Конструкции газотурбинных установок - Шварц В.А.
Скачать (прямая ссылка):
11 000 в минуту, на максимальной мощности 22 000 в минуту).
Одним из действенных способов улучшения приемистости служит повышение числа оборотов холостого хода с тем, чтобы юкратить разрыв между числом оборотов турбокомпрессора на холостом ходу и на максимальной мощности. Так, в двигателе 2S/140 фирмы Ровер эти значения составляют соответственно-40 000 и 65 000 в минуту. Для сокращения расхода топлива на холостом ходу, как указывалось выше, в этом двигателе использованы поворотные лопатки на входе в компрессор и поворотные сопла радиальной турбины высокого давления — с их помощью и достигается высокий уровень числа оборотов холостого хода.
В двигателях с поворотными соплами турбины низкого давления малый расход топлива на холостом ходу обеспечивают прикрытием сопел на этом режиме. Температура газа перед турбиной поддерживается на высоком уровне, а числа оборотов турбокомпрессора снижаются до минимума. При разгоне двигателя сопла резко открываются, противодавление в турбокомпрессоре падает и располагаемый теплоперепад на турбине высокого давления значительно возрастает. Это приводит к быстрому набору чисел оборотов турбокомпрессором. Время набора чисел оборотов от холостого хода до максимальных в двигателе CR-2A фирмы Крайслер составляет 1,5 сек.
Метод повышения приемистости двигателя путем увеличения теплоперепада на компрессорной турбине используется и в двигателях с фиксированными соплами: в момент разгона открывается обводной клапан, перепускающий газ мимо силовой турбины непосредственно в выпускной патрубок. Такими клапанами оборудованы двигатель 502-10F фирмы Боинг для гоночного автомобиля «Кертис 500D» (время разгона — 3 сек), двигатели французских фирм Соцема, Турбомека и др.
Двигатель 704 фирмы Форд, работающий по сложному циклу, вследствие малого удельного расхода воздуха характеризуется небольшими размерами роторов. Кроме того, из условия получения максимальной экономичности число оборотов -турбокомпрессора высокого давления поддерживается на постоянном уровне на всех нагрузках. Таким образом, для быстрого набора мощности необходимо придать ускорение только небольшому
121
по массе ротору компрессора низкого давления. Этим достигается хорошая приемистость двигателя.
Невозможность торможения двигателем является принципиальным недостатком автомобильной ГТУ. Удовлетворительные тормозные характеристики автомобиля, снабженного газотурбинным двигателем, могут быть обеспечены или путем установки дополнительных тормозных устройств в пределах шасси, или специальными мероприятиями в пределах двигателя.
В качестве тормозных устройств автомобиля, компенсирующих отсутствие тормозного момента двигателя, могут быть усиленные колесные тормоза с эффективным воздушным охлаждением, центральный трансмиссионный тормоз (десятитонный
Рис. 76. Легковой автомобиль с ГТУ мощностью 100 л. с. фирмы Соцема —
Грегуар:
1 — воздушный фильтр; 2 — компрессор; 3 — стартер; 4 — топливный насос; 5 — камера сгорания; 6 — турбина; 7 — выпускная труба; 8 — редуктор; 9 и 10 — карданная передача; 11 — фрикционная муфта; 12 — коробка передач с электромагнитным управлением; 13 — электромагнитный тормоз; 14 — главная передача
грузовик с двигателем фирмы Ляффли имеет трансмиссионный многодисковый тормоз с пневматическим приводом) и различные электромагнитные тормоза, в том числе замедлители на токах Фуко (легковой автомобиль с двигателем фирмы Соцема — Грегуар, рис. 76).
Весьма эффективным оказался способ торможения, примененный фирмой Боинг при испытаниях 31-тонного автопоезда с газотурбинным двигателем 502-2 мощностью 175 л. с.: перед
длительным спуском включалась передача заднего хода и силовая турбина, приводимая от трансмиссии, начинала вращаться в обратном направлении. При высоких числах оборотов турбокомпрессора тормозящее действие силовой турбины оказывалось настолько большим, что автопоезд мог быть остановлен на 11%-ном уклоне, а затем начал движение в обратном направлении. Затруднения при таком способе торможения вызывает включение задней передачи при движении автомобиля вперед, но при применении коробки скоростей с планетарной передачей это можно осуществить. Недостатком этого метода
122
является значительная затрата горючего, так как для эффективного торможения нужно поддерживать высокие числа оборотов •турбокомпрессора.
В двигателях с поворотными сопловыми лопатками турбины лизкого давления торможение обеспечивается при повороте сопел в сторону, противоположную вращению силовой турбины. ¦Угол поворота лопаток от их оптимального состояния до поло-жжения «торможение» составляет около 100°. Так же, как и в предыдущем случае тормозной момент повышается с увеличением чисел оборотов турбокомпрессора, что связано с дополнительным расходом топлива.
Компрессор двигателя может быть использован для гашения .мощности торможения. Такой способ представляется наиболее целесообразным, так как мощность, потребляемая компрессором, примерно в 2 раза выше мощности на валу силовой турбины при расчетном режиме ее работы и, очевидно, в еще большее число раз выше мощности турбины с поворотными соплами при работе в режиме «торможение». Кроме того, при гашении мощности компрессором подача топлива к форсункам прекращается.
