Teoria silników lotniczych Wykład wprowadzający Studia podyplomowe

Transkrypt

1 Teoria silników lotniczych Wykład wprowadzający Studia podyplomowe Robert JAKUBOWSKI Pok. 342A TEL Strona

2 Literatura Balicki i in. Lotnicze silniki Turbinowe, część I II, IL DzierŜanowski i in. Turbinowe silniki odrzutowe, WKŁ Gajewski Lesikiewicz: Przepływowe silniki odrzutowe WNT DzierŜanowski i in. Turbinowe silniki śmigłowe i śmigłowcowe WKŁ Orkisz: Wybrane zagadnienia z teorii turbinowych silników odrzutowych Muszyński, Orkisz: Modelowanie turbinowych silników odrzutowych, IL Antas, Wolański: Obliczenia termogazodynamiczne lotniczych silników turbinowych,

3 Literatura c.d. Oates: Aerothermodynamics of Gas Turbines and Rocket Propulsion Oates: Aircrafts Propulsion System Technology and Design Oates: Aerothermodynamics of Aircraft Engine Components Mattingly: Airctaft Engine Design Kerrebrock: Aircraft Engines and Gas Turbines Coumpsty: Jet Propulsion A Simple Quide to the Aerodynamic and Thetmodynamic Design and Performanece of Jet Engines i in.

4 Pierwszy silnik do samolotu moc-12km Lot braci Wright, 17 grudnia 1903 roku, Kitti Hawk, Floryda

5 Silnik lotniczy chłodzony powietrzem W 1908 r bracia Louis i Laurent Seguin zaprojektowali i wyprodukowali silnik chłodzony powietrzem

6 Silniki tłokowe W układzie rzędowym cylindrów W układzie gwiazdowym cylindrów

7 Doładowanie silnika zwiększenie zakresu mocy na wysokości Połowa lat 30-ych ubiegłego wieku początek silników doładowanych w lotnictwie Przed II WŚ pojawiły się silniki doładowane ze spręŝarką dwubiegową W latach 40-ych ubiegłego wieku pojawiły się silniki ze spręŝarką dwustopniową i chłodzeniem pośrednim Silniki turbodoładowane P H Obl Silnik ze spręŝarką dwubiegową Silniki doładowany Silniki niedoładowany H

8 R4360 największy lotniczy silnik tłokowy skonstruowany w czasie drugiej wojny światowej (moc 3000 KM, układ poczwórnej gwiazdy)

9 Największy tłokowy silnik lotniczy Lycoming 7755 (1944 rok) 9 rzędów po 4 cylindry chłodzone wodą Prawie 127 dm 3 pojemności skokowej KM mocy Wymiary 3m długości, 1,5m średnica Waga 2740 kg

10 Silnik: 9 cylindrów 300 KM moc startowa SpręŜarka umoŝliwia utrzymanie poziomu mocy do 1800 m Samoloty: PZL 101- Wilga PZL Gawron Jak-12A AI 14 R

11 Silnik: 9 cylindrów 860 kw moc startowa SpręŜarka umoŝliwia utrzymanie poziomu mocy do 1500 m Samoloty: An 2 M 18 PZL M-24 Super dromader DC-3 Dakota ASz 62 IR

12 Nowa koncepcja napędu F = mɺ c mɺ V spalin spalin powietrza lotu Sir Frank WHITTLE Dr Hans Joachim PABST von OHAIN

13 Pierwszy latający odrzutowiec Henri Marie Coanda w 1910 r zbudował samolot COANDA 1910, do którego napędu uŝył silnika pracującego na zasadzie odrzutu

14 Silnik odrzutowy Secondo Campini W 1931 roku Secondo Campini przedstawił do Ministerstwa Sił Powietrznych propozycję budowy napędu odrzutowego termojet do samolotu, a 27 sierpnia 1940 roku odbył się pierwszy lot prototypu Caproni Campini CC-2 N.1

15 Dr Hans von OHAIN twórca pierwszego latającego silnika odrzutowego 1935 patent silnika odrzutowego 1939 silnik HeS-3B o ciągu 5 kn lot samolotu lot samolotu He-178 z silnikiem HeS-3B

16 Sir Frank Whittle pierwszy patent silnika odrzutowego 1930 patent silnika odrzutowego 1937 prototyp W1 o ciagu 4 kn lot samolotu Gloster Meteor E28/39 z silnikiem W1 1. Axial compressor casing 2. Intake 3. Compressor body 4. Compressor blades 5. Stator blades 7. Centrifugal compressor 8. Compressor outlet 9. Elbow 10. Combustion chambers 11. Fuel injector 13. Turbine disk 14. Turbine blades 15. Stator blades 16. Shaft 17. Divergent nozzle ring.

