TEÓRIA LETECKÝCH MOTOROV I....PRINCIP ČINNOSTI • Pri činnosti JpLTKM na zemi vstupuje vzduch...

PROUDOVÉ

MOTORY

Ing. Roman Gášpár

HISTORIE PROUDOVÝCH

MOTORŮ

Už v roku 120 pred naším letopočtom egyptský matematik a filozof HERON ALEXANDRIJSKÝ vo svojej knihe „Pneumatica“ popísal zariadenie, ktoré nazval Aeolipile, ktoré sa otáčalo na princípe reakcie vystupujúcich plynov z rotujúcej gule. Tento reaktívny stroj, nazvaný „HERONOVA GUĽA“, ktorý na princípe reakčnej plynovej turbíny premieňal tepelnú a tlakovú energiu na energiu mechanickú pozostával z kotla, v ktorom sa zohrievala voda a premieňala na páru.

HISTORIE PROUDOVÝCH

MOTORŮ

Heronova koule

HISTORIE PROUDOVÝCH

MOTORŮ

Čínske rakety na tuhé palivo

HISTORIE PROUDOVÝCH

MOTORŮ

Obr. 3 Parná turbína na pohon vŕtacieho zariadenia

HISTORIE PROUDOVÝCH

MOTORŮ

Parná plynová turbína italského Giovaniho Branca

HISTORIE PROUDOVÝCH

MOTORŮ

Dr. Hans Pabst von Ohain

HISTORIE PROUDOVÝCH

MOTORŮ

Projekt prvního německého leteckého turbokompresorového

motoru firmy Heinkel „HeS-3B“

HISTORIE PROUDOVÝCH

MOTORŮ

Projekt prvního německého leteckého turbokompresorového motoru firmy Heinkel „HeS-3B

HISTORIE PROUDOVÝCH

MOTORŮ • 27. srpna 1939 úspěšné vzlétlo první

proudové letadlo He-178 poháněné

proudovým motorem HeS-3B, který byl

zkonstruován německým konstruktérem

leteckých motorů Hansom von Ohainom.

HISTORIE PROUDOVÝCH

MOTORŮ

První proudové letadlo He-178

HISTORIE PROUDOVÝCH

MOTORŮ

První proudové letadlo He-178

HISTORIE PROUDOVÝCH

MOTORŮ

Řez prvního sériovo vyráběného německého JUMO-004

HISTORIE PROUDOVÝCH

MOTORŮ

Německé stíhací letadlo Me-262

HISTORIE PROUDOVÝCH

MOTORŮ

Sir Frank Whittle

HISTORIE PROUDOVÝCH

MOTORŮ • Frank Whitley jako první ve světe v roku 1935

patentoval princip leteckého turbokompresorového motoru.

• Jeho první navrhnutý letecký turbokompresorový motor W.1X byl prvýkrát spuštěn 14. prosince 1940.

• 15. 5.1941 motor W.1 s tahem 3,8 kN poháněl letadlo E.28/39, které se v Granwell o 19 hod. 40 min. vzneslo a absolvovalo 7 minutový let.

• Letadlo dosáhlo rychlost 545 km/h.

HISTORIE PROUDOVÝCH

MOTORŮ

První anglický proudový motor F. Whittleho W-1

HISTORIE PROUDOVÝCH

MOTORŮ

Schéma motora W-1

PRINCIP PROUDOVÉHO MOTORU

PRINCIP PROUDOVÉHO MOTORU

• Spaľovaním paliva sa uvoľňuje teplo Q, čím

sa zvyšuje teplota plynu z teploty „T1“ na

teplotu „T2“, zväčšuje sa objem plynu z „V1“

na „V2“ a zvyšuje sa rýchlosť prúdenia plynu z

„c1“ na „c2“.

m1 = m2 [kg.s-1];

T2 T1 [K];

V2 V1 [m3];

c2 c1 [m.s-1].

PRINCIP PROUDOVÉHO MOTORU

• Privedené teplo „Q“ sa premieňa na:

• mechanickú prácu v plynovej turbíne motora WT;

• kinetickú energiu vystupujúceho plynu EK.

U leteckých motorov s priamou reakciou sa urýchľuje relatívne malá hmotnosť plynu (1 až 200 kg.s-1) na veľkú rýchlosť vystupujúceho plynu c2 = 500 až 900 m.s-1. Tento typ leteckého motora je vhodný pre vysoké rýchlosti letu.

TYPICKÉ ŘEZY

0 – neovplyvnená oblasť atmosféry pred JpLTKM,

0 – 1 vstup do JpLTKM,

1 – 2 kompresor JpLTKM,

2 – 3 hlavné spaľovacia komora JpLTKM,

3 – 4 plynová turbína JpLTKM,

4 – 5 výstupná sústava JpLTKM,

6 – neovplyvnená oblasť atmosféry za JpLTKM.

TEPELNÝ OBĚH

Ideálny tepelný obeh

PRINCIP ČINNOSTI

• Pri činnosti JpLTKM na zemi vstupuje vzduch

do kompresora cez vstupné ústrojenstvo

účinkom podtlaku, ktorý vzniká jeho činnosťou.

• Privedený vzduch sa v kompresore stlačuje

pričom sa zvyšuje jeho tlak a teplota

a zmenšuje sa jeho objem.

VSTUPNÉ ÚSTROJÍ

• Účel:

Vstupná sústava leteckých lopatkových motorov

(LLM) zabezpečuje prívod potrebného množstva

vzduchu do motora a premenu kinetickej energie

vzduchu vstupujúceho do kompresora na tlakovú

(potenciálnu) energiu, čo umožňuje dosiahnuť

maximálny efektívny ťah pohonnej jednotky pri

zachovaní jej stabilnej a spoľahlivej práce.

