Исследовать панель на двери. Слайд открыть защелку и загляните внутрь. Теперь Вы можете получить доступ к этой трибуны. Посмотрите через окуляр, чтобы увидеть три сообщения. Затем откинуть круговые окна, чтобы найти элемент, который решает загадку. Вот решения: Сила полета, а знания - перо Бедные меня, богатые не нужно мне - ничего Мое лицо молчит без моих рук - часы Вы получите богато окно для неприятностей Посмотрите на поле в инвентаре. Спин диск в передние защелки, чтобы разблокировать коробку и выньте объектив. Это будет прикреплен к окуляру и позволяют заглянуть внутрь близлежащего замочную скважину. Вращайте диски, пока все три тумблеры не светиться. Вам просто нужно, чтобы спина одного из двух левых циферблатами, пока обе левые тумблеры не светиться, и то же самое для правой стороны. Внутри, место пирамиду на треугольные формы на столе. Вы получите эмблему. Поместите эмблему в пустой слот на груди изображение вооружений на стене. Затем поверните вращающихся частей, чтобы соответствовать образу выше Посмотрите на панель на стене. Переместите ползунки, чтобы положениях, показанных к власти на машине. Затем переверните большой переключатель на столе. Флип все четыре переключателя и нажмите кнопку внутри этой машины, чтобы открыть его. Спин левую ручку, пока лампа в фоновом режиме не включится. Затем закрутить правильный диск, пока зеленый сигнал не соответствует черный. Это откроет портал. Посмотрите на эту нечетную ручку на стороне центральной таблице. С одной стороны, тянуть этот рычаг назад. С другой, разблокировать защелку внизу. Откройте ящик и возьмите деревянную шестерню. Поместите шестерню в углубление в центре верхней таблице. Спин, пока церковь не выскакивает из таблицы. Посмотрите на пол, чтобы найти плитку, с налета, который читает костер. Возьмите сферу внутри. Посмотрите на сфере. Поверните шар с ног на голову в его колыбели, а затем вращать его, пока он не открывает. Возьмите магнит изнутри. Вернуться к столешнице, найти это здание, и крутите колесо, пока не откроется маленькая дверь. Просмотр с окуляром. Потяните хвост змеи, чтобы сделать ступенчатый корпус появляются. Спин три сегмента, пока не алмазы выстраиваются в очередь, как в примере выше. Нажмите кнопку на открытых головы змеи, чтобы сделать его открыть рот. Возьмите магнит изнутри. Посмотрите на эту машину. С селектором на первой букве, поворот циферблата 9 и 8, чтобы выделить букву p. Затем переместите селектор на второй слот буквы, и крутить диски 9 и 2 для Y. Переместите селектор в слот третьей буