Wprowadzenie do przedmiotu Teoria silników lotniczych

Transkrypt

1 Wprowadzenie do przedmiotu Teoria silników lotniczych Wykład nr 1 Rozwój i przegląd konstrukcji

2 Literatura Dzierżanowski i in. Turbiniowe silniki odrzutowe Gajewski Lesikiewicz: Przepływowe silniki odrzutowe Dzierżanowski i in. Turbinowe silniki śmigłowe i śmigłowcowe Stolarczyk, Wiatrek Teoria lotniczych silników turbinowych Orkisz: Wybrane zagadnienia z teorii turbinowych silników odrzutowych Muszyński, Orkisz: Modelowanie turbinowych silników odrzutowych 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 Literatura silniki tłokowe: Dzierżanowski P. i.in: Silniki Tłokowe z serii Napędy lotnicze, WKŁ. Warszawa 1981 Borodzik F.: Budowa silnika z serii Aeroklub polski szkolenie samolotowe, WKŁ Warszawa 1973 Ambrozik A.:Wybrane zagadnienia procesów cieplnych w tłokowych silnikach spalinowych, Wyd. Politechniki Świętokrzyskiej, Kielce 2003 Cheda W., Malski M.: Techniczny poradnik lotniczy, Silniki, WKŁ, Warszawa 1984

5 Silnik braci Wright

6 Pierwszy silnik lotniczy moc-12km Flyer Pierwszy lot samolotu Flyer 17 grudnia 1903

7 [km/h] prędkość dźwięku silniki tłokowe silniki tłokowe doładowane silniki odrzutowe Samoloty wyczynowe Samoloty wojskowe Maksymalne prędkości samolotów w latach

8 Silnik lotniczy w układzie rzędowym

9 Silnik lotniczy w układzie gwiazdy

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

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

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

13 Twórcy silników odrzutowych Sir Frank WHITTLE Dr Hans Joachim PABST von OHAIN

14 pierwszy lot 27 sierpnia 1939) Hans von OHAIN 1935 patent na silnik odrzutowy ze sprężarką odśrodkową Silnik HeS-3B o ciągu 5 kn (zastosowany w pierwszym samolocie odrzutowym He-178

15 Gloster E28/39 z silnikiem odrzutowym W1 oblot

16 Messerschmitt Me 262 pierwszy myśliwiec produkowany seryjnie (z dwoma silnikami odrzutowymi Jumo 004B)

17 Jan Oderfeld, Władysław Bernadzikiewicz, Józef Sachs Wirnik turbiny (patent nr ) Wieniec kierownic sprężarki Schemat turbiny Czynił on nieopisanie wiele hałasu, miotał imponujący język płomienia i dawał... bardzo mały ciąg. Jan ODERFELD Technika Lotnicza Nr 9, 1948

18 Silnik ASPIN I ciąg 197 dan ( ) 51)

19 Archip Michaylovich Lulka ( ) Patent A.M. Lulki dwuprzepływowego turbinowego silnika odrzutowego ( 1937 / 1941 )

20 Gyorgy Jendrassik ( ) Pierwszy w świecie turbinowy silnik śmigłowy CS-1 ( ) N e = 760 [kw] Dwusilnikowy samolot śmigłowy Varga RMI-1

21 Spadek jednostkowego zużycia paliwa kolejnych generacji silników dwuprzepływowych 100 % 80 jednoprzepływowy dwuprzepływowe (I) 60 dwuprzepływowe (III) dwuprzepływowe (II) śmiogłowenylatorowe (propfan)

22 Zmiany właściwości użytkowych wraz z rozwojem turbinowych silników odrzutowych Jednostkowe zużycie paliwa Ciąg jednostkowy c j kg/nh silniki jednoprzepływowe k j Ns/kg silniki jednoprzepływowe z dopalaczem silniki dwuprzepływowe z dopalaczem silniki dwuprzepływowe silniki jednoprzepływowe silniki dwuprzepływowe Rok produkcji Rok produkcji c B K j = k j B godzinowe lub sekundowe zużycie paliwa K ciąg silnika K = m m - masowe natężenie przepływu

23 Zmiany parametrów roboczych silnika π* s F110 JT10D V2500 CF6-50A PW2037RB RB CFM56-2 PW1120 TF39 M88 F404 RB199-3 F401 F100 TF JT9D-3 TF34 RB163 TF30-12 JT9-19 Olimp593 Mars45A J J52 J79-15 JT4A RB146R J73 J73D1 J rok T* 3 [K] PW1128 PW2037 M85 RB199-3 F110 V2500 CF6-50A F404 M88 PW1120 F100JT10D RB M53-R2 TF RB211-56CFM56-2 TF39 M53-2 TF41 TF34 Abur58 RB Olimp593 JT18D J RB211 JT9D-3 JT9-19 J52 RB163 J79-15 J73 JT4AJ73D1 J rok Silnik jednoprzepływowy Silnik dwuprzepływowy Silnik jednoprzepływowy z dopalaczem Silnik dwuprzepływowy z dopalaczem

24 Materiały konstrukcyjne stosowane w silnikach lotniczych kompozyty metaliczne [%] stal kompozyty ceramiczne nikiel tytan aluminium kompozyty

25 kompozyty metaliczne [%] stal nikiel kompozyty ceramiczne tytan MATERIAŁY KONSTRUKCYJNE aluminium kompozyty Tendencje i prognozy zastosowania różnych materiałów w konstrukcji silników

26 100 [%] hydrauliczne elektroniczne cyfrowe FADEC UKŁADY STEROWANIA Full Authority Digital Electronic Control Procentowy udział systemów regulacji silnika w latach

27 Zasada pracy silnika odrzutowego Reakcja Akcja

28 Ciąg silnika odrzutowego Źródłem siły ciągu jest przyrost pędu strumienia powietrza K= m(c V) 5 gdzie m - masowe natężenie przepływającego powietrza

29 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

30 Silniki odrzutowe pulsacyjne

31 Silnik rakietowy - na paliwo stałe - na paliwo ciekłe

32 SO-3 (ciąg 10 kn)

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

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

35 PEGASUS silnik do samolotów pionowego startu

36 Formy konstrukcyjne silników turbinowych śmigłowych i śmigłowcowych

37 Prop-Fan Łopaty śmigło-wentylatorów samolotu An-70

38 Unducted Fan UDF Engine Obniżenie zużycia paliwa o 20 30%

39 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 naddżwiękową [5].

40 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

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