Как найти мощность мотора самолета

Как найти мощность мотора самолета

Определите мощность
моторов самолета массой 1000 кг при взлете, если его скорость в момент отрыва
от Земли равна 25 м/с , длина взлетной полосы 100 м, а коэффициент
сопротивления движению при разгоне равен 0,02 .

Решение.

В задаче необходимо
определить мгновенную мощность моторов P = Fтv. Скорость самолета в момент взлета
известна, поэтому решение задачи сводится к определению силы тяги. На самолет
при разгоне действуют: сила тяжести mg
,
обусловленная его взаимодействием с гравитационным полем Земли;
сила реакции N взлетной полосы; сила тяги и сила
сопротивления, обусловленные взаимодействием со взлетной полосы и с воздухом.

Выталкивающую силу,
действующую на самолет со стороны воздуха, учитывать не будем. Силу
сопротивления при разгоне самолета считает постоянной, взлетную полосу
горизонтальной.

Поскольку действующие
на самолет во время разгона силы постоянные, то его движение является
равноускоренным. Кроме того, по условию задачи, начальная скорость самолета
равна нулю.

Поэтому математическая
модель задачи имеет вид

.

Если спроецировать
векторные величины на оси координат, получим систему.

Последняя система
уравнений является неполной , т.к. содержит шесть неизвестных. С учетом того,
что Fс
= μN и в момент отрыва от взлетной полосы (при
t = t1 ) x
= x1 = l
= 100 м, получаем новую систему уравнений.

Из последней систему
уравнений следует, что мощность моторов самолета в момент взлета равна 83 кВт.

Ответ: P = 83 кВт.

Источник: Физика. Полный курс подготовки к ЦТ.  Под общей редакцией проф. В.А. Яковенко.

Источник

March 21 2008, 23:39

Categories:

  • Авиация
  • Авто
  • Cancel

Интересно и полезно

Меня всегда интересовало и до сих пор мне непонятно то, почему почти нигде при описании самолета не указывается мощность авиационных двигателей, только их сила. Сегодня я решил вспомнить школьный курс физики и вычислить мощность, выразив ее в последствии в лошадиных силах.
Итак.
Дано:

Один из двух двигателей самолета Boeing 777-300

Rolls-Royce “Trent” 884, сила тяги равна 38140 кгс (килограмм*сила).

Зная, что 1 кгс = 9,80665 Н, вычисляем сколько это Ньютонов.
F= 38140 кгс * 9, 80665 = 374025,631 Н

формула мощности равна N = A/t, где A – работа, а t – промежуток времени, за который эта работа совершена.

Нам нужно найти работу, формула механической работы равна A = F*s, где F – сила тяги, которую мы знаем, а s – расстояние, перемещение на которое было осуществлено под действием этой силы.

Теперь о расстоянии, расстояние равно s = v*t, где v – скорость.
Мы будем вычислять максимально допустимую мощность двигателя. Крейсерская скорость самолета – 905 км/ч, что равно ~ 251 м/с.

Вычисляем, какое расстояние при текущей скорости пролетит самолет за секунду. Расстояние будет равным s = 251 м/

с

* 1

с

= 251 м.

Теперь мы можем вычислить работу A = 374025,631 Н * 251 м = 93880433,381 Дж

Осталась мощность, N = 93880433,381 Дж / 1 с = 93880433,381 Вт.
Одна лошадиная сила = 735,49875 Вт, следовательно, максимально допустимая мощность двигателя ~ 127642 л.с.


Для сравнения, самый мощный в мире автомобиль Bugatti Veyron имеет мощность 1001 л.с. 🙂

Не забываем, что это мощность только одного двигателя!

Собственно, мы нашли то, что искали:)

Источник

2.1. Двигатель и силовая установка

Следует различать
понятия двигатель
и силовая
установка.

Двигателем
принято называть устройство, участвующее
в создании тяги (или мощности), необходимой
для движения летательного аппарата.
Двигатель является составной частью
силовой установки, той ее частью, которая
изготавливается и поставляется
двигательным заводом.

Авиационной
силовой установкой называют
конструктивно объединенную совокупность
двигателя с входным и выходным устройствами
(с теми их элементами, которые
изготавливаются на самолетостроительном
заводе), встроенную в конструкцию планера
(фюзеляжа или крыла) или скомпонованную
в отдельных двигательных гондолах.

Силовая
установка, помимо двигателя, входного
и выходного устройств, включает в себя
еще системы топливопитания, смазки,
запуска и автоматического управления,
обеспечивающие ее надежное функционирование,
а также узлы крепления, необходимые для
передачи усилий от двигателя к планеру.
В теории авиадвигателей эти системы и
узлы не рассматриваются.

2.2. Тяга реактивного двигателя

Под тягой
двигателя Р
понимают тягу
без учета внешних сопротивлений входных
и выходных устройств и других элементов
силовой установки.

Тяга реактивного двигателя определяется
по формуле:

.
(2.1)

Эта формула получила
наименование формулы
Стечкина.

Она
была впервые получена Борисом
Сергеевичем Стечкиным
в его знаменитой работе «Теория воздушного
реактивного двигателя», опубликованной
в 1929 г. Она выведена в предположении,
что двигатель расположен в мотогондоле,
векторы скорости истечения и скорости
полета параллельны оси двигателя, а
внешнее обтекание двигателя является
идеальным, т.е. происходит без трения,
отрыва потока и без скачков уплотнения.

В формуле Стечкина
в ряде случаев могут быть сделаны
упрощения. Так, если пренебречь тем, что
расходы воздуха на входе в двигатель
и газа на выходе из негоотличаются, получим.

