Что такое двигатель векторной тяги

Что такое двигатель векторной тяги

Двигатель РД-133 создан на основе хорошо себя зарекомендовавшего ТРДД РД-33. Основное отличие нового изделия от прототипа — способность изменять направление вектора тяги (УВТ). Исследуя проблему создания сопла с УВТ, на фирме «Климов» разработали свое «ноу-хау» — Технологию «КЛИВТ», с помощью которой сопло можно адаптировать и к другим двигателям, в том числе иностранного производства. Очевидно, что конструкция сопла двигателя РД-133, выполненная по осесимметричной схеме с поворотом сверхзвуковой части, на сегодняшний день представляется перспективнее, чем, скажем, сопла двигателей F100MPJM/BBN или АЛ-31ФП. Ведь налицо ее главные преимущества ╒ возможность всеракурсного изменения вектора тяги, наибольшая угловая скорость его отклонения и наименьшее увеличение массы двигателя. В отличие от двигателя с УВТ АЛ-31ФП, созданного в АО «Люлька-Сатурн», где сопло поворачивается на шаровом шарнире, в результате чего плечо приложения силы отстоит от среза сопла на достаточно большое (более метра) расстояние, РД-133 управляет вектором тяги путем отклонения на заданный угол створок многорежимного сопла (в данной схеме плечо приложения силы конструктивно гораздо меньше — то есть выше эффективность отклонения ВТ). Кроме того, реализованная схема (за счет конструктивной простоты выходного устройства) позволяет экономить на весе двигателя — РД-133 тяжелее своего прототипа всего на 90 с небольшим килограммов и имеет одинаковые с ним габариты.

Первый опытный образец сопла был спроектирован и изготовлен в начале 1997 г. В ходе стендовых испытаний в составе двигателя РД-133, в течение 50 ч выполнили около 1000 перекладок сопла на всех режимах работы, включая полный форсаж. Угол отклонения вектора тяги составлял 15 градусов во всех направлениях, а скорость отклонения — 30 градусов в секунду. Конструктивно управление вектором тяги на двигателе РД-133 производится поворотом сверхзвуковой части сопла. Поворот всех сверхзвуковых створок одновременно на заданный угол осуществляется воздействием на них через тяги одним общим управляющим кольцом с помощью трех гидроприводов, которые в свою очередь прикреплены к неподвижному силовому поясу на форсажной камере. Положение концов штоков гидроприводов в трех точках однозначно определяет положение управляющего кольца в пространстве и, соответственно, направление вектора тяги. Вследствие появления дополнительных продольных и поперечных сил, приходящихся на сопло и корпусную систему при отклонении вектора тяги, некоторые элементы конструкции форсажной камеры усилены. Планировалось, что уже в конце 1997 г. начнутся летные испытания двигателя, но, к сожалению, у заказчиков ╒ ОКБ им. А.И.Микояна ╒ возникли финансовые трудности с осуществлением этого проекта. РД-133 предполагается использовать на модернизированных МиГ-29СМТ и МиГ-29К. По данным представителя завода им. Климова, сейчас конструкторы полностью завершили наземные испытания нового двигателя и готовы приступить к его летным испытаниям. Российская самолетостроительная корпорация (РСК) LМиГ╕ разработала программу повышения маневренности истребителя МиГ-29 путем его оснащения новыми двигателями РД-133 с изменяемым вектором тяги. Как сообщил генеральный директор — генеральный конструктор РСК МиГ Николай Никитин, для реализации этого проекта уже выбран реальный самолет, на котором будут проводиться эксперименты, кроме того, создан макет МиГ-29 с новыми двигателями.

Сопло с УВТ будет также установлено на новой разработке ╒ двигателе, создающимся на базе РД-33 и имеющим тягу примерно 10000-12000 кгс. Этот двигатель предназначается для истребителей, которые разрабатываются согласно Программе «5+».

Маневровые локомотивы

Двухдизельный маневровый тепловоз ТЭМ14

Маневровый тепловоз ТЭМ33

Маневровый тепловоз ТЭМ33 с двухдизельной силовой установкой с электрической передачей переменно-переменного тока, предназначен для выполнения маневровой, маневрово-вывозной и хозяйственной работ в депо, на станциях ОАО «Российские железные дороги» и промышленных предприятиях. Применение двухдизельной силовой установки обеспечивает:

-экономию горюче-смазочных материалов;

Номинальная мощность дизеля, кВт (л.с.)