VSTUPNÉ ÚSTROJÍ

Podzvukové vstupné ústrojenstvo LTKM pri M=0

KOMPRESOR

• Účel kompresorov

Kompresor je zariadenie, ktoré zabezpečuje

stlačovanie vzduchu a jeho dodávku v

požadovanom množstve do spaľovacej

komory leteckého turbokompresorového

motora (LTKM) pre zabezpečenie

kontinuálneho procesu spaľovania paliva.

ROZDELENÍ KOMPRESORŮ

• Podľa smeru vstupu vzduchu:

- Osový (axiálny);

- Radiálny (odstredivý) - jednostranný;

- obojstranný;

- Diagonálny.

- Podľa počtu stupňov:

- Jednostupňové;

- Dvojstupňové;

- Viacstupňové.

RADIÁLNY KOMPRESOR

Rez odstredivého kompresora

PARAMETRE ODSTREDIVÝCH

KOMPRESORŮ

Typické rezy odstredivého kompresora

PARAMETRE ODSTREDIVÝCH

KOMPRESORŮ

Priebeh zmeny parametrov vzduchu v odstredivom kompresore

OSOVÝ KOMPRESOR

Osový (axiálny) kompresor LTKM

OSOVÝ KOMPRESOR

Zmena parametrov prúdu vzduchu v osovom kompresore

OSOVÝ KOMPRESOR

Rez osemstupňového dvojrotorového osového (axiálneho)

kompresora LTKM (R-13F-300)

CHARAKTERISTIKA KOMPRESORA

Tvar univerzálnej charakteristiky kompresora

PRINCIP ČINNOSTI

• Stlačený vzduch vstupuje do hlavnej

spaľovacej komory (HSK) kde sa zmiešava

s rozstrekovaným palivom a vytvára zmes

paliva a vzduchu, ktorá sa pri spúšťaní

motora zapaľuje zapaľovačmi a kontinuálne

horí pri takmer konštantnom tlaku.

• V dôsledku spaľovacieho procesu v HSK

prudko narastá teplota plynu a jeho entalpia.

SPALOVACÍ KOMORA

Účel:

• Hlavná spaľovacia komora (HSK)

zabezpečuje vytvorenie palivo-vzduchovej

zmesi a jej kontinuálne spaľovanie počas

všetkých režimov činnosti motora a letu

lietadla.

• Je to miesto prívodu energie do motora.

SPALOVACÍ PROCES

Princíp činnosti spaľovacej komory LTKM

SPALOVACÍ PROCES

Princíp činnosti spaľovacej komory LTKM

KONSTRUKCE

Časti rúrkovej hlavnej spaľovacej komory

SPALOVACÍ PROCES

Priebeh parametrov plynu pri prietoku v hlavnej spaľovacej

komore

SPALOVACÍ PROCES

Priebeh tepôt v plamenci v infračervenom spektre

SPALOVACÍ PROCES

Charakter prúdenia v prstencovej spaľovacej komore

PRINCIP ČINNOSTI

• Plyn s vysokou teplotou a tlakom prechodom cez usmerňovacie a rotorové lopatky expanduje pričom dochádza k premene tepelnej a tlakovej energie na kinetickú energiu a na mechanickú prácu v rotore

plynovej turbíny, ktorá je spojená s rotorom kompresora a zabezpečuje jeho pohon.

PLYNOVÁ TURBÍNA

• Plynová turbína je tepelný stroj, v ktorom

dochádza k premene tepelnej a tlakovej

energie plynu na kinetickú energiu

a mechanickú prácu s veľmi vysokou

účinnosťou.

• K premene energie dochádza v kanáloch,

ktoré vytvárajú nepohyblivé lopatky a rotujúce

lopatky.

PRINCIP ČINNOSTI

Stupeň akčnej a reakčnej plynovej turbíny

STUPEŇ PLYNOVEJ TURBÍNY

Vľavo akčná, vpravo reakčná turbína v T-s diagrame

PLYNOVÉ TURBINY

Dvojstupňová plynová turbína motora R - 29 - 300 a motora R -

11F - 300

PLYNOVÉ TURBINY

Schéma dvojstupňovej plynovej turbíny LTKM

CHLAZENÍ PLYNOVÉ TURBÍNY

Tepelné a mechanické namáhanie lopatky

CHLAZENÍ PLYNOVÉ TURBÍNY

Tepelne poškodená rotorová lopatka plynovej turbíny

CHLAZENÍ PLYNOVÉ TURBÍNY

Prúdenie chladiaceho vzduchu v stupni plynovej turbíny LTKM

CHLAZENÍ PLYNOVÉ TURBÍNY

Vývoj chladiacich rotorových lopatiek plynových turbín LTKM

CHLAZENÍ PLYNOVÉ TURBÍNY

Chladenie plynovej turbíny LTKM

VÝSTUPNÉ ÚSTROJÍ

Výstupná sústava LTKM zabezpečuje:

- odvod plynov z motora do atmosféry,

- premenu tepelnej a tlakovej energie plynu na

kinetickú energiu plynu,

- usmernenie výstupných plynov do

požadovaného smeru,

- reguláciu tlakových pomerov na plynovej

turbíne.

VÝSTUPNÉ ÚSTROJÍ

Priebeh zmeny parametrov u výstupného ústrojenstva s podzvukovou

dýzou

VÝSTUPNÉ ÚSTROJÍ

Testovanie hranatej nadzvukovej výstupnej dýzy LTKM

REVERZACE TAHU

Reverzačné zariadenie za výstupnou dýzou LTKM motora Pratt &

Whitney TF-33 lietadla C-141 Starlifter

REVERZACE TAHU

Reverzačné zariadenie za výstupnou dýzou LTKM pri pristáti

lietadla

OTÁZKY A

DISKUZE