.
(2.2)

отличается отпо той причине, что в ГТД подводится
топливо и могут быть отборы воздуха на
нужды летательного аппарата.

При полном расширении газа в сопле до
атмосферного давления (рс=рН)
формула тяги приобретает еще более
простой вид

.
(2.3)

2.3. Эффективная тяга силовой установки

Под эффективной тягой силовой
установки Рэфпонимают
ту часть силы тяги двигателя, которая
непосредственно используется для
движения самолета, т.е. идет на совершение
полезной работы по преодолению лобового
сопротивления и инерции летательного
аппарата. ВеличинаРэфравна
тяге двигателяРза вычетом всех
внешних сопротивлений, создаваемых
самой силовой установкой.

По физическому смыслу Рэфявляется равнодействующей всех сил
давления и трения, действующих на
элементы проточной части со стороны
газового потока, протекающего через
силовую установку изнутри, и внешнего
потока воздуха, обтекающего силовую
установку снаружи. Задача определения
эффективной тяги сводится к нахождению
векторной суммы всех указанных сил. Эти
силы принято разделять на внутренние
(вн) и наружные (нар).

Внутренние силы
представляют собой сумму сил давления
и трения, действующих на рабочие
поверхности силовой установки изнутри.
Величина равнодействующей внутренних
сил зависит от термодинамического
совершенства рабочего процесса двигателя
и практически не зависит от способа
установки двигателя на летательном
аппарате.

Наружные силы
представляют
собой совокупность сил давления и
трения, действующих на силовую установку
со стороны обтекающего ее внешнего
потока. Эти
силы существенно зависят от способа
размещения силовой установки на
летательном аппарате.

Рассмотрим наиболее
простой с точки зрения учета условий
внешнего обтекания случай – изолированная
силовая установка в отдельной мотогондоле.

Наружная поверхность
силовой установки здесь условно разделена
на три части: лобовую часть вх–М,
центральную часть М–и кормовую часть–c.

Набегающий
поток воздуха разделяется поверхностью
тока Н–1–2–вх
на внутренний, проходящий через двигатель,
и внешний, обтекающий силовую установку
снаружи. Сечения в невозмущенном потоке
перед силовой установкой, на входе в
воздухозаборник и на выходе из сопла
двигателя обозначим Н–Н,
вх–вх
и с–с.
Соответственно, площади нормальных
сечений будут FН,
Fвх
и Fс.

Главной причиной
возникновения внешнего сопротивления
силовой установки при сверхзвуковых
скоростях полета является повышение
давления на головном участке гондолы
вх–М
и наличие разрежения на ее кормовом
участке
–c.
К этому прибавляется сопротивление от
сил трения по всей поверхности гондолы
от сечения вх–вх
до сечения с–с.

Эффективная тяга силовой установки,
согласно определению, равна

, (2.4)

где Rвн– равнодействующая
сил давления и трения, действующих на
внутренние поверхности силовой установки;

Rнар– равнодействующая сил
давления и трения, действующих на всю
наружную поверхность гондолывх–М––c.

Зная характер
распределения давлений по наружной
поверхности гондолы, величину силы Rнар
можно определить непосредственным
интегрированием сил давления и трения
по этой поверхности. Тогда

,
(2.5)

где
иXтр 
– равнодействующие сил давления и
трения, приложенные к наружной поверхности
гондолы;dF =dS cos
– проекция элемента поверхности
гондолы на плоскость, перпендикулярную
направлению полета (
– угол между нормалью к элементу
поверхности и этой плоскостью).

Величину Rвнопределим,
пользуясь уравнением сохранения
количества движения для некоторого
контрольного объема, включающего все
внутренние поверхности силовой установки.
В качестве такого контрольного объема
выберем объем внутренней струи,
заключенный между сечениямиН–Нис–с.

, (2.6)

где pН FНиpсFс– силы давления,
приложенные к торцевым поверхностям
выделенного участка струи;–
равнодействующая сил давления, приложенных
к боковой поверхности струи токаН–1–2–вх;Rвн –
равнодействующая сил давления и трения,
действующих на внутренние поверхности
силовой установки (равная по модулю
силе,
действующей со стороны СУ на выделенный
контрольный объем газа).

Отсюда находим

.
(2.7)

Подставляя выражения Rнариз
(2.6) иRвниз (2.8) в уравнение
(2.5), получим

.
(2.8)

Для перехода от абсолютных давлений к
избыточным воспользуемся следующим
очевидным тождеством:

.

Оно позволяет выражение (2.9) привести к
виду

(2.9)

Эта формула
является общим выражением эффективной
тяги для силовой установки рассмотренной
схемы. При
этом необходимо иметь в виду, что тяга
реактивного двигателя является векторной
величиной. Если формулу (2.9) представить
в векторной форме, то вектор тяги
необязательно будет направлен вдоль
оси двигателя, как было принято при
выводе, а может отклоняться от нее,
например, при полетах со значительными
углами атаки или при повороте сопла.

Источник

Впервые самолет с турбореактивным двигателем (ТРД) поднялся в воздух в 1939 году. С тех пор устройство двигателей самолетов совершенствовалось, появились различные виды, но принцип работы у всех них примерно одинаковый. Чтобы понять, почему воздушное судно, имеющий столь большую массу, так легко поднимается в воздух, следует узнать, как работает двигатель самолета. ТРД приводит в движение воздушное судно за счет реактивной тяги. В свою очередь, реактивная тяга является силой отдачи струи газа, которая вылетает из сопла. То есть получается, что турбореактивная установка толкает самолет и всех находящихся в салоне людей с помощью газовой струи. Реактивная струя, вылетая из сопла, отталкивается от воздуха и таким образом, приводит в движение воздушное судно.

