибольшее, — оно зависит от качества продувки цилиндра, наполнения его свежим зарядом смеси, от полноты сгорания, тепловых потерь.

Увеличение тяги на низах — повышение крутящего момента двигателя в режиме низких оборотов. Хорошая тяга на низах позволяет легко трогаться с места, быстро разгоняться, легко преодолевать подьёмы, ездить вдвоём, по пересечённой местности и тп.

Как повысить тягу на низах?

а)Установкой лепесткового клапана (ЛК). ЛК предотвращает обратный выброс смеси через открытое впускное окно, а на низах это особенно актуально, тк впускное окно открыто больший период времени.

б) Повышение высоты перепускных окон по отношению к выпускному окну позволяет сместить максимальный крутящий момент двигателя в режим более низких оборотов

Повышение максимальных оборотов — чем выше обороты, тем больше мощность. Это простой способ повысить максимальную скорость.
На двигателе В-50 в режиме высоких оборотов камера сгорания не успевает эффективно продуваться, тк в этом режиме окна открыты небольшой период времени.

Как повысить максимальные обороты?
а) Расточить выпускное окно —

Резонатор настроен под обороты определённой частоты, обычно на близкие к максимальным. Резонатор позволяет вернуть назад часть смеси, вылетевшей из цилиндра в выпускное окно при продувке.

Клуб УАЗ Патриот

3164 «LIMITED» Авантюрин, Kumho-KL71 265/75/16; Toyo Observe Gsi 5 265/75/16; VAL-racing J 8 кг/м.

Сообщение poLevoz » Сб янв 01, 2011 16:23

Сообщение Aleks » Сб янв 01, 2011 20:19

Сообщение rigrey » Пн янв 03, 2011 11:09

Сообщение rigrey » Пн янв 03, 2011 11:16

Сообщение Александр72 » Пн янв 03, 2011 14:38

+100
😆 Ну да.. Аж асфальт складками сзади машины.

п.с. Поражаюсь тому дебилу, который вообще придумал поставить такой двигатель на патриот. Его бы прокатить на нем, да заставить обгон совершить на трассе. 😈

Сообщение rigrey » Пн янв 03, 2011 15:05

Сообщение Hiv » Вт янв 04, 2011 03:05

Сообщение Skia » Чт фев 10, 2011 12:57

Сообщение Skia » Чт фев 10, 2011 12:59

Сообщение rigrey » Чт фев 10, 2011 13:04

Сообщение Skia » Ср мар 16, 2011 11:06

Сообщение poLevoz » Ср мар 16, 2011 11:12

Сообщение ShuLьЦ » Ср мар 16, 2011 20:14

это что же за мотор такой дикий.

Чета я на своем такой прыти не замечаю.

А Вам видимо тогда колеса 33 или 35 ставить!

Сообщение poLevoz » Ср мар 16, 2011 20:40

Сообщение ShuLьЦ » Ср мар 16, 2011 21:37

ага 😀 девочки на остановках оборачиваются, мальчики на пузотерках внимательно так изучают завистливым взглядом на каждом перекресте со светофором тыкая пальцом а по губам читаеся о. ть, б..ть!

ну это юмор конечно, да согласен что смысла особого ставить 305/70 впринципи не было. хотя я видел рядом стоящие куперы и 305 и 285 и 265. между первыми разница ничтожна.

Ну да, 245/70 парами 4.6 и настроенным дижком это действительно должно быть динамично.

