Воздушный турбореактивный двигатель - Википедия - Air turborocket

Норд 1500 Грифон II, который был оснащен комбинацией турбореактивных и прямоточных воздушно-реактивных двигателей, предшественником более поздних конструкций турбореактивных двигателей.

В воздушный турбореактивный двигатель это форма комбинированного цикла реактивный двигатель. Базовый макет включает газогенератор, который производит газ под высоким давлением, который приводит в действие узел турбина / компрессор, который сжимает атмосферный воздух в камеру сгорания. Затем эта смесь сжигается перед тем, как покинуть устройство через сопло и создать тягу.

Есть много разных типов воздушных турбореактивных двигателей. Различные типы обычно различаются по принципу работы газогенераторной части двигателя.

Воздушные турбореактивные двигатели часто называют турбореактивные двигатели, турбореактивные ракеты, турбодетандеры, и много других. Поскольку нет единого мнения о том, какие названия относятся к каким конкретным концепциям, разные источники могут использовать одно и то же имя для двух разных концепций.[1]

Преимущества

Преимущество этой установки увеличивается удельный импульс над ракетой. При той же несущей массе топлива, что и у ракетного двигателя, общая мощность воздушной турбореактивной ракеты намного выше. Кроме того, он обеспечивает тягу в гораздо более широком диапазоне скоростей, чем ПВРД, но при этом намного дешевле и проще в управлении, чем газотурбинный двигатель. Воздушная турбореактивная ракета заполняет нишу (с точки зрения стоимости, надежности, прочности и продолжительности тяги) между твердотопливным ракетным двигателем и газотурбинным двигателем для ракетного применения.

Типы

Турборокет

Смотрите также: Ракета с воздушным усилением

А турбореактивный двигатель это тип авиационный двигатель объединение элементов реактивный двигатель и ракета. Обычно он включает многоступенчатый вентилятор, приводимый в действие турбиной, который приводится в действие горячими газами, выходящими из серии небольших ракетоподобных двигателей, установленных вокруг входа в турбину. Выхлопные газы турбины смешиваются с воздухом, выходящим из вентилятора, и сгорают с воздухом из компрессора перед тем, как выйти через сходящееся-расходящееся сопло.

Фон

Когда реактивный двигатель поднимается достаточно высоко в атмосфере, становится недостаточно. кислород сжечь реактивное топливо. Идея турбореактивного двигателя состоит в том, чтобы пополнить атмосферный кислород бортовым источником. Это позволяет работать на гораздо большей высоте, чем позволяет нормальный двигатель.

Конструкция турбореактивного двигателя сочетает в себе достоинства и недостатки. Это не настоящая ракета, поэтому она не может работать в космосе. Охлаждение двигателя не является проблемой, поскольку горелка и ее горячие выхлопные газы расположены за лопатками турбины.

Воздушный турбореактивный

Оригинальная схема турбореактивного двигателя.
Восстановленная схема воздушного турбореактивного двигателя с изображением; 1. компрессор, 2. редуктор, 3. трубопроводы водорода и кислорода, 4. газогенератор, 5. турбина, 6. топливный инжектор плашечной горелки, 7. главная камера сгорания, 8. форсунка.

Воздушный турбореактивный двигатель - это двигатель комбинированного цикла, в котором объединены аспекты турбореактивный и прямоточный воздушно-реактивный двигатель двигатели. Турбореактивный двигатель представляет собой гибридный двигатель, который по существу состоит из турбореактивного двигателя, установленного внутри ПВРД. Сердечник турбореактивного двигателя установлен внутри канала, который содержит камеру сгорания после сопла турбореактивного двигателя. Турбореактивный двигатель может работать в турбореактивном режиме на взлете и во время полета на малой скорости, но затем переключиться в режим ПВРД для разгона до высоких чисел Маха.

