Конструкции газотурбинных установок - Шварц В.А.
Скачать (прямая ссылка):
6. Конструкция заметно проще, чем поршневого двигателя — число рабочих элементов двухвальной ГТУ в 4—6 раз меньше, чем у шестицилиндрового карбюраторного двигателя. Режим горения у ГТУ неизменный, давление невысокое, а также отсутствуют возвратно-поступательные движущиеся массы, что обеспечивает спокойную работу двигателя на любых числах оборотов. Отсутствие крутильных колебаний благоприятно сказывается на работе трансмиссии.
7. Большой межремонтный пробег, который обеспечивается вследствие устранения трущихся частей и малыми нагрузками на подшипники. Современные авиационные и транспортные ГТУ по своему ресурсу зачастую превосходят поршневые двигатели того же назначения. Межремонтный ресурс в 5000 ч — далеко не предельный.
8. Обслуживание проще, нежели поршневого двигателя. В установке отсутствуют или упрощены ряд систем, требующих 106
постоянного наблюдения — система водяного охлаждения с радиатором, вентилятором, водяным насосом; постоянно действующая система зажигания (в ГТУ имеется только запальное устройство, включаемое при пуске); система топливоприготов-ления с карбюратором (топливный насос, форсунки и органы регулирования ГТУ хотя и сложнее, но требуют меньшего ухода).
9. Простои газотурбинного автомобиля при ремонтах меньше, во-первых, из-за увеличения межремонтного пробега, во-BTOpbix1 из-за упрощения процесса ремонта вследствие сокращения числа рабочих элементов двигателя и уменьшения их массы — установка благодаря небольшой массе может быть легко демонтирована и ремонт может выполняться в мастерской.
10. Выпускные газы ГТУ нетоксичны; вследствие большого избытка воздуха отсутствует окись углерода, они не имеют цвета н запаха, поэтому их можно использовать для обогрева кузова в зимнее время.
11. Пуск двигателя при низкой температуре воздуха практически не отличается от нормального, так как в установке нет трущихся деталей и нет необходимости в разогреве масла. Подача масла на подшипники при правильно выбранной его вязкости обеспечивается при любой температуре атмосферного воздуха. Время приема нагрузки определяется только термическими напряжениями в деталях независимо от температуры масла.
12. Расход масла в десятки раз меньше, чем в поршневых двигателях, поскольку в ГТУ меньше подшипников, отсутствуют трущиеся детали и исключен непосредственный контакт между маслом и горячим газом — благодаря этому масло в процессе работы не окисляется и не загрязняется.
13. Малая масса и размеры газотурбинных двигателей наряду с возможностью получения большой мощности в одном агрегате и дистанционным управлением позволяют использовать их на большегрузных многоприводных автопоездах с активными прицепами. Поскольку в таких поездах применяют электротрансмиссии, наиболее удобным приводом генератора служит одновальная ГТУ — более простая и надежная, чем ГТУ со свободной силовой турбиной. Так, американский автопоезд высокой проходимости грузоподъемностью 150 г, построенный фирмой Ле Турно, состоит из ведущего автомобиля и 11 прицепных платформ — двух платформ с двигательными установками и девяти грузовых. На ведущем автомобиле имеется одна одновальная ГТУ мощностью 1170 л. с. модели «Сатурн» фирмы Солар, приводящая в движение генератор мощностью 600 квт\ на двух платформах с двигательными установками смонтировано по два таких же агрегата. Таким образом, на автопоезде установлены пять газотурбинных установок с генераторами общей мощностью
107
3000 квт, питающими 54 электродвигателя, встроенных во все колеса поезда (диаметр колеса более 3 м).
ГТУ простого цикла со свободной силовой турбиной имеют следующие недостатки:
1. Высокий удельный расход топлива при максимальной мощности и особенно на частичных нагрузках и холостом ходу.
2. Худшую, чем у поршневых двигателей, приемистость — при нажатии на педаль подачи топлива рост мощности и увеличение числа оборотов газотурбинного двигателя запаздывает на несколько секунд по отношению к положению указанной педали.
3. Невозможность торможения двигателем из-за отсутствия механической связи между силовой турбиной и компрессором.
4. Большую пусковую мощность, требующую аккумуляторных батарей повышенной емкости.
5. Высокую окружную скорость ротора, что требует тщательной балансировки элементов, а также применения понижающих редукторов (основного и привода вспомогательных механизмов) с большими передаточными отношениями.
6. Большой объем выпускных газов, во много раз превосходящий объем выпускных газов поршневого двигателя; этим усложняется конструкция воздухозаборных и газоотводящих патрубков.
7. Турбинное облопачивание требует применения дефицит-' ных высоколегированных сплавов.
Первые три недостатка являются принципиальными органическими свойствами ГТУ простого цикла со свободной силовой турбиной, препятствующими широкому внедрению таких установок в качестве автомобильных двигателей; остальные недостатки не служат определяющими, хотя и способствуют усложнению и удорожанию агрегата.
Рассмотрим конструктивные мероприятия, направленные на устранение первых трех недостатков.