Сообщение пит вайпер » Чт мар 17, 2011 15:55

Сообщение Adik » Чт мар 17, 2011 16:03

Сообщение nikser » Чт мар 17, 2011 18:17

Сообщение Matvey » Чт мар 17, 2011 19:07

Сообщение rigrey » Пт мар 18, 2011 02:06

Сообщение 599 » Пт мар 18, 2011 11:10

Сообщение Lopar » Пн мар 28, 2011 17:30

Сообщение Шпень » Вт мар 29, 2011 09:39

Сообщение Dimsa » Вт апр 05, 2011 20:06

Сообщение Шпень » Ср апр 06, 2011 08:42

Сообщение Lesnik888 » Ср апр 06, 2011 10:31

Сообщение Шпень » Ср апр 06, 2011 12:04

Сообщение Шпень » Ср апр 06, 2011 12:09

Сообщение konst nk » Чт сен 08, 2011 13:47

Сообщение Max 533 » Чт сен 08, 2011 14:17

Сообщение Шпень » Чт сен 08, 2011 14:21

Сообщение Шпень » Чт сен 08, 2011 14:30

Сообщение konst nk » Пн сен 12, 2011 07:11

Сообщение Шпень » Пн сен 12, 2011 09:04

Сообщение konst nk » Пн сен 12, 2011 09:45

«Ну я так и предполагал: самому не так просто, как описано на сайте ОКБ двигатель—
да там куча ньюансов . всё не так просто.

Мне интересен результат после сотни.— в смысле набор скорости или что ?

Сообщение Шпень » Пн сен 12, 2011 14:33

Сообщение konst nk » Пн сен 12, 2011 14:55

Сообщение konst nk » Вт сен 13, 2011 06:48

Сообщение Max 533 » Вт сен 13, 2011 09:26

Сообщение konst nk » Вт сен 13, 2011 11:27

Сообщение Max 533 » Вт сен 13, 2011 12:06

ответом удовлетворен 🙂 спасибо

Сообщение konst nk » Вт сен 13, 2011 12:15

Сообщение Роман Б. » Ср сен 14, 2011 12:48

Сообщение Max 533 » Ср сен 14, 2011 13:06

Сообщение konst nk » Ср сен 14, 2011 13:42

Да уж , про Бош ничего сказать не могу .
на Микас 11 на холостом малость потряхивает , после замены валов маршрутник стал ругаться мол много пропусков , но это оказалось в/в провод кирдыкнулся , нестабильность работы , по заверениям ОКБ Двигатель и по уверениям ребят которые ставили мне валы — уйдёт после прошивки .
Давайте кому интересно прошьюсь— напишу чего-как, но это уже либо на выходных , или на след неделе!
а Микас 11-й то же кстати чутко пропуски отслеживает,
чек не зажигает , а комп ругается ! да и по работе двигателя чувствуется откл.форсунка

Max 533—постараюсь доступно:из-за того что фазы ГРМ расширятся,мотор на холостых начнет чуть потряхивать, контролёр подумает — беда,там катушка не работает или ещё чего— и что бы не спалить нейтрализатор начнёт отрубать форсунку того цилиндра где пропуск ,это специальная такая функция в контролёрах Е 2, Е 3.

Тяга самолета. Тяга двигателя самолета. Тяга реактивного двигателя.

Тяга – сила, выработанная двигателем. Она толкает самолет сквозь воздушный поток. Единственное, что противостоит тяге – лобовое сопротивление. В прямолинейном горизонтально установившемся полете они сравнительно равны. Если летчик увеличивает тягу путем добавления оборотов двигателя и сохраняет постоянную высоту, тяга начинает превосходить сопротивление воздуха. Летательный аппарат (ЛА) при этом ускоряется. Очень быстро сопротивление увеличивается и снова уравнивает тягу. ЛА стабилизируется на постоянной высокой скорости. Тяга – один из самых важных факторов для определения скороподъемности самолета, а именно насколько быстро ЛА может подняться на определенную высоту. Вертикальная скорость зависит не от подъемной силы, а от запаса тяги, которым обладает самолет.

Тяга реактивного двигателя самолета

Сила тяги двигателя, или его движущая сила, равноценна всем силам давления воздуха на внутреннюю поверхность силовой установки. Тяга некоторых видов реактивных двигателей зависит от скорости и высоты полета. Для вычисления силы тяги реактивного двигателя часто приходится определять тягу на конкретной высоте, у земли, на взлете и во время какой-либо скорости. Для ЖРД сила тяги равноценна произведению массы исходящих газов на скорость, с которой они вылетают из сопла двигателя.

