ТВД со свободной турбиной, которая служит только для вращения воздушного винта и механически не связана с турбокомпрессорной частью двигателя.

Турбореактивные двигатели (ТРД) устанавливают на дозвуковых и сверхзвуковых самолетах. В современных ГТД применяют многоступенчатые высоконапорные осевые компрессоры, которые обладают узким диапазоном устойчивой работы. Для расширения диапазона работы ТРД имеют перепуск воздуха из компрессора в атмосферу, поворотные лопатки направляющих и спрямляющих аппаратов или выполняются по двухроторной схеме.

Турбореактивные двигатели, применяемые в гражданской авиации, выполнены по одновальной схеме.

Турбовинтовые двигатели (ТВД) устанавливают на дозвуковых самолетах и вертолетах. ТВД выполняют по одновальной схеме с общей турбиной для привода компрессора и воздушного винта или по двухвальной схеме с раздельными турбинами для привода компрессора и винта.

ТВД более экономичен, чем ТРД, на скоростях полета до 700 – 800 км/ч и обеспечивает лучшие взлетно-посадочные качества. Но наличие редуктора, воздушного винта, сложной системы автоматического регулирования делают его изготовление и доводку более сложными и дорогими по сравнению с ТРД.

Силовая установка с ТВД имеет большой удельный вес и более высокую стоимость технического обслуживания, чем силовая установка с ТРД.

В гражданской авиации нашли применение ТВД, выполненные по одновальной схеме с одним или двумя соосными воздушным винтами. Турбовинтовые двигатели, выполненные по двухвальной схеме, устанавливаются в основном на вертолете.

ТВД со свободной турбиной, которая служит только для вращения воздушного винта и механически не связана с турбокомпрессорной частью двигателя.

Двухконтурные турбореактивные двигатели (ДТРД) устанавливают на дозвуковых самолетах.

ДТРД выполняют (рис.1) одно-, двух-, и трехроторными с передними и задним расположением вентилятора (компрессор низкого давления), с выходом газа из контуров через раздельные реактивные сопла или с камерой смешения (с выходом газа через общее реактивные сопло).

У ДТРД с переднем расположением вентилятора воздух, поступающий в компрессор высокого давления, предварительно поджат в вентиляторе. Поэтому для получения необходимой степени повышения давления требуется меньшее число ступеней в компрессоре высокого давления.

При смешивании потоков двух контуров перед общим реактивным соплом температура и скорость истечения газа из двигателя уменьшаются (снижается уровень шума), происходит прирост тяги до 2 % и падение удельного расхода топлива до 3%, но длина и вес двигателя несколько увеличиваются. На самолетах гражданской авиации устанавливают различные типы двухконтурных двигателей, которые выполнены в основном по двухвальной схеме с передним расположением вентилятора.

б)

Рис. 1. Схемы ДТРД:

а - обычный ДТРД; б- ДТРД с передней вентиляторной приставкой;

в - ДТРД с задней вентиляторной приставкой;

1- компрессор низкого давления (венти­лятор); 2- компрессор высокого давления; 3 - второй контур; 4- камера сго­рания; 5-турбина высокого давления; 6 - турбина низкого давления; 7- вы­ходное устройство первого контура; 8 - выходное устройство второго контура

Основными параметрами рабочего процесса ГТД являются: сте­пень повышения давления воздуха в компрессоре , температура га­за перед турбиной , а в ДТРД добавляется еще один параметр — степень двухконтурности m. Эти параметры рабочего процесса опреде­ляют величины основных параметров ГТД: тягу, удельный расход топ­лива, удельный вес двигателя, габаритные размеры и ресурс.

У современных серийных ГТД степень повышения давления доходит до 18—25, а у разрабатываемых двигателей достигает значений 27—30.

Максимальная температура газа перед турбиной у ГТД с охлаждаемым рабочими лопатками не превышает 1300—1330° К, а у разрабатываемых двигателей она достигает 1600° К и более.

Сложная задача дальнейшего роста при одновременном увеличенииресурсов двигателей решается в основном двумя путями. Первый путь — это разработка более эффективных методов охлаждения горячих деталей, в первую очередь лопаток турбины. Второй путь повышения надежности и долговечности двигателей — это изыскание новых конструктивных материалов с гораздо лучшими, чем применяемых сейчас, механическими свойствами при высоких температурах.

Степень двухконтурности m, существенно влияющая на тягу и экономичность двигателя, на первых ДТРД находилась в пределах 0, 3-2, 0.В

настоящее время существует тенденция к значительному увеличению m

до значений 5-8.

Взлетная тяга. У современных серийных ГТД максимальная взлетная тяга (без форсажа) не превышает 10 500—11 000 кГ.

Удельный расход топ­лива.. Повышение экономично­сти двигателей для самолетов гражданской авиации имеет очень важное значение в связи с огром­ным объемом воздушных перевозок и необходимостью снижения себе­стоимости тонно-километра и та­рифов.

Уменьшение удельного расхода топлива позволяет увеличить ком­мерческую нагрузку при заданной дальности полета и уменьшить за­траты на топливо.

Удельный вес двигателей определяется отношением веса двигателя (без топлива, масла и самолетных агрегатов), к его номинальной тяге. Этот параметр используется для сравнительной оценки двигателей с различными тягами.

Ресурс ГТД по мере их развития непрерывно возрастает. В начале развития ГТД их ресурс составлял 15—25 ч. В настоящее время для ТРД он достигает 2000 - 4000 ч, для ТВД – 4000- 6000 ч, для ДТРД — 8000 ч и более.

Глава I