Служебная масса тепловоза (с запасом топлива и песка 2/3 от полной загрузки), т

Сила тяги расчетного режима на ободе ходовых колес (при новых бандажах) от дизель-генератора кН (тс)

Скорость конструкционная, м/с (км/ч)

Экипировочные запасы топлива, кг, не менее:

Срок службы тепловоза, не менее, лет

Габарит по ГОСТ 9328

Габаритные размеры тепловоза:

по осям автосцепок, мм

ширина (по поручням)

высота от уровня головок рельсов

Выброс вредных веществ с отработавшими газами и дымность тепловоза

согласно ГОСТ Р 50953

индивидуальная на каждую ось

капотный с несущей рамой, с одной кабиной управления

Маневровый тепловоз ТЭМ18ДМ

Тепловоз ТЭМ18ДМ предназначен для выполнения маневровой работы на станциях и легкой вывозной работы между станциями.
Основными отличиями тепловоза ТЭМ18ДМ от тепловоза ТЭМ18Д является применение возбудителя генератора, взамен двухмашинного агрегата; кроме этого применено кондиционирование кабины машиниста, что позволило улучшить условия работы локомотивных бригад; установлена система УСТА.
По сравнению с тепловозами серии ТЭМ2 применены дизель с уменьшенным на 7-10% расходом топлива; унифицированная кабина машиниста, обеспечивающая комфортные условия работы машиниста, с установкой унифицированного пульта управления; микропроцессорная система управления тягового генератора.
Выпускается ЗАО «УК «БМЗ» с 2004 г.

Мощность по дизелю, кВт (л.с.)

Служебная масса, т

Сила тяги длительного режима, кН (тс)

Сила тяги при трогании с места, кН (тс)

Скорость конструкционная, км / ч

Запасы топлива, кг

Гибридный маневровый тепловоз ТЭМ35

Маневровый 6-осный тепловоз ТЭМ35 имеет комбинированную (гибридную) силовую установку, электрическую передачу переменно-переменного тока, асинхронный тяговый привод. Локомотив предназначен для выполнения маневровой, маневрово-вывозной, горочной и хозяйственной работ, перемещения грузов по путям станций и предприятий промышленности, где ширина колеи составляет 1520 мм.
На тепловозе в качестве накопителей энергии используются электрохимические конденсаторы. Применен принцип векторной системы управления, что обеспечивает передачу энергии дизель-генератора в накопитель и к двигателям, а также возврат в накопитель энергии рекуперации. Преимуществами такой системы являются увеличение ресурса работы экипажной части не менее чем в полтора раза, уменьшение удельных затрат на тягу на 20-30%
(Брянский машиностроительный завод)

Масса локомотива, т

Конструкционная скорость, км/ч

Сила тяги при трогании с места, кН

Удельный расход топлива, г/кВт·ч

Расход масла на угар, г/кВт·ч

Тепловоз ТЭМ-ТМХ

Маневровый тепловоз ТЭМ-ТМХ предназначен для тяжелой вывозной, маневровой и легкой магистральной работы работ на путях с шириной колеи 1520 мм и со скоростью до 100 км/ч.
Тепловоз ТЭМ ТМХ сконструирован на базе тепловоза ТЭМ18 с использованием его главной рамы и бесчелюстных тележек.
На тепловозе ТЭМ-ТМХ применена модульная конструкция, что позволило установить башенную кабину машиниста и низкий капот. Тепловоз ТЭМ-ТМХ оснащен двигателем внутреннего сгорания Caterpillar 3512B DITA (или 3508 B DITA) мощностью 1455 кВт или 970 кВт, электродинамическим тормозом, автономным подогревателем кабины машиниста и кондиционером.

Мощность по дизелю, кВт (л.с.)

Служебная масса, т

Нагрузка от оси на рельсы, тс

Мощность электродинамического тормоза, кВт

Конструкционная скорость, км/ч

Скорость при продолжительном режиме, км/ч

Сила тяги при продолжительном режиме, кН

Сила тяги при трогании, кН

Минимальный радиус проходимых кривых, м

Маневровый тепловоз ТЭМ31

Маневровый тепловоз ТЭМ31 построен на ОАО «Ярославский электровозоремонтный завод» по проекту ОАО «ВНИКТИ» и предназначен для маневровой и выездной работы на железных дорогах с шириной колеи 1520 мм и служит для замены устаревшего парка маневровых тепловозов типа ТГМ, ЧМЭ3, ТЭМ2.
На тепловозе ТЭМ31 используются следующие инновационные решения:
— модульная дизель-генераторная установка мощностью 600 л.с.;
— микропроцессорная система управления и диагностики;
— управление тяговыми двигателями постоянного тока с помощью регуляторов, выполненных на IGBT-транзисторах;
— автоматическая универсальная система измерения уровня топлива в баке;
— модульный винтовой компрессор с системой плавного пуска;
— вентилятор охлаждения тяговых двигателей с возможностью линейного регулирования расхода охлаждающего воздуха;
— новая кабина управления кругового обзора;
— интеллектуальные пульты управления (основной и дополнительный) собственными микропроцессорными устройствами.

Тип дизеля (число цилиндров)

Служебная масса, т

Нагрузка от колесной пары на рельсы, кН

Конструкционная скорость, км/ч

Мощность по дизелю, кВт

Сила тяги (при трогании с места/

Двухдизельный маневровый тепловоз на базе ЧМЭ3

Предназначен для маневровых, вывозных и хозяйственных работ.

Двухдизельная силовая установка на базе двух модульных дизель-генераторов состоит из дизеля ЯМЗ-Э8502.10-08 и тягового генератора ГС530АМУ2 мощностью по 478 кВт каждый.