Для ВРД (воздушно-реактивный двигатель) сила тяги измеряется как результат массы газов на разность скоростей, а именно скорости воздушной струи, выходящей из сопла двигателя, и скорости поступающего воздуха в двигатель. Проще говоря, данная скорость уравнивается к скорости полета самолета с реактивным двигателем. Тяга ВРД обычно измеряется в тоннах или килограммах. Важным качественным показателем ВРД является его удельная тяга. Для турбореактивного двигателя – тяга, отнесенная к конкретной единице веса воздуха, который проходит через двигатель в секунду. Этот показатель позволяет понять, насколько высока эффективность эксплуатации воздуха в двигателе для образования тяги. Удельная тяга измеряется в килограммах тяги на 1 кг воздуха, расходуемого за секунду. В некоторых случаях применяется другой показатель, который также называется удельной тягой, показывающей отношение количества топлива, которое расходуется, к силе тяги за секунду. Естественно, что чем выше показатель удельной тяги ВРД, тем меньше поперечный вес и размеры самого двигателя.

Показатель полетной или тяговой мощности – это сила, которая задействует реактивный двигатель при конкретной скорости полета. Как правило, измеряется в лошадиных силах. Величина лобовой тяги говорит о степени конструктивного оптимума реактивного двигателя. Лобовая тяга – это отношение наибольшего показателя площади поперечного сечения к тяге. Лобовая тяга равна тяге, в кг поделенной на площадь в метрах квадратных.

В мировой авиации наиболее ценится тот двигатель, который обладает высокой лобовой тягой.

Чем совершеннее ВРД в конструктивном отношении, тем меньший показатель его удельного веса, а именно общий вес двигателя вместе с приборами и обслуживающими агрегатами, поделенный на величину собственной тяги.

Реактивные двигатели, как и тепловые вообще, отличаются друг от друга не только по мощности, весу, тяге и другим показателям. При оценивании ВРД огромную роль играют параметры, которые зависят от собственной экономичности, а именно от КПД (коэффициент полезного действия). Среди данных показателей главным считается удаленный расход топлива на конкретную единицу тяги. Он выражается в килограммах топлива, которое расходуется за час на образование одного килограмма тяги.

Загадка форсажного пламени: как работают двигатели истребителей

Последнюю букву в слове «форсаж» ведущий произносит отчетливо. Это знак. Оба летчика одновременно ровным движением переводят ручки управления двигателями до упора вперед, в положение «полный форсаж».

Свист двигателей разрастается в рев и без пауз переходит в надрывный грохот. Из сопел вырастают длинные, почти с сам самолет, струи бело-розового форсажного пламени. Истребители начинают разбег под действием резко выросшей тяги. Большая продольная перегрузка делает рост скорости стремительным. Потому разбег и начинают синхронно, чтобы задний самолет не догнал передний и не отстал от него: здесь решают метры и доли секунды.

Задрав носы и лизнув длинными языками форсажного огня бетонку, пара отрывается от полосы и стремительно поднимается в ночное небо. Грохот удаляется, в небо уходят две звездочки с огненными хвостами. Внезапно они гаснут. Через пару секунд отдаленный грохот резко смолкает. Форсаж выключен. Истребители продолжают набор высоты на максимальном режиме двигателей.

Мгновенное усилие

Форсаж – усиленный режим работы двигателя. Слово происходит от французского forçage – «усиление, принуждение, форсирование». Форсаж дает большое, почти вдвое, увеличение тяги двигателя, уже работающего на максимальном режиме. Много тонн добавочной форсажной тяги, которая позволяет быстро разогнаться при взлете, поддерживать скорость в интенсивных маневрах, развивать сверхзвуковую скорость и догонять цель для атаки.