как работает двигатель самолета

Какая мощность у электрички?

Таблица 1. Основные технические характеристики электропоезда ЭС1

Количество вагонов 5
Номинальное напряжение тяговой сети, кВ 3,0 постоянного тока и 25,0 (50 Гц) переменного тока
Мощность
, кВт/л.с.		 2550/3470
Ускорение до 60 км/ч, м/с2 0,7
Вес, т 260

ЭТО ИНТЕРЕСНО: Как подключить телефон к телевизору через HDMI адаптер?

Безопасность или экономичность

Те требования, которые предъявляются к современной пассажирской авиации в плане безопасности, основаны не только на практических знаниях и опыте, но и на скрупулёзном моделировании поведения авиалайнеров в тех или иных внештатных ситуациях. Использование производителями четырех двигателей при конструировании пассажирских самолетов вовсе не говорит о том, что такие модели будут потреблять огромное количество топлива, в отличие от, например, моделей с двумя или одним двигателем.

Главная цель такой конструкции – обеспечение эксплуатационных возможностей самолета при отказе одного из двигателей, будь то взлет или заход на второй круг. Максимальные нагрузки на двигатели происходят именно в момент взлета судна, поскольку в процессе непосредственного полета, помимо работы двигателей, самолету способствует планирование.

Интересно: Почему у некоторых пассажирских самолетов загнуты кончики крыльев? Причины, фото и видео

На практике современные лайнеры с четырьмя двигателями могут быть даже экономичнее по сравнению с двухмоторными пассажирскими судами. Это обусловлено тем, что модели с двумя силовыми агрегатами имеют, так называемую, тяговооруженность. Это тот резерв мощности одного двигателя, который позволяет управлять самолетом даже с одним отказавшим мотором.

Подытоживая сравнение самолетов с разным количеством двигателей, стоит отметить, что судна с четырьмя силовыми агрегатами более безопасны для пассажирских перевозок. Последствия отказа одного из двигателей у таких моделей могут быть не столь катастрофичными и экипаж сможет эффективно управлять судном даже в таких условиях.

Все формулы мощности

Зная определения, несложно понять формулы мощности, используемые в разных разделах физики — в механике и электротехнике.

В механике

Механическая мощность (N) равна отношению работы ко времени, за которое она была выполнена.

Основная формула:

N = A / t, где A — работа, t — время ее выполнения.

Если вспомнить, что работой называется произведение модуля силы, модуля перемещения и косинуса угла между ними, мы получим формулу измерения работы.

Формула измерения механической работы

Если направления модуля приложения силы и модуля перемещения объекта совпадают, угол будет равен 0 градусов, а его косинус равен 1. В таком случае формулу можно упростить:

A = F × S

Используем эту формулу для вычисления мощности:

N = A / t = F × S / t = F × V

В последнем выражении мы исходим из того, что скорость (V) равна отношению перемещения объекта на время, за которое это перемещение произошло.

Формула мощности

В электротехнике

В общем случае электрическая мощность (P) говорит о скорости передачи энергии. Она равна произведению напряжения на участке цепи на величину тока, проходящего по этому участку.

P = I × U, где I — напряжение, U — сила тока.

В электротехнике существует несколько видов мощности: активная, реактивная, полная, пиковая и т. д. Но это тема отдельного материала, сейчас же мы потренируемся решать задачи на основе общего понимания этой величины. Посмотрим, как найти мощность, используя вышеуказанные формулы по физике.

Задача 1

Допустим, человек поднимает ведро воды из колодца, прикладывая силу 60 Н. Глубина колодца составляет 10 м, а время, необходимое для поднятия — 30 сек. Какова будет мощность человека в этом случае?

Решение:

Найдем вначале величину работы, используя тот факт, что мы знаем расстояние перемещения (глубину колодца 10 м) и приложенную силу 60 Н.

A = F × S = 60 Н × 10 м = 600 Дж

Когда известно значение работы и времени, найти мощность несложно:

N = A / t = 600 Дж / 30 сек = 20 Вт

Ответ: мощность человека при поднятии ведра — 20 ватт.

Задача 2

В комнате включена лампа мощностью 100 Вт. Напряжение домашней электросети — 220 В. Какая сила тока проходит через эту лампу?

Решение:

Мы знаем, что Р = 100 Вт, а U = 220 В.

Поскольку P = I × U, следовательно I = P / U.

I = 100 / 220 = 0,45 А.

Ответ: через лампу пройдет сила тока 0,45 А.

FAA Ratings

Помимо пилотских лицензий также выделяют еще ряд «рейтингов», которые пилот может «нанизать» на свою лицензию :

Инструментальный рейтинг

Самый популярный рейтинг, который становится второй ступенькой для подавляющего большинства частных пилотов – это инструментальный рейтинг (instrument rating), или допуск к полетам по приборам (ППП). Предполагается, что лицензия частного пилота позволяет вам летать только в визуальных условиях по правилам визуальных полетов, когда у вас есть видимость естественного горизонта и приборы нужны только как вспомогательные инструменты, а все пилотирование происходит по визуальным ориентирам за пределами кабины. Понятно, что такие идеальные условия бывают не очень часто. Поэтому, как только частный пилот налетался в хорошую погоду, ему обязательно захочется начать летать в плохую погоду. В дождь, в облаках, с низким нижним краем облачности и так далее. Для того, чтобы делать это легально и профессионально, необходимо пройти курс полетов по приборам и сдать очередной экзамен (и письменный тест). По мнению большинства пилотов (и моему личному) этот курс является самым сложным из всей программы летного обучения. Даже сложнее чем получение лицензии линейного пилота.