Работа двигателя регулируется с помощью перепускных заслонок, расположенных сразу после диффузора. Во время полёта на малых скоростях управляемые заслонки закрывают байпасный канал и нагнетают воздух непосредственно в компрессорную часть турбореактивного двигателя. Во время высокоскоростного полета закрылки блокируют поток в турбореактивный двигатель, и двигатель работает как прямоточный воздушно-реактивный двигатель. на корме камера сгорания для создания тяги. Двигатель будет работать как турбореактивный во время взлета и набора высоты. При достижении высокой дозвуковой скорости часть двигателя после турбореактивного двигателя будет использоваться в качестве форсажной камеры для ускорения самолета выше скорости звука.[2]

На более низких скоростях воздух проходит через вход а затем сжимается осевой компрессор. Этот компрессор приводится в действие турбина, который приводится в действие горячим газом под высоким давлением из камеры сгорания.[3] Эти начальные аспекты очень похожи на то, как работает турбореактивный двигатель, однако есть несколько отличий. Во-первых, камера сгорания в турбореактивном двигателе часто отделен от основного воздушного потока. Вместо объединения воздуха от компрессора с топливом для сгорания в камере сгорания турбореактивного двигателя может использоваться водород и кислород, перевозится на самолете в качестве топлива для камеры сгорания.[4]

Сжатый компрессором воздух обходит камеру сгорания и турбинную часть двигателя, где он смешивается с выхлопом турбины. Выхлоп турбины может быть сконструирован так, чтобы быть богатым топливом (т.е. камера сгорания не сжигает все топливо), который при смешивании со сжатым воздухом создает горячую топливно-воздушную смесь, готовую снова гореть. В этот воздух впрыскивается больше топлива, где оно снова сгорает. Выхлоп выбрасывается через форсунка, создавая тягу.[5]

Условия использования турбореактивного двигателя

Турбореактивный двигатель используется в условиях ограниченного пространства, поскольку он занимает меньше места, чем отдельные ПВРД и турбореактивные двигатели. Поскольку ПВРД должен уже двигаться на высоких скоростях, прежде чем он начнет работать, воздушное судно с ПВРД не может взлетать с взлетно-посадочной полосы своим ходом; в этом преимущество турбореактивного двигателя, который входит в семейство газотурбинных двигателей. Турбореактивный двигатель не полагается исключительно на движение двигателя для сжатия набегающего воздушного потока; вместо этого турбореактивный двигатель содержит некоторые дополнительные вращающиеся механизмы, которые сжимают поступающий воздух и позволяют двигателю работать во время взлета и на малых скоростях. Для потока от 3 до 3,5 Маха во время крейсерского полета, на скоростях, на которых турбореактивный двигатель не мог работать из-за температурных ограничений его лопастей турбины, эта конструкция обеспечивает возможность работы от нулевой скорости до скорости более 3 Маха с использованием лучших характеристик обоих двигателей. ТРД и ПВРД объединены в один двигатель.[2]

Воздушный турбореактивный двигатель против стандартного ракетного двигателя

В приложениях, которые находятся в относительной атмосфере и требуют более длительных периодов низкой тяги в определенном диапазоне скоростей, воздушный турбореактивный двигатель может иметь преимущество в весе по сравнению со стандартным твердотопливным ракетным двигателем. С точки зрения требований к объему ракетный двигатель имеет преимущество из-за отсутствия воздуховодов и других устройств управления воздухом.

Смотрите также

Рекомендации

Примечания

  1. ^ Хайзер и Пратт, стр. 457
  2. ^ а б Экспериментальные и проектные исследования для турбореактивного прямоточного комбинированного двигателя, объем Vi - Испытания на горение в Les Gatines. Центр оборонной технической информации. 1966-01-01.
  3. ^ Хайзер и Пратт, стр. 457–8.
  4. ^ Керреброк, стр. 443–4.
  5. ^ Хайзер и Пратт, стр. 458.

Библиография

  • Керреброк, Джек Л. (1992). Авиационные двигатели и газовые турбины (2-е изд.). Кембридж, Массачусетс: MIT Press. ISBN  978-0-262-11162-1.
  • Heiser, Уильям Х .; Пратт, Дэвид Т. (1994). Гиперзвуковой воздушный движитель. Образовательная серия AIAA. Вашингтон, округ Колумбия: Американский институт аэронавтики и астронавтики. ISBN  1-56347-035-7.

внешняя ссылка

  • Оценка Rex I ВВС США, Часть II: 1950–1957, 7. Новые инициативы в области высотных самолетов, ЖИДКИЙ ВОДОРОД В КАЧЕСТВЕ ДВИГАТЕЛЬНОГО ТОПЛИВА, 1945–1959 гг.
  • Турбодвигатели, БИБЛИОГРАФИЯ ПО ТРАНСПОРТИРОВКЕ ЗЕМЛИ НА ОРБИТУ, 23 сентября 2006 г.