В форсажном двигателе между турбиной и реактивным соплом вставлена форсажная камера – большая труба с топливными форсунками спереди. На форсаже в камере сжигаются добавочные килограммы топлива. При их сгорании сильно нагревается газ перед входом в реактивное сопло. Скорость истечения из сопла вырастает вместе с реактивной силой, давая форсажный прирост тяги. При этом количество воздуха, проходящего через двигатель, не изменяется. Не увеличиваются обороты, и так максимальные. Но сильно, в несколько раз, возрастает расход топлива. А потому большинство самолетов способно двигаться в форсажном режиме лишь непродолжительное время. Если этот фактор не учесть, у пилота могут возникнуть большие проблемы.

Все ушло в струю

В нижнетагильском истребительном полку пара самолетов отрабатывала упражнение 108 – перехват крылатой ракеты AGM-28 Hound Dog в стратосфере. Один истребитель изображает цель, другой обнаруживает его в небе и атакует. Оба на сверхзвуке, времени мало; топлива всего три тонны, на форсаже оно горит очень быстро. Летчик нашел цель, зашел в атаку, сблизился, произвел пуск без ракеты. Из атаки вышел правильно, выпустил воздушные тормоза, доложил на командный пункт: «Форсаж убрал». Но на самом деле не убрал, видимо, забыв в горячке атаки. Час ночи. Летчик уже спустился из стратосферы, а форсаж все еще горит. Спустя время пилот докладывает: «Загорелась лампа аварийного остатка топлива». Руководитель полетов в ответ: «Продублируйте выключение форсажа». Только теперь летчик убрал форсаж и доложил второй раз о его выключении. Но топливо уже сгорело. Удаление до полосы сто сорок километров. Начались расчеты «дотянет – не дотянет», запросы текущего остатка топлива. Летчик доложил: «Двигатель встал». РП дал команду катапультироваться. Пилот покинул самолет в десятке километров от полосы. Дежурный вертолет в два часа ночи доставил на базу невредимого летчика. А советские ВВС лишились боевой машины.

Час ночи. Летчик уже спустился из стратосферы, а форсаж все еще горит. Спустя время пилот докладывает: «Загорелась лампа аварийного остатка топлива». Руководитель полетов в ответ: «Продублируйте выключение форсажа». Только теперь летчик убрал форсаж и доложил второй раз о его выключении. Но топливо уже сгорело. Удаление до полосы сто сорок километров.

Мифы о форсаже

Форсаж работает в полном соответствии с законами физики, однако принцип его действия вовсе не очевиден, и зачастую предлагаемые трактовки оказываются ошибочными. Что же там происходит? Поток воздуха в воздухозаборник на форсаже не вырастает. Может быть, дело в том, что добавляется объем новых продуктов сгорания? Посчитаем. При сжигании 1 кг керосина расходуется 2,7 м3 кислорода, возникает 2,6 м3 углекислого газа и водяного пара. Баланс объема отрицательный. Сжигание форсажного керосина слегка сократит объем газов. Расход массы на входе в сопло вырастет за счет керосина лишь на несколько процентов. Двигатель всасывает больше центнера воздуха в секунду. Несколько килограммов форсажного керосина увеличат эту массу незначительно. Почему же так сильно растет скорость форсажной струи?

Ответ напрашивается сам собой: из-за роста давления перед входом в сопло! Сгорание топлива в камере нагревает газ, повышает его давление, из-за чего и возникает форсажный прирост тяги. Однако сколь ни распространено это доступное объяснение, оно в корне неверно. Все движение в авиационном турбореактивном двигателе создает его сердце – газовая турбина. Она вращает компрессор – легкие двигателя, выполняющие огромное, многократное сжатие центнера воздуха в секунду и дающее движение всем другим устройствам. Турбина выполняет колоссальную работу. Для этого ее с большой силой обтекает газ. На каждой ее лопатке он создает силу, слагающую мощность турбины. Течь газ заставляет перепад давлений. Перепад большой, в несколько атмосфер, или в два-три раза. Если разность давлений уменьшить, течение газа сквозь турбину ослабеет. Падение силы на лопатках вызовет потерю мощности. На снижение мощности сразу отзовется компрессор, уменьшит сжатие сотни кубов воздуха в секунду. Воздух сожмется слабее, меньше накачается в двигатель. Давление газа перед турбиной снизится. Так от компрессора отразится и придет к передней стороне турбины волна обвального падения мощности. Ослабеет сжатие в камерах сгорания перед турбиной. После неустойчивого горения они погаснут. Двигатель встанет.