Многодвигательный рейтинг

Второй рейтинг, который можно прицепить к любому уровню лицензии (PPL, CPL, ATP) – это многодвигательный рейтинг. Изначально вы получаете лицензию на однодвигательный самолет (в подавляющем большинстве случаев). Это не значит, что вы не можете сразу учиться на многодвигательном самолете и получать лицензию частного пилота на двухмоторнике. Законом это не запрещено, но это гораздо сложнее и тяжелее для новичка, поэтому все по классике – сначала учимся кататься на велосипеде, а потом уже переходим на четырехколесный транспорт.

Как перевести киловатты в объем двигателя?

Один киловатт равен 1,35962 л. с. Поэтому для перевода просто нужно умножить количество кВт на 1,36 и получить мощность двигателя в киловаттах. Пример: 100 кВт х 1,36 = около 136 л.

Интересные материалы:

Каким образом проводится оценка качества продуктов? Каким образом вы можете уменьшить энергопотребление? Каким отделом головного мозга регулируется речь? Каким песком рисуют на стекле? Каким прибором регистрируют проявления землетрясения? Каким приложением открывать файл rtf? Каким термометром измеряют температуру воздуха? Каким цветом туфли подойдут к зеленому платью? Каким водорослям относится Спирогира? Какое число News?

Особенности и технические характеристики грузовых самолетов

Грузовые самолеты различаются по ряду технических и эксплуатационных характеристик, ориентируясь на которые логистическая компания подбирает оптимальный вариант транспортного средства с учетом особенностей груза, расстояния, технического оснащения борта и терминалов в пунктах вылета и назначения, других факторов.

В таблице ниже представлен краткий обзор наиболее часто эксплуатируемых в РФ транспортных самолетов для перевозок на средние и дальние расстояния со сравнением по основным параметрам.

ТУ 204C
Особенности Грузовой отсек Грузовой люк Максимальная грузоподъемность/объем
Предназначен для грузоперевозок на средние расстояния. Максимальная дальность полета при весе груза от 13,6 до 30 тонн – 2370 км, при меньшей загрузке – до 6820 км.

Основная грузовая палуба – 29,5х3,25х2,8 м, оборудована погрузочно-разгрузочной системой (роликовые дорожки, шаровые панели и др.), рассчитана на 14 стандартных поддонов, подходит для перевозок длинномерных грузов (до 10 метров). В каждом из двух нижних отсеков можно дополнительно разместить до 12 поддонов типа 2АК-0.7

 Боковой, шириной 3,4 и высотой 2 метра. В модификации ТУ 204-100C – рампа в носовой части, позволяющая загружать негабаритные грузы. До 30 тонн, до 179 м3

Особенности Грузовой отсек Грузовой люк Максимальная грузоподъемность/объем
Средняя грузоподъемность, максимальное расстояние полета с полной загрузкой – 3790 км Грузовая палуба 17,0х3,02х2,74 м

Механизированный люк (рампа с гидравлическим приводом) в хвостовой части шириной 3,02 и высотой 2,74 м

 До 20 тонн, до 140 м3

Особенности Грузовой отсек Грузовой люк Максимальная грузоподъемность/объем

Оснащен шасси с повышенной проходимостью, отличается улучшенной механизацией крыла и системой энергообеспечения, короткой взлетно-посадочной дистанцией, что позволяет использовать самолет для взлета и посадки с грунтовых полос, в том числе – на небольших аэродромах регионального значения.

 Грузовая кабина — 18,5х3,3х3,25 м. Благодаря особой конструкции адаптирована для размещения авиационных и автомобильных контейнеров, поддонов различного типа и любой иной тары. Обеспечивает универсальность и повышенное удобство грузоперевозок, благодаря чему снижается риск повреждения груза в процессе погрузочно-разгрузочных работ. Рампа в хвостовой части шириной 3,3 и высотой 3,25 м позволяет загружать крупногабаритные грузы, технику, оборудование. До 47 тонн, до 175 м3

Особенности Грузовой отсек Грузовой люк Максимальная грузоподъемность/объем
Простой и, одновременно, мощный транспортный самолет с большой грузоподъемностью и способностью к перелетам на дальние расстояния. Грузовой отсек 37,25х3,56х2,34 м при полной загрузке вмещает 30 контейнеров типа LD3.

Боковой люк шириной 3,54 и высотой 2,54 метра.

 До 65 тонн, до 450 м3

Читайте также:  Схема салона и лучшие места в самолетах Airbus А319 авиакомпании S7 Airlines
Особенности Грузовой отсек Грузовой люк Максимальная грузоподъемность/объем
Главная отличительные характеристики – большая грузоподъемность, сочетающаяся с малым расходом топлива и возможностью дальних перелетов (до 8000 км).

Объемная грузовая кабина с усиленным полом – 49,0х4,8х3,04 м.