17 Pierwszy silnik odrzutowy produkowany seryjnie - Jumo 004B Anzelm Franz twórca projektu silnika o przepływie osiowym 1944 poczatek masowej produkcji silnika Jumo-004 o ciagu Pierwszy myśliwki samolot odrzutowy Messerschmit Me 262

18 Pierwszy silnik turbośmigłowy Gyorgy Jendrassik patent turbinowego silnika śmigłowego Cs Max Mueller projekt turbinowego silnika śmigłowego wdroŝonego do produkcji

19 Silnik dwuprzepływowy sposób na oszczędzanie paliwa 1936 Frank Whitle patent silnika dwuprzepływowego 1941 Arkhip Mikhailovich Lyulka koncepcja silnika dwuprzepływowego odrzutowego z mieszaniem strumieni w dyszy wylotowej Daimler- Benz DB pierwszy silnik pracujący na stanowisku 1951 Aspin I Turbomeca o ciągu 197 dan RB.80 Conway i pierwszy silnik dwuprzepływowy uŝywany seryjnie

20 Silniki odrzutowe strumieniowe X-43A M=6.83 ( ) Silnik HYPOSED III 7,6 Ma Pojazd X-43A osiągnął z silnikiem strumieniowym prędkość 9,6 Ma

21 Silniki odrzutowe pulsacyjne

22 Silnik rakietowy: - na paliwo ciekłe - na paliwo stałe K = mɺ c w yl

23 Napęd jonowy (plazmowy) Napęd jonowy jest cichy, czysty i bardzo wydajny. Czynnikiem roboczym jest silnie zjonizowany gaz (ksenon) Silnik cechuje się duŝym ciągiem jednostkowym (prędkość wypływających jonów 35 km/s) jednak małą siłą ciągu ze względu na małą masę czynnika roboczego Jest on znacznie bardziej efektywny w przestrzeni kosmicznej od innych zespołów napędowych

24 Silnik turbinowy jednoprzepływowy RD 10

25 Silniki SO-3/schemat konstrukcyjny

26 Odrzutowy silnik jednoprzepływowy 1. wlot, 2. spręŝarka niskiego ciśnienia, 3. spręŝarka wysokiego ciśnienia, 4. komora spalania, 5. zespół turbin i dysza wylotowa, 6. część gorąca silnika, 7. turbina silnika, 8 dyfuzor wlotowy do komory spalania, 9. część zimna silnika, 10. strumień powietrza na wlocie do silnika

27 Schematyczne przedstawienie silnika wl 1 1a 2 3 3a 4 5 SPRĘśARKA NC TURBINA WC SPRĘśARKA WC TURBINA NC

28 Ciąg: Z dopalaczem: 105,7 kn, bez dopalacza 65 kn

29 Dwuprzepływowy silnik turbinowy F404F404-GE GE--400 spręŝ π=25 stopień podziału strumienia µ=0.34

30 Sterowanie wektorem ciągu

31 Odwracacze ciągu skrócenie drogi hamowania

32 PEGASUS silnik do samolotów pionowego startu

33 Dwuprzepływowy silnik odrzutowy V2500 Ciąg: od: 97 kn, do 145 kn

34 Silnik dwuprzepływowy o duŝym stopniu dwuprzepływowości CFM 56 wentylator spręŝarka niskiego ciśnienia spręŝarka wysokiego ciśnienia zespół turbin komora spalania

35 Turbinowy silnik śmigłowy

36 Napędy typu propfan Łopaty śmigło-wentylatorów samolotu An-70 średnica 4,5 m Moc startowa 4x10300 kw ZuŜycie paliwa na poziomie 30 % niŝszym niŝ porównywalne samoloty o napędzie odrzutowym

37 Turbinowy silnik śmigłowcowy

38 Śmigłowce NAPĘD dwa silniki PZL 10W, moc startowa 900 kw, moc krótkotrwała 1150 kw. Śmigłowiec PZL W-3A Sokół prędkość maksymalna 260 km/h, 38 pułap 6000 m

39 Unducted Fan UDF Engine ObniŜenie zuŝycia paliwa o 20 30%

40 Silniki o zmiennym obiegu termodynamiczny a ) b ) Rys.1 Silnik GE-23 a) z nastawami dla pracy w warunkach lotu z prędkością poddźwiękową, b) z nastawami dla pracy w warunkach lotu z prędkością naddŝwiękową [5].

41 Silnik samolotu SR 71 Black Bird

42 Podział silników lotniczych ze względu na sposób wytwarzania ciągu Silniki lotnicze O działaniu bezpośrednim O działaniu pośrednim Silniki odrzutowe Silniki samolotów śmigłowych i śmigłowcowych Przepływowe silniki odrzutowe Silniki rakietowe Tłokowe Turbinowe silniki śmigłowe i śmigłowcowe Turbinowe silniki odrzutowe Pulsacyjne Strumieniowe

43 Obszary stosowalności podstawowych typów silników lotniczych H km Turbinowy śmigłowy 10 Tłokowy Turbinowy odrzutowy Silnik rakietowy Silnik strumieniowy Turbinowy odrzutowy z dopalaczem Ma