Механика с гидравликой

К такому сценарию приведет снижение перепада давлений. Турбина выходит своим газодинамическим тылом прямо в форсажную камеру. Даже небольшое повышение давления в камере сразу подступит к лопаткам турбины. Перепад ослабнет, мощность турбины снизится.

Чтобы давление за турбиной не нарастало, применяется хитрая механика. Сброс добавочного температурного расширения газа достигается за счет расширения самой узкой проточной части сопла. Эта сужающаяся часть образована литыми подвижными трапециевидными створками. На двигателе Ал-31Ф от Су-27 таких створок 16. Похожие 16 створок образуют и расширяющуюся часть сопла. Створки меняют и критический диаметр сопла, и диаметр выходного среза. Управляют створками 16 гидроцилиндров, рабочим телом в которых служит топливо. При переходе на форсажный режим критическое сечение сопла расширяется и одновременно увеличивается выходное сечение. В расширение «сливается» начинающийся рост давления от форсажного нагрева.

Чтобы при розжиге форсажа не возникало случайных повышений давления в форсажной камере, сопло расширяется не синхронно с ростом форсажного горения, а заранее. Створки раскрываются с опережением форсажа. Создается ситуация, когда сопло расширилось, а форсаж еще не разгорелся. И тогда происходит классический провал тяги. Ведь в расширившееся сопло «сливается» обычное давление, пока без форсажа. На форсаже давление за пару секунд восстанавливается до прежнего, при раскрытых створках сопла.

В итоге давление в форсажной камере двигателя Ал-31Ф на форсаже не только не вырастает, но даже незначительно падает, на 0,1–0,2 атм. Перепад давления на турбине практически не меняется, и компрессор продолжает сжимать и закачивать в двигатель центнер воздуха в секунду, столь необходимого для горения топлива.

Откуда же возникает форсажный прирост тяги? Сопло – тепловой двигатель, который совершает работу, разгоняя газ с запасом энергии. Потенциальную энергию тепла и упругого сжатия газа сопло трансформирует в кинетическую энергию истекающей струи и силу тяги. В скорость истечения преобразуются и сжатие, и нагрев газа. Прибавка энергии любому из них приводит к увеличению скорости. Если добавить газу теплоты, сохраняя давление, скорость струи вырастет. Вырастет тяга и с ростом давления при неизменной температуре. В едином процессе сопло преобразует добавку любой из двух форм энергии. Поэтому нагрев газа перед соплом приводит к росту скорости струи и тяги. Так и возникает форсаж. Можно сказать, что форсажная камера – это большая керосиновая духовка. Она усиливает жар, раскаляя поток перед соплом до тысячи семисот градусов. В этом весь ее смысл. Сопло, как шляпа волшебника, прямым действием превращает жар в добавочную силу.

Остается взглянуть на форсажную струю. Цвет ее зависит от полноты сгорания. Голубой, белый, розоватый, желтый. Пыль в воздухе может менять оттенки огня. Сверхзвуковая струя, покидая сопло, тормозится до дозвуковой скорости. В струе возникает ряд сверхзвуковых скачков уплотнения. Они стоят друг за другом светлыми пятнами, делая струю визуально полосатой. С удалением от сопла пятен больше: струя тормозится, скачки сближаются, пока не исчезают. Как позже и сама струя, с грохотом уносящая самолет и затихающая в небе.