По сравнению с серийным тепловозом ЧМЭ3 обеспечивает в зависимости от условий эксплуатации:

• экономию топлива от 4 до 15%;

• снижение затрат жизненного цикла от 3,9 до 16,2 млн. руб.

Срок окупаемости инвестиционных затрат – не более 7,1 года.

Полная мощность тепловоза, кВт (л.с.)

электрическая, переменно- постоянного тока

Ширина колеи, мм

Нагрузка от колесной пары на рельсы, кН (тс), не более

Конструкционная скорость, км/ч

Сила тяги при трогании с места при коэффициенте сцепления 0,25, кН (тс), не менее

Скорость длительного режима, км/ч

Скорость, допускаемая в течение 30 минут, км/ч

Сила тяги длительного режима, кН (тс), не менее

Сила тяги при скорости 9,3 км/ч, кН (кгс)

Минимальный радиус проходимой кривой, м

Величина экипировочных запасов:

Трехдизельный тепловоз ЧМЭ3

Трехдизельный тепловоз изготовлен на базе экипажной части и кузова тепловоза ЧМЭ3 при капитальном ремонте и предназначен для маневровой и маневрово-вывозной работы на железнодорожных путях с шириной колеи 1520 мм. Тепловоз оборудован двумя блочными силовыми установками с двигателем ЯМЗ-8502.10-08 и тяговыми генераторами ГС530 АМУ2. Вспомогательная дизель–генераторная установка Cummins c33D5 мощностью 24 кВт.

Кроме того, на тепловоз установлены:

— Аппаратура тяговой электропередачи переменно-постоянного тока;

— Микропроцессорная система управления и диагностики;

— Модульный компрессорный агрегат на базе винтового компрессора;

— Система измерения и контроля уровня топлива в баке;

— Электроприводы вентиляторов охлаждения тягового оборудования;

Кабина управления модернизирована в соответствии с действующими Санитарными правилами с установкой эргономичных рабочих мест машиниста (пультов управления и кресел), электрообогреваемых лобовых и боковых стекол, новой обшивы и теплозвукоизоляции из современных материалов.

Экономия топлива обеспечивается за счет того, что в режиме ожидания работы на тепловозе работает дизель-генератор малой мощности, который обеспечивает предпусковой прогрев основных дизелей, заряд аккумуляторной батареи, работу компрессорной установки, обогрев кабины управления и работу микропроцессорной системы управления. При малых нагрузках на тягу работает один из дизелей мощностью 478 кВт и только при повышении нагрузки (с 4 позиции контроллера) подключается третий.

Вектор тяги: определение, значение, предложения

Значение слова «ВЕКТОР»

Изображаемая отрезком прямой математическая величина, характеризующаяся численным значением и направлением.

Значение слова «ТЯГА»

Тянущая, движущая сила.

Предложения с «вектор тяги»

На данной странице приводится толкование (значение) фразы / выражения «вектор тяги», а также синонимы, антонимы и предложения, при наличии их в нашей базе данных. Мы стремимся сделать толковый словарь English-Grammar.Biz, в том числе и толкование фразы / выражения «вектор тяги», максимально корректным и информативным. Если у вас есть предложения или замечания по поводу корректности определения «вектор тяги», просим написать нам в разделе «Обратная связь».

• Теория
  • Грамматика
  • Лексика
  • Аудио уроки
  • Диалоги
  • Разговорники
  • Статьи
• Онлайн
  • Тесты
  • Переводчик
  • Орфография
  • Радио
  • Игры
  • Телевидение
• Специалистам
  • Английский для медиков
  • Английский для моряков
  • Английский для математиков
  • Английский для официантов
  • Английский для полиции
  • Английский для IT-специалистов
• О проекте
  • Реклама на сайте
  • Обратная связь
  • — Partners
  • NativeLib
  • OpenTran
  • English-Grammar
  • Synonymizer
• Словари
  • Испанский
  • Голландский
  • Итальянский
  • Португальский
  • Немецкий
  • Французский
  • Русский
• Содержание
  • Перевод
  • Синонимы
  • Антонимы
  • Произношение
  • Определение
  • Примеры
  • Транскрипция

Copyright © 2011-2021. All Rights Reserved.

Тема 2. Тяга, мощность и удельные параметры авиационных двигателей

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 (р_с=р_Н) формула тяги приобретает еще более простой вид

. (2.3)

2.3. Эффективная тяга силовой установки

Под эффективной тягой силовой установки Р_эфпонимают 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. ВеличинаР_эфравна тяге двигателяРза вычетом всех внешних сопротивлений, создаваемых самой силовой установкой.

По физическому смыслу Р_эфявляется 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 F_Н, F_вх и F_с.

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

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

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

, (2.5)

где иX_{тр } – 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 R_внопределим, 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 p_Н F_Ниp_сF_с– силы давления, приложенные к торцевым поверхностям выделенного участка струи;– равнодействующая сил давления, приложенных к боковой поверхности струи токаН–1–2–вх;R_вн – равнодействующая сил давления и трения, действующих на внутренние поверхности силовой установки (равная по модулю силе, действующей со стороны СУ на выделенный контрольный объем газа).

. (2.7)

Подставляя выражения R_нариз (2.6) иR_вниз (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.