Injini ya Turboprop: kifaa, mpango, kanuni ya uendeshaji. Uzalishaji wa injini za turboprop nchini Urusi

2024 Mwandishi: Howard Calhoun | [email protected]. Mwisho uliobadilishwa: 2023-12-17 10:41

Injini ya turboprop ni sawa na injini ya pistoni: zote zina propela. Lakini kwa kila njia nyingine ni tofauti. Zingatia kitengo hiki ni nini, kinafanyaje kazi, ni nini faida na hasara zake.

Sifa za jumla

Injini ya turboprop ni ya darasa la injini za turbine ya gesi, ambazo zilitengenezwa kama vibadilishaji nishati kwa wote na kutumika sana katika anga. Zinajumuisha injini ya joto, ambapo gesi zilizopanuliwa huzunguka turbine na kutoa torque, na vitengo vingine vimeunganishwa kwenye shimoni yake. Injini ya turboprop hutolewa kwa propela.

Ni sehemu ya pistoni na turbojet. Mwanzoni, injini za bastola ziliwekwa kwenye ndege, iliyojumuisha silinda zenye umbo la nyota na shimoni iliyoko ndani. Lakini kutokana na ukweli kwamba walikuwa na vipimo na uzito mkubwa sana, pamoja na uwezo wa kasi ya chini, hawakutumiwa tena, wakipendelea mitambo ya turbojet iliyoonekana. Lakini injini hizi hazikuwa na mapungufu. Wangewezakuendeleza kasi ya supersonic, lakini zinazotumiwa mengi ya mafuta. Kwa hivyo, operesheni yao ilikuwa ghali sana kwa usafirishaji wa abiria.

Injini ya turboprop ililazimika kukabiliana na kasoro kama hiyo. Na tatizo hili lilitatuliwa. Muundo na kanuni ya operesheni ilichukuliwa kutoka kwa utaratibu wa injini ya turbojet, na propellers kutoka kwa injini ya pistoni. Kwa hivyo, iliwezekana kuchanganya vipimo vidogo, uchumi na ufanisi wa juu.

Injini zilivumbuliwa na kujengwa nyuma katika miaka ya thelathini ya karne iliyopita chini ya Muungano wa Kisovieti, na miongo miwili baadaye zilianza uzalishaji wao kwa wingi. Nguvu ilitofautiana kutoka 1880 hadi 11000 kW. Kwa muda mrefu zilitumika katika anga za kijeshi na za kiraia. Walakini, hazikufaa kwa kasi ya juu zaidi. Kwa hivyo, pamoja na ujio wa uwezo kama huo katika anga za kijeshi, waliachwa. Lakini ndege za kiraia hutolewa nazo.

Kifaa cha injini ya turboprop na kanuni ya uendeshaji wake

Muundo wa injini ni rahisi sana. Inajumuisha:

• kipunguza;
• propela;
• chumba cha mwako;
• compressor;
• pua.

Mpangilio wa injini ya turboprop ni kama ifuatavyo: baada ya kudungwa na kubanwa na compressor, hewa huingia kwenye chemba ya mwako. Hapo ndipo mafuta yanapodungwa. Mchanganyiko unaosababishwa huwaka na kuunda gesi ambazo, wakati zinapanuliwa, huingia kwenye turbine na kuizunguka, na, kwa upande wake, huzunguka compressor na screw. Haijatumikanishati hutoka kupitia pua, na kuunda msukumo wa ndege. Kwa kuwa thamani yake si kubwa (asilimia kumi pekee), injini ya turboprop haizingatiwi kuwa injini ya turbojet.

Kanuni ya uendeshaji na usanifu, hata hivyo, ni sawa nayo, lakini nishati hapa haitoki kabisa kupitia pua, na hivyo kutengeneza msukumo wa ndege, lakini kwa kiasi, kwani nishati muhimu pia huzungusha propela.

Shaft ya kufanya kazi

Kuna injini zenye shimoni moja au mbili. Katika toleo la shimoni moja, compressor, turbine, na propeller ziko kwenye shimoni moja. Katika shimoni mbili, turbine na compressor imewekwa kwenye moja yao, na propeller kupitia sanduku la gia kwa upande mwingine. Pia kuna turbines mbili zilizounganishwa kwa kila mmoja kwa njia ya nguvu ya gesi. Moja ni ya propeller na nyingine ni ya compressor. Chaguo hili ni la kawaida zaidi, kwani nishati inaweza kutumika bila kuanzisha propellers. Na hii ni rahisi hasa wakati ndege iko chini.