Тяга газотурбинного двигателя — Gas turbine engine thrust

Знакомое исследование реактивного самолета рассматривает реактивную тягу с помощью описания «черного ящика», которое рассматривает только то, что входит в реактивный двигатель , воздух и топливо, а что выходит, выхлопные газы и несбалансированную силу. Эта сила, называемая тягой, представляет собой сумму разницы импульсов между входом и выходом и любой неуравновешенной силой давления между входом и выходом, как описано в разделе «Расчет тяги».

Например, один из первых турбореактивных двигателей Bristol Olympus Mk. 101, имел импульсную тягу 9300 фунтов и давление 1800 фунтов, что в сумме составляло 11 100 фунтов. Если заглянуть внутрь «черного ящика», видно, что эта тяга является результатом всей неуравновешенной силы импульса и давления, создаваемой в самом двигателе. . Эти силы, часть которых направлена ​​вперед и часть назад, действуют во всех внутренних частях, как неподвижных, так и вращающихся, таких как каналы, компрессоры и т. Д., Которые находятся в первичном потоке газа, который проходит через двигатель спереди назад. Алгебраическая сумма всех этих сил передается планеру для движения. В «Полете» приведены примеры этих внутренних сил для двух первых реактивных двигателей, Rolls-Royce Avon Ra.14 и de Havilland Goblin.

Содержание

Передача тяги на самолет

Тяга двигателя действует по оси двигателя. Самолет «удерживает» двигатель на внешнем кожухе двигателя на некотором расстоянии от оси двигателя (у опор двигателя). Такое расположение приводит к изгибу корпуса двигателя (известному как изгиб каркаса) и деформации круглых корпусов ротора (овализации). Деформацию конструкции двигателя необходимо контролировать с помощью подходящих мест крепления, чтобы поддерживать приемлемые зазоры ротора и уплотнения и предотвращать трение. Широко разрекламированный пример чрезмерной структурной деформации произошел с оригинальной установкой двигателя Pratt & Whitney JT9D на самолете Boeing 747 . Способ монтажа двигателя должен быть пересмотрен с добавлением дополнительной тяги рамы , чтобы уменьшить прогиб кожуха до приемлемого количества.

Тяга ротора

Тяга ротора на упорный подшипник не связана с тягой двигателя. Он может даже изменить направление на некоторых оборотах. Нагрузка на подшипник определяется сроком службы подшипника. Хотя аэродинамические нагрузки на лопатки компрессора и турбины влияют на осевое усилие ротора, они невелики по сравнению с нагрузками на полости внутри ротора, которые возникают из-за давления в системе вторичного воздуха и диаметров уплотнения на дисках и т. Д. Для удержания нагрузки в пределах спецификации подшипника диаметры выбраны соответственно, как много лет назад, на задней поверхности крыльчатки в двигателе de Havilland Ghost . Иногда внутри ротора необходимо добавить дополнительный диск, известный как балансировочный поршень. Ранним образцом турбореактивного двигателя с балансирным поршнем был Rolls-Royce Avon .

Расчет тяги

Чистая тяга ( F _N ) двигателя определяется по формуле:

F N знак равно ( м ˙ а я р + м ˙ ж ты е л ) v е — м ˙ а я р v < displaystyle F_ = (< dot > _ + < dot > _ ) v_ — < dot > _ v >

Большинство типов реактивных двигателей имеют воздухозаборник, который обеспечивает выход основной части жидкости через выхлоп. Обычные ракетные двигатели, однако, не имеют потребление, так ˙M _{воздуха} равна нулю. Следовательно, ракетные двигатели не имеют лобового сопротивления, и полная тяга сопла ракетного двигателя является чистой тягой двигателя. Следовательно, тяговые характеристики ракетного двигателя отличаются от характеристик тяги воздушно-реактивного двигателя, и тяга не зависит от скорости.

