Turbopropellermootor: seade, skeem, tööpõhimõte. Turbopropellermootorite tootmine Venemaal

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2023-12-17 10:25

Turbopropellermootor sarnaneb kolbmootoriga: mõlemal on propeller. Kuid igal muul viisil on nad erinevad. Mõelge, mis see seade on, kuidas see töötab, millised on selle plussid ja miinused.

Üldomadused

Turbopropellermootor kuulub gaasiturbiinmootorite klassi, mis töötati välja universaalsete energiamuunduritena ja mida hakati lennunduses laialdaselt kasutama. Need koosnevad soojusmasinast, kus paisutatud gaasid pööravad turbiini ja tekitavad pöördemomenti ning selle võlli külge on kinnitatud muud sõlmed. Turbopropellermootor on varustatud propelleriga.

See on kolvi- ja turboreaktiivmootorite ristmik. Alguses paigaldati lennukitesse kolbmootorid, mis koosnesid tähekujulistest silindritest, mille sees asus võll. Kuid kuna neil olid liiga suured mõõtmed ja kaal, samuti väike kiirus, siis neid enam ei kasutatud, eelistades ilmunud turboreaktiivseadmeid. Kuid neil mootoritel polnud puudusi. Nad võiksidarendada ülehelikiirust, kuid kulutanud palju kütust. Seetõttu oli nende opereerimine reisijateveoks liiga kulukas.

Turbopropellermootor pidi sellise puudusega toime tulema. Ja see probleem saigi lahendatud. Disain ja tööpõhimõte võeti turboreaktiivmootori mehhanismist, sõukruvid aga kolbmootorilt. Nii sai võimalikuks ühendada väikesed mõõtmed, ökonoomsus ja kõrge efektiivsus.

Mootorid leiutati ja ehitati eelmise sajandi kolmekümnendatel Nõukogude Liidu ajal ning kaks aastakümmet hiljem alustati nende masstootmist. Võimsus varieerus vahemikus 1880 kuni 11000 kW. Pikka aega kasutati neid sõja- ja tsiviillennunduses. Ülehelikiiruseks need aga ei sobinud. Seetõttu loobuti selliste võimsuste tulekuga sõjalennunduses neist. Kuid nendega varustatakse peamiselt tsiviillennukeid.

Turbopropellermootori seade ja selle tööpõhimõte

Mootori disain on väga lihtne. Sisaldab:

• reduktor;
• propeller;
• põlemiskamber;
• kompressor;
• otsik.

Turbopropellermootori skeem on järgmine: pärast sissepritsimist ja kompressoriga kokkusurumist siseneb õhk põlemiskambrisse. Sinna pihustatakse kütust. Saadud segu süttib ja tekitab gaase, mis paisudes sisenevad turbiini ja pööravad seda ning see omakorda paneb pöörlema kompressorit ja kruvi. Kulutamataenergia väljub läbi düüsi, luues joa tõukejõu. Kuna selle väärtus ei ole märkimisväärne (ainult kümme protsenti), ei loeta turbopropellermootorit turboreaktiivmootoriks.

Tööpõhimõte ja konstruktsioon on siiski sellele sarnased, kuid siinne energia ei pääse düüsi kaudu täielikult välja, tekitades joa tõukejõu, vaid ainult osaliselt, kuna kasulik energia pöörab ka propellerit.

Töövõll

On ühe või kahe võlliga mootoreid. Ühe võlliga versioonis asuvad kompressor, turbiin ja propeller samal võllil. Kahevõllilisel on ühele paigaldatud turbiin ja kompressor ning teisele käigukasti kaudu sõukruvi. Samuti on omavahel gaasidünaamiliselt ühendatud kaks turbiini. Üks on propelleri ja teine kompressori jaoks. See valik on kõige levinum, kuna energiat saab rakendada ilma propellereid käivitamata. Ja see on eriti mugav, kui lennuk on maas.

Kompressor

See osa koosneb kahest kuni kuuest etapist, mis võimaldab tajuda olulisi temperatuuri ja rõhu muutusi ning vähendada kiirust. Tänu sellele konstruktsioonile on võimalik kaalu ja mõõtmeid vähendada, mis on lennukimootorite puhul väga oluline. Kompressor sisaldab tiivikuid ja juhtlaba. Viimane võib olla reguleeritud, aga ei pruugi olla.

Propeller

See osa tekitab tõukejõu, kuid kiirus on piiratud. Parimaks näitajaks peetakse taset 750–1500 pööret minutis, kuna koossuureneb, hakkab efektiivsus langema ja kiirenduse asemel muutub propeller piduriks. Seda nähtust nimetatakse lukustusefektiks. Seda põhjustavad sõukruvi labad, mis suurel kiirusel üle helikiiruse pöörlemisel hakkavad valesti töötama. Sama efekti täheldatakse nende läbimõõdu suurendamisel.

Turbiin

Turbiin on võimeline pöörlema kuni kakskümmend tuhat pööret minutis, kuid kruvi ei suuda seda sobitada, seega on reduktor, mis vähendab kiirust ja suurendab pöördemomenti. Reduktorid võivad olla erinevad, kuid nende põhiülesanne, olenemata tüübist, on kiiruse vähendamine ja pöördemomendi suurendamine.

Just see omadus piirab turbopropellermootorite kasutamist sõjalennukites. Ülehelikiirusega mootori loomise arendused aga ei peatu, ehkki need pole veel edukad. Tõukejõu suurendamiseks tarnitakse mõnikord turbopropellermootorit kahe sõukruviga. Samal ajal rakendavad nad vastassuundades pöörlemise tõttu tööpõhimõtet, kuid ühe käigukasti abil.

Näitena võib võtta D-27 mootori (turbopropfan), millel on kaks kruviventilaatorit, mis on käigukasti abil vaba turbiini külge kinnitatud. See on ainus tsiviillennunduses kasutatav selle konstruktsiooniga mudel. Kuid selle edukat rakendamist peetakse suureks hüppeks vaadeldava jõudluse parandamiselmootor.

Eelised ja puudused

Toome välja plussid ja miinused, mis iseloomustavad turbopropellermootori tööd. Eelised on järgmised:

• kerge kaal võrreldes kolviosadega;
• säästlikkus võrreldes turboreaktiivmootoritega (tänu propellerile ulatub kasutegur kaheksakümmend kuus protsenti).

Hoolimata sellistest vaieldamatutest eelistest on reaktiivmootorid mõnel juhul eelistatud valik. Turbopropellermootori kiiruspiirang on seitsesada viiskümmend kilomeetrit tunnis. Moodsa lennunduse jaoks sellest aga ei piisa. Lisaks on tekitatud müra väga kõrge, ületades Rahvusvahelise Tsiviillennunduse Organisatsiooni lubatud väärtusi.

Seetõttu on turbopropellermootorite tootmine Venemaal piiratud. Peamiselt paigaldatakse need lennukitele, mis lendavad pikki vahemaid ja väikese kiirusega. Siis on taotlus põhjendatud.

Samas sõjalennunduses, kus lennukite peamised omadused peaksid olema kõrge manööverdusvõime ja vaikne töö, mitte tõhusus, ei vasta need mootorid vajalikele nõuetele ja siin kasutatakse turboreaktiivmootoreid.

Samal ajal on käimas arendused ülehelikiirusega sõukruvide loomiseks, et ületada "lukustusefekt" ja jõuda uuele tasemele. Võib-olla, kui leiutis saab reaalsuseks, loobutakse reaktiivmootoritest turbopropellermootorite kasuks ja sõjaväeslennukid. Kuid praegu saab neid nimetada ainult "tööhobusteks", mitte kõige võimsamateks, kuid stabiilselt töötavateks.