 Боковой люк шириной 3,25 и высотой 3,1 метра. До 110 тонн, до 750 м3

Особенности Грузовой отсек Грузовой люк Максимальная грузоподъемность/объем
Предназначен для авиагрузоперевозок на средние расстояния – максимальная дальность полета – 4670 км. Грузовая палуба 33,2х3,53х2,18 м при максимальной загрузке вмещает 15 поддонов стандартного типа. Боковой люк шириной 3,4 и высотой 2,18 метра. До 30 тонн, до 185 м3

Разработан с учетом возможности транспортировки крупногабаритного оборудования и конструкций. Увеличенный фюзеляж, усиленный пол. Максимальная дальность полета – 2700 км. Основная грузовая кабина – 39,0х4,77х2,23 м вмещает до 20 поддонов, еще столько же можно расположить в боковых отсеках. Боковой люк шириной 3,58 и высотой 2,56 метра. До 43,5 тонн, до 280 м3

Особенности Грузовой отсек Грузовой люк Максимальная грузоподъемность/объем
Оба самолета схожи по конструктивному исполнению и летным качествам, идеально приспособлены для авиаперевозки негабаритных грузов. Отличаются улучшенными аэродинамическими характеристиками, оснащены многостоечными шасси, приспособленными для взлета/посадки с грунтовых полос.

Дополнительное удобство погрузки-разгрузки обеспечивается за счет способности изменения стояночного клиренса и угла наклона фюзеляжа, а также наличия двух люков – в носовой и хвостовой части.

Грузовая кабина в АН 124 – 36,5х6,2х4,2, в АН 225 – 43,0х6,2х4,2 м. Оснащена комплексом бортового погрузочно-разгрузочного оборудования, в том числе – передвижными кранами, позволяющими единовременно загружать до 20 тонн.

 Две рампы шириной 6,2 и высотой 4,1 метра. До 120 тонн, до 800 м3 (Руслан)

До 200 тонн, до 1100 м3 (Мария)

Особенности Грузовой отсек Грузовой люк Максимальная грузоподъемность/объем
Повышенная проходимость шасси, возможность выгрузки грузов с помощью парашютов. Грузовой отсек 13,5х3,0х2,4 м с бортовым погрузочным устройством грузоподъемностью до 2,5 тонн. Рампа в хвостовой части шириной 3,0 и высотой 2,4 метра До 18 тонн, до 90 м3

Особенности Грузовой отсек Грузовой люк Максимальная грузоподъемность/объем
Наличие большого люка, просторная камера и возможность перевозки на внешней подвеске снимает любые ограничения по габаритам и геометрии грузов.

Мощное грузоподъемное оборудование – трап-рампа, тельферы – делают самолет идеальным для авиаперевозок между любыми терминалами.

Дополнительный плюс – повышенная проходимость шасси.

 Грузовой отсек 26,4х4,3х4,1 м, внешние подвески можно закреплять под крылом и на фюзеляже.

 Рампа шириной 4,3 и высотой 4,1 метра До 50 тонн, до 650 м3

Особенности Грузовой отсек Грузовой люк Максимальная грузоподъемность/объем
Идеален для перевозок небольших партий грузов. Адаптирован к работе при экстремально низких (до минус 60°C) и высоких (до плюс 45°C) температурах.

Может использоваться на аэродромах любого типа, включая полосы с грунтовым покрытием, галечные и снеговые площадки.

 В кабине размером 10,0х2,15х2,1 м можно перевозить грузы в контейнерах, поддонах, а также в бочках и нестандартной таре, размещать колесную технику.

Оборудование позволяет одновременно загружать до 2,5 тонн.

 Квадратная рампа размером 2,1х 2,1 метра. До 8 тонн, до 45 м3

Внимание!

Вне зависимости от типа самолета стоимость авиаперевозки грузов в компании Аир Транс Экспресс фиксирована и зависит от направления и дальности полета, веса и габаритов груза, а также необходимости в дополнительных сервисных , упаковки, хранения на складе, перевозки в термоконтейнерах и др.

Предыстория

Лошадиная сила

(русское обозначение: л. с.

; английское:
hp
; немецкое:
PS
; французское:
CV
) — внесистемная единица мощности.

В мире существует несколько единиц измерения под названием «лошадиная сила». В России, как правило, под лошадиной силой имеется в виду так называемая «метрическая лошадиная сила

», равная точно 735,49875 ваттам.

В настоящее время в России формально лошадиная сила выведена из употребления, однако до сих пор применяется для расчёта транспортного налога и ОСАГО. В России и во многих других странах она всё ещё очень широко распространена в среде, где используются двигатели внутреннего сгорания (автомобили, мотоциклы, тракторная техника, мотокосы и триммеры).

Другие особенности

Еще одним преимуществом самолетов с четырьмя двигателями перед моделями с двумя силовыми агрегатами является так называемый разворачивающий момент. Этот показатель характеризуется отклонением от направляющей оси движения лайнера в случае отказа одного из двигателей. Такой момент у двухмоторных самолетов гораздо больше в отличие от лайнеров с четырьмя двигателями и выражен большей динамикой отклонения.

Интересно: Почему самолет кружит перед посадкой? Причины, фото, видео

Немаловажным является и соблюдение экипажем требований по максимальной загрузке самолета. Так, в случае превышения максимально допустимой нормы загрузки самолета и отказе одного из силовых агрегатов шансы успешно взлететь будут выше у судна с четырьмя двигателями.

В современной пассажирской авиации использование на воздушных судах четырех, трех или двух двигателей обусловлено, прежде всего, требованиями безопасности. Выход из строя одного из силовых агрегатов вовсе не означает потерю контроля над судном, соответственно, чем больше их количество, тем выше вероятность безопасной посадки. Совокупность работы высокотехнологического оборудования и современного программного обеспечения с мастерством пилотов обеспечит комфортное и безопасное приземление судна при нештатной ситуации.

Источник

Тяга – сила, выработанная двигателем. Она толкает самолет сквозь воздушный поток. Единственное, что противостоит тяге – лобовое сопротивление.

В прямолинейном горизонтально установившемся полете они сравнительно равны. Если летчик увеличивает тягу путем добавления оборотов двигателя и сохраняет постоянную высоту, тяга начинает превосходить сопротивление воздуха. Летательный аппарат (ЛА) при этом ускоряется.

Очень быстро сопротивление увеличивается и снова уравнивает тягу. ЛА стабилизируется на постоянной высокой скорости. Тяга – один из самых важных факторов для определения скороподъемности самолета, а именно насколько быстро ЛА может подняться на определенную высоту.

Тяга реактивного двигателя самолета

Сила тяги двигателя, или его движущая сила, равноценна всем силам давления воздуха на внутреннюю поверхность силовой установки. Тяга некоторых видов реактивных двигателей зависит от скорости и высоты полета. Для вычисления силы тяги реактивного двигателя часто приходится определять тягу на конкретной высоте, у земли, на взлете и во время какой-либо скорости. Для ЖРД сила тяги равноценна произведению массы исходящих газов на скорость, с которой они вылетают из сопла двигателя.

Сколько лошадиных сил может быть у самолетов, поездов и пароходов

Для ВРД (воздушно-реактивный двигатель) сила тяги измеряется как результат массы газов на разность скоростей, а именно скорости воздушной струи, выходящей из сопла двигателя, и скорости поступающего воздуха в двигатель. Проще говоря, данная скорость уравнивается к скорости полета самолета с реактивным двигателем. Тяга ВРД обычно измеряется в тоннах или килограммах. Важным качественным показателем ВРД является его удельная тяга. Для турбореактивного двигателя – тяга, отнесенная к конкретной единице веса воздуха, который проходит через двигатель в секунду. Этот показатель позволяет понять, насколько высока эффективность эксплуатации воздуха в двигателе для образования тяги. Удельная тяга измеряется в килограммах тяги на 1 кг воздуха, расходуемого за секунду. В некоторых случаях применяется другой показатель, который также называется удельной тягой, показывающей отношение количества топлива, которое расходуется, к силе тяги за секунду. Естественно, что чем выше показатель удельной тяги ВРД, тем меньше поперечный вес и размеры самого двигателя.

Показатель полетной или тяговой мощности – это сила, которая задействует реактивный двигатель при конкретной скорости полета. Как правило, измеряется в лошадиных силах. Величина лобовой тяги говорит о степени конструктивного оптимума реактивного двигателя.

Лобовая тяга – это отношение наибольшего показателя площади поперечного сечения к тяге. Лобовая тяга равна тяге, в кг поделенной на площадь в метрах квадратных.

Hayabusa 2 разглядел валуны на астероиде

В мировой авиации наиболее ценится тот двигатель, который обладает высокой лобовой тягой.

Чем совершеннее ВРД в конструктивном отношении, тем меньший показатель его удельного веса, а именно общий вес двигателя вместе с приборами и обслуживающими агрегатами, поделенный на величину собственной тяги.

Реактивные двигатели, как и тепловые вообще, отличаются друг от друга не только по мощности, весу, тяге и другим показателям. При оценивании ВРД огромную роль играют параметры, которые зависят от собственной экономичности, а именно от КПД (коэффициент полезного действия). Среди данных показателей главным считается удаленный расход топлива на конкретную единицу тяги. Он выражается в килограммах топлива, которое расходуется за час на образование одного килограмма тяги.  

Что мощнее: Поезд или самолет

Впервые самолет с турбореактивным двигателем (ТРД) поднялся в воздух в 1939 году. С тех пор устройство двигателей самолетов совершенствовалось, появились различные виды, но принцип работы у всех них примерно одинаковый. Чтобы понять, почему воздушное судно, имеющий столь большую массу, так легко поднимается в воздух, следует узнать, как работает двигатель самолета. ТРД приводит в движение воздушное судно за счет реактивной тяги. В свою очередь, реактивная тяга является силой отдачи струи газа, которая вылетает из сопла. То есть получается, что турбореактивная установка толкает самолет и всех находящихся в салоне людей с помощью газовой струи. Реактивная струя, вылетая из сопла, отталкивается от воздуха и таким образом, приводит в движение воздушное судно.

Устройство турбовентиляторного двигателя.

[custom_ads_shortcode1]

Конструкция

Устройство двигателя самолета достаточно сложное. Рабочая температура в таких установках достигает 1000 и более градусов. Соответственно, все детали, из которых двигатель состоит, изготавливаются из устойчивых к воздействию высоких температур и возгоранию материалов. Из-за сложности устройства существует целая область науки о ТРД.

ТРД состоит из нескольких основных элементов:

  • вентилятор;
  • компрессор;
  • камера сгорания;
  • турбина;
  • сопло.

Перед турбиной установлен вентилятор. С его помощью воздух затягивается в установку извне. В таких установках используются вентиляторы с большим количеством лопастей определенной формы.

Размер и форма лопастей обеспечивают максимально эффективную и быструю подачу воздуха в турбину. Изготавливаются они из титана. Помимо основной функции (затягивания воздуха), вентилятор решает еще одну важную задачу: с его помощью осуществляется прокачка воздуха между элементами ТРД и его оболочкой.

электродвигатель Siemens для самолета

Возле вентилятора расположен компрессор высокой мощности. С его помощью воздух поступает в камеру сгорания под высоким давлением. В камере происходит смешивание воздуха с топливом.

Образующаяся смесь поджигается. После возгорания происходит нагрев смеси и всех расположенных рядом элементов установки. Камера сгорания чаще всего изготавливается из керамики.

Это объясняется тем, что температура внутри камеры достигает 2000 градусов и более. А керамика характеризуется устойчивостью к воздействию высоких температур. После возгорания смесь поступает в турбину.

Вид самолетного двигателя снаружиТурбина представляет собой устройство, состоящее из большого количества лопаток. На лопатки оказывает давление поток смеси, приводя тем самым турбину в движение. Турбина вследствие такого вращения заставляет вращаться вал, на котором установлен вентилятор. Получается замкнутая система, которая для функционирования двигателя требует только подачи воздуха и наличия топлива.

Читайте также: Самолет братьев РайтДалее смесь поступает в сопло. Это завершающий этап 1 цикла работы двигателя. Здесь формируется реактивная струя. Таков принцип работы двигателя самолета. Вентилятор нагнетает холодный воздух в сопло, предотвращая его разрушение от чрезмерно горячей смеси. Поток холодного воздуха не дает манжете сопла расплавиться.

В двигателях воздушных судов могут быть установлены различные сопла. Наиболее совершенными считаются подвижные. Подвижное сопло способно расширяться и сжиматься, а также регулировать угол, задавая правильное направление реактивной струе. Самолеты с такими двигателями характеризуются отличной маневренностью.

[custom_ads_shortcode2]

Виды двигателей

Двигатели для самолетов бывают различных типов:

  • классические;
  • турбовинтовые;
  • турбовентиляторные;
  • прямоточные.

Классические установки работают по принципу, описанному выше. Такие двигатели устанавливают на воздушных судах различной модификации. Турбовинтовые функционируют несколько иначе. В них газовая турбина не имеет механической связи с трансмиссией. Эти установки приводят самолет в движение с помощью реактивной тяги лишь частично. Основную часть энергии горячей смеси данный вид установки использует для привода воздушного винта через редуктор. В такой установке вместо одной присутствует 2 турбины. Одна из них приводит компрессор, а вторая – винт. В отличие от классических турбореактивных, винтовые установки более экономичны. Но они не позволяют самолетам развивать высокие скорости. Их устанавливают на малоскоростных воздушных судах. ТРД позволяют развивать гораздо большую скорость во время полета.

Турбовентиляторные двигатели представляют собой комбинированные установки, сочетающие элементы турбореактивных и турбовинтовых двигателей. Они отличаются от классических большим размером лопастей вентилятора. И вентилятор, и винт функционируют на дозвуковых скоростях. Скорость перемещения воздуха понижается за счет наличия специального обтекателя, в который помещен вентилятор. Такие двигатели более экономично расходуют топливо, чем классические. Кроме того, они характеризуются более высоким КПД. Чаще всего их устанавливают на лайнерах и самолетах большой вместительности.

Размер двигателя самолета относительно человеческого ростаПрямоточные воздушно-реактивные установки не предполагают использование подвижных элементов. Воздух втягивается естественным путем благодаря обтекателю, установленному на входном отверстии. После поступления воздуха двигатель работает аналогично классическому.

Читайте также: Технические характеристики самолета Ан-24Некоторые самолеты летают на турбовинтовых двигателях, устройство которых гораздо проще, чем устройство ТРД. Поэтому у многих возникает вопрос: зачем использовать более сложные установки, если можно ограничиться винтовой? Ответ прост: ТРД превосходят винтовые двигатели по мощности. Они мощнее в десятки раз. Соответственно, ТРД выдает гораздо большую тягу. Благодаря этому обеспечивается возможность поднимать в воздух большие самолеты и осуществлять перелеты на высокой скорости.

[custom_ads_shortcode3]

Авиационные газотурбинные двигатели.

На сегодняшний день, авиация практически на 100% состоит из машин, которые используют газотурбинный тип силовой установки. Иначе говоря – газотурбинные двигатели. Однако, несмотря на всю возрастающую популярность авиаперелетов сейчас, мало кто знает каким образом работает тот жужжащий и свистящий контейнер, который висит под крылом того или иного авиалайнера.

двигатель Wartsila RTA96

[custom_ads_shortcode1]

Принцип работы газотурбинного двигателя.

Газотурбинный двигатель, как и поршневой двигатель на любом автомобиле, относится к двигателям внутреннего сгорания. Они оба преобразуют химическую энергию топлива в тепловую, путем сжигания, а после – в полезную, механическую. Однако то, как это происходит, несколько отличается.

В обоих двигателях происходит 4 основных процесса – это: забор, сжатие, расширение, выхлоп. Т. е.

Типы авиационных двигателей

в любом случае в двигатель сначала входит воздух (с атмосферы) и топливо (из баков), далее воздух сжимается и в него впрыскивается топливо, после чего смесь воспламеняется, из-за чего значительно расширяется, и в итоге выбрасывается в атмосферу. Из всех этих действий выдает энергию лишь расширение, все остальные необходимы для обеспечения этого действия.

А теперь в чем разница. В газотурбинных двигателях все эти процессы происходят постоянно и одновременно, но в разных частях двигателя, а в поршневом – в одном месте, но в разный момент времени и по очереди. К тому же, чем более сжат воздух, тем большую энергию можно получить при сгорании, а на сегодняшний день степень сжатия газотурбинных двигателей уже достигла 35-40:1, т.

е. в процессе прохода через двигатель воздух уменьшается в объеме, а соответственно увеличивает свое давление в 35-40 раз. Для сравнения в поршневых двигателях этот показатель не превышает 8-9:1, в самых современных и совершенных образцах.

