Турбовинтовой и турбореактивный двигатели

[sergey zhukov]

Ende
Аббревиатуры в названии темы заменены на нормальные слова.

Я раньше думал, что двухконтурный турбореактивный двигатель - это, по сути, тот же турбовинтовой. Да и сейчас, честно говоря, не вижу принципиальной разницы.

Т.е. понятно, например, что воздушный винт, установленный в кольцо (импеллер), работает эффективнее, т.к. у него меньше проблем с концевыми вихрями. Так же понятно, что установка направляющего лопаточного аппарата в это кольцо еще больше поднимает эффективность винта. Вот это кольцо плюс направляющий аппарат и есть то, что отличает ТРДД от ТВРД? Или же я что-то более важное упустил?

В одном месте встречал такое мнение, что внешний контур ТРДД - это полноценный одноступенчатый осевой компрессор, а не просто воздушный винт. И что каким-то образом тяга винта равной площади гораздо меньше тяги пропеллера ТРДД. Вот это мне не совсем понятно. Т.е. можно заметить, например, что винт обычно содержит 4...8 лопастей, а вентилятор ТРДД - 16...20 лопастей, да и форма лопастей у них весьма различна, но чем это объясняется, я что-то не пойму.

Как правильно объясняется разница между ТРДД и ТВРД?

[Ende]

sergey zhukov
Избег., пжлст, сокращ. в назв. тем.

[wrest]

sergey zhukov в сообщении #1591538 писал(а):

Как правильно объясняется разница между ТРДД и ТВРД?

Соотношением реактивной и вентиляторной/винтовой тяги. У турбовинтовых реактивная тяга практически отсутствует (тянет винт), у турбовентилятрных составляет заметный процент (но меньше половины, т.е. в основном тянет вентилятор). У турбореактивных - вся тяга реактивная.

[sergey zhukov]

wrest
Это да.

Кажется, тут можно так понимать. Для высокоэффективного реактивного двигателя желательно иметь скорость выхлопных газов, равную скорости полета самолета. Тягу же двигателя нужно увеличивать за счет увеличения массового расхода воздуха, а не скорости его выхлопных газов. Все это вполне очевидно: идеальный двигатель (в плане КПД) вообще не возмущает окружающий воздух, оставляет его неподвижным.

Турбореактивные двигатели с этой точки зрения хороши только на высоких скоростях полета. Если скорость полета снижается, нужно что-нибудь такое, что имеет бОльший массовый расход воздуха и меньшую скорость выхлопных газов. Но для снижения скорости полета нужно подавать в двигатель меньше топлива, что приведет к снижению массового расхода воздуха, а не увеличению. Если же двигатель спроектировать так, чтобы воздуха в камеру сгорания поступало много, а топлива - мало, то это уменьшает термический КПД (слишком низкая температура сгорания).

Тут появляется идея этот "лишний" (с точки зрения горения в камере сгорания) воздух не прокачивать через весь горячий тракт турбины, а пускать его в обход камеры сгорания по второму наружному контуру. Т.е. можно отобрать часть воздуха где-то из середины осевого компрессора турбореактивного двигателя и послать его прямо на выхлоп, не пропуская через камеру сгорания. КПД двигателя возрастает за счет уменьшаения скорости выхлопных газов и их температуры. Компрессор местом отбора делится на две части. Легко видеть, что для увеличения КПД двигателя желательно прокачать как можно меньше воздуха через камеру сгорания и как можно больше - в обход ее.

Для пассажирских самолетов экономия топлива так важна, что эволюция этого подхода привела к тому, что мы видим сейчас. Степень двухконтурности постоянно увеличивалась. Первая часть компрессора все больше увеличивалась в диаметре и содержала все меньше ступеней, пока не превратилась в огромный вентилятор. Обтекатель второго контура становится все короче, приближаясь к кольцу вокруг вентилятора. Уже появились предложения снять обтекатель вообще, т.е вплотную приблизиться к турбовинтовому двигателю.

Т.е. можно сказать, что турбовинтовой двигатель исторически произошел от поршневого винтового двигателя. А турбореактивный двигатель через двухконтурный турбореактивный и турбовентиляторный тоже практически стремится к турбовинтовому. Между ними не такая уж большая разница.

[wrest]

sergey zhukov в сообщении #1592274 писал(а):

Для пассажирских самолетов экономия топлива так важна,

Там важно две характеристики: скорость и экономичность. Они сильно противоречат при переходе через скорость звука, поэтому, мне кажется, скорость зафиксировали на немного меньше звуковой и вот на ней копают в экономичность.

[sergey zhukov]

wrest
Да, КПД двигателя в большой степени зависит от скорости полета. Ничего однозначно лучшего во всем диапазоне скоростей пока еще не создано. Пассажирские самолеты, вероятно, лучшие "подопытные кролики" для оптимизации двигателя под конкретный стационарный многочасовой режим полета на дозвуковой скорости. Похоже, в этом режиме самым оптимальным оказывается либо турбовинтовой двигатель (если скорость не сильно высокая), либо турбовентиляторный (если скорость повыше).