Compressor

Sehemu hii ina hatua mbili hadi sita, zinazokuruhusu kuona mabadiliko makubwa ya halijoto na shinikizo, na pia kupunguza kasi. Shukrani kwa kubuni hii, inawezekana kupunguza uzito na vipimo, ambayo ni muhimu sana kwa injini za ndege. Compressor inajumuisha impellers na vane mwongozo. Mwisho unaweza kudhibitiwa au kutodhibitiwa.

Propeller

Sehemu hii hutoa msukumo, lakini kasi ni mdogo. Kiashiria bora kinachukuliwa kuwa kiwango kutoka 750 hadi 1500 rpm, tangu nakuongezeka, ufanisi utaanza kuanguka, na badala ya kuongeza kasi, propeller itageuka kuwa kuvunja. Jambo hilo linaitwa "athari ya kufunga". Inasababishwa na vile vya propeller, ambayo, kwa kasi ya juu, wakati wa kuzunguka kwa ziada ya kasi ya sauti, huanza kufanya kazi vibaya. Athari sawa itazingatiwa kwa kuongeza kipenyo chao.

Turbine

Turbine ina uwezo wa kuongeza kasi ya hadi mizunguko elfu ishirini kwa dakika, lakini skrubu haitaweza kuendana nayo, kwa hiyo kuna gia ya kupunguza ambayo inapunguza kasi na kuongeza torque. Vipunguza vinaweza kuwa tofauti, lakini kazi yao kuu, bila kujali aina, ni kupunguza kasi na kuongeza torque.

Sifa hii ndiyo inayoweka kikomo matumizi ya turboprops katika ndege za kijeshi. Walakini, maendeleo ya kuunda injini ya supersonic hayasimami, ingawa bado hayajafanikiwa. Ili kuongeza msukumo, wakati mwingine injini ya turboprop hutolewa na propela mbili. Wakati huo huo, wao hutekeleza kanuni ya uendeshaji kutokana na kuzunguka kwa mwelekeo tofauti, lakini kwa msaada wa sanduku moja la gia.

Kwa mfano, tunaweza kuzingatia injini ya D-27 (turbopropfan), ambayo ina feni mbili za skrubu zilizoambatishwa kwenye turbine isiyolipishwa kwa sanduku la gia. Huu ndio mfano pekee wa muundo huu unaotumiwa katika anga ya kiraia. Lakini utumiaji wake uliofanikiwa unachukuliwa kuwa hatua kubwa katika kuboresha utendaji wa zilizozingatiwainjini.

Faida na hasara

Hebu tuangazie pluses na minuses ambazo ni sifa ya uendeshaji wa injini ya turboprop. Faida ni:

• uzito mwepesi ikilinganishwa na pistoni;
• uchumi ikilinganishwa na injini za turbojet (shukrani kwa propela, ufanisi unafikia asilimia themanini na sita).

Hata hivyo, licha ya faida hizo zisizoweza kuepukika, injini za ndege wakati fulani ndizo chaguo linalopendelewa. Kikomo cha kasi cha injini ya turboprop ni kilomita mia saba na hamsini kwa saa. Walakini, hii haitoshi kwa anga ya kisasa. Aidha, kelele zinazotolewa ni za juu sana, zikizidi maadili yanayokubalika ya Shirika la Kimataifa la Usafiri wa Anga.

Kwa hivyo, utengenezaji wa injini za turboprop nchini Urusi ni mdogo. Wao huwekwa hasa katika ndege zinazoruka umbali mrefu na kwa kasi ya chini. Kisha maombi yatahesabiwa haki.

Hata hivyo, katika usafiri wa anga wa kijeshi, ambapo sifa kuu ambazo ndege inapaswa kuwa nazo ni uelekevu wa hali ya juu na uendeshaji wa utulivu, na si ufanisi, injini hizi hazikidhi mahitaji muhimu na vitengo vya turbojet vinatumika hapa.

Wakati huo huo, maendeleo yanaendelea ili kuunda propela za juu zaidi ili kuondokana na "athari ya kufunga" na kufikia kiwango kipya. Labda, uvumbuzi unapokuwa ukweli, injini za ndege zitaachwa kwa niaba ya turboprops na jeshi.ndege. Lakini kwa sasa, wanaweza tu kuitwa "farasi wa kazi", sio nguvu zaidi, lakini utendakazi thabiti.