электродвигатель Siemens для самолета

Соответственно имея равный вес и размеры газотурбинный двигатель гораздо более мощный, да и коэффициент полезного действия у него выше. Именно этим и обусловлено такое широкое применения газотурбинных двигателей в авиации в наши дни.

А теперь подробней о конструкции. Четыре вышеперечисленных процесса происходят в двигателе, который изображен на упрощенной схеме под номерами:

  • забор воздуха – 1 (воздухозаборник)
  • сжатие – 2 (компрессор)
  • смешивание и воспламенение – 3 (камера сгорания)
  •  выхлоп – 5 (выхлопное сопло)
  • Загадочная секция под номером 4 называется турбиной. Это неотъемлемая часть любого газотурбинного двигателя, ее предназначение – получение энергии от газов, которые выходят после камеры сгорания на огромных скоростях, и находится она на одном валу с компрессором (2), который и приводит в действие.

Таким образом получается замкнутый цикл. Воздух входит в двигатель, сжимается, смешивается с горючим, воспламеняется, направляется на лопатки турбины, которые снимают до 80% мощности газов для вращения компрессора, все что осталось и обуславливает итоговую мощность двигателя, которая может быть использована разными способами.

Обнаружены древнейшие рыболовные грузила

В зависимости от способа дальнейшего использования этой энергии газотурбинные двигатели подразделяются на:

  • турбореактивные
  • турбовинтовые
  • турбовентиляторные
  • турбовальные

Двигатель, изображенный на схеме выше, является турбореактивным. Можно сказать «чистым» газотурбинным, ведь газы после прохождения турбины, которая вращает компрессор, выходят из двигателя через выхлопное сопло на огромной скорости и таким образом толкают самолет вперед. Такие двигатели сейчас используются в основном на высокоскоростных боевых самолетах.

Турбовинтовые двигатели отличаются от турбореактивных тем, что имеют дополнительную секцию турбины, которая еще называется турбиной низкого давления, состоящую из одного или нескольких рядов лопаток, которые отбирают оставшуюся после турбины компрессора энергию у газов и таким образом вращает воздушный винт, который может находится как спереди так и сзади двигателя. После второй секции турбины, отработанные газы выходят фактически уже самотеком, не имея практически никакой энергии, поэтому для их вывода используются просто выхлопные трубы. Подобные двигатели используются на низкоскоростных, маловысотных самолетах.

Турбовентиляторные двигатели имеют схожую схему с турбовинтовыми, только вторая секция турбины отбирает не всю энергию у выходящих газов, поэтому такие двигатели также имеют выхлопное сопло. Но основное отличие состоит в том, что турбина низкого давления приводит в действия вентилятор, который закрыт в кожух. Потому такой двигатель еще называется двуконтурным, ведь воздух проходит через внутренний контур (сам двигатель) и внешний, который необходим лишь для направления воздушной струи, которая толкает двигатель вперед. Потому они и имеют довольно «пухлую» форму. Именно такие двигатели применяются на большинстве современных авиалайнеров, поскольку являются наиболее экономичными на скоростях, приближающихся к скорости звука и эффективными при полетах на высотах выше 7000-8000м и вплоть до 12000-13000м.

Турбовальные двигатели практически идентичны по конструкции с турбовинтовыми, за исключением того, что вал, который соединен с турбиной низкого давления, выходит из двигателя и может приводить в действие абсолютно что угодно. Такие двигатели используются в вертолетах, где два-три двигателя приводят в действие единственный несущий винт и компенсирующий хвостовой пропеллер. Подобные силовые установки сейчас имеют даже танки – Т-80 и американский «Абрамс». Газотурбинные двигатели имеют классификацию также по другим признакам:

  • по типу входного устройства (регулируемое, нерегулируемое)
  •  по типу компрессора (осевой, центробежный, осецентробежный)
  • по типу воздушно-газового тракта (прямоточный, петлевой)
  • по типу турбин (число ступеней, число роторов и др.)
  • по типу реактивного сопла (регулируемое, нерегулируемое) и др.

Турбореактивный двигатель с осевым компрессором получил широкое применение. При работающем двигателе идет непрерывный процесс. Воздух проходит через диффузор, притормаживается и попадает в компрессор. Затем он поступает в камеру сгорания. В камеру через форсунки подается также топливо, смесь сжигается, продукты сгорания перемещаются через турбину. Продукты сгорания в лопатках турбины расширяются и приводят ее во вращение. Далее газы из турбины с уменьшенным давлением поступают в реактивное сопло и с огромной скоростью вырываются наружу, создавая тягу. Максимальная температура имеет место и на воде камеры сгорания.

F135-PW-100 турбореактивный двигатель для самолета истребителя F35

Компрессор и турбина расположены на одном валу. Для охлаждения продуктов сгорания подается холодный воздух. В современных реактивных двигателях рабочая температура может превышать температуру плавления сплавов рабочих лопаток примерно на 1000 °С. Система охлаждения деталей турбины и выбор жаропрочных и жаростойких деталей двигателя — одни из главных проблем при конструировании реактивных двигателей всех типов, в том числе и турбореактивных.

Особенностью турбореактивных двигателей с центробежным компрессором является конструкция компрессоров. Принцип работы подобных двигателей аналогичен двигателям с осевым компрессором.

Газотурбинный двигатель. Видео.

Полезные статьи по теме. Ещё узлы и агрегаты.

электродвигатель Siemens для самолета

Источники:

  • avia.pro
  • samoleting.ru
  • avia.pro
Источник

Добавить комментарий