Если скорость струи реактивного двигателя равна скорости звука, то сопло реактивного двигателя считается закупоренным. Если сопло засорено, давление в выходной плоскости сопла превышает атмосферное давление, и к приведенному выше уравнению необходимо добавить дополнительные члены, чтобы учесть тягу давления. Однако v _e — эффективная скорость истечения. Если турбореактивный двигатель имеет чисто сужающееся выхлопное сопло и фактическая скорость выхлопа достигает скорости звука в воздухе при температуре и давлении выхлопа, выхлопной газ не может быть дополнительно ускорен соплом. В этом случае выхлопной газ сохраняет давление выше, чем давление окружающего воздуха. Это источник «напора давления».

Скорость потока топлива, поступающего в двигатель, часто очень мала по сравнению со скоростью потока воздуха. Когда вклад топлива в полную тягу форсунки можно не учитывать, чистая тяга составляет:

Скорость струи ( v _e ) должна превышать истинную воздушную скорость воздушного судна ( v ), чтобы на воздушное судно возникла чистая прямая тяга. Скорость ( v _e ) может быть рассчитана термодинамически на основе адиабатического расширения .

Увеличение тяги

Увеличение тяги принимало множество форм, чаще всего для дополнения неадекватной взлетной тяги. Некоторым ранним реактивным самолетам требовалась ракетная помощь для взлета с высотных аэродромов или при высокой дневной температуре. Более поздний самолет — сверхзвуковой бомбардировщик Туполев Ту-22 — был оснащен для взлета четырьмя ускорителями СПРД-63. Возможно, самым экстремальным требованием, требующим ракетной помощи и которое было недолговечным, был запуск нулевой длины . Почти такой же экстремальной, но очень распространенной является помощь катапульты с авианосцев. Ракетная помощь также использовалась во время полета. SEPR +841 бустер двигатель был использован на Dassault Mirage за большой высоты перехвата.

Ранние устройства с задними вентиляторами, которые добавляли обводной поток воздуха в турбореактивный двигатель, были известны как усилители тяги. Задний вентилятор, установленный на турбореактивном двигателе General Electric CJ805 -3, увеличил взлетную тягу с 11650 фунтов до 16100 фунтов.

Впрыск воды или другого хладагента в компрессор или камеру сгорания и впрыск топлива в реактивную трубу ( дожигание / повторный нагрев) стали стандартными способами увеличения тяги, известной как «мокрая» тяга, чтобы отличаться от «сухой» тяги без увеличения.

Впрыск охлаждающей жидкости (охлаждение перед компрессором) использовался вместе с дожиганием для увеличения тяги на сверхзвуковых скоростях. «Skyburner» McDonnell Douglas F-4 Phantom II установил мировой рекорд скорости, используя впрыск воды перед двигателем.

При высоких числах Маха форсажные камеры обеспечивают все большую тягу двигателя, так как тяга от турбомашины падает до нуля, при которой степень сжатия двигателя (epr) падает до 1,0, а вся тяга двигателя поступает от форсажной камеры. Форсажная камера также должна компенсировать потерю давления в турбомашине, которая является элементом сопротивления на более высоких скоростях, когда epr будет меньше 1,0.

Увеличение тяги существующих двигателей дожигания для специальных краткосрочных задач было предметом исследований для запуска небольших грузов на низкие околоземные орбиты с использованием таких самолетов, как McDonnell Douglas F-4 Phantom II , McDonnell Douglas F-15 Eagle , Dassault Rafale и Mikoyan. МиГ-31 , а также для перевозки экспериментальных пакетов на большие высоты с помощью Lockheed SR-71 . В первом случае для орбитальных запусков требуется увеличение существующей максимальной скорости. Во втором случае требуется увеличение тяги в пределах существующей скоростной возможности. В первом случае используется охлаждение на входе компрессора. А карта компрессора показывает , что поток воздуха уменьшается с увеличением температуры на входе компрессора , хотя компрессор все еще работает на максимальных оборотах (но сниженной аэродинамической скорости). Охлаждение на входе компрессора увеличивает аэродинамическую скорость, расход и тягу. Во втором случае допускалось небольшое увеличение максимальной механической скорости и температуры турбины вместе с впрыском закиси азота в камеру дожигания и одновременным увеличением расхода топлива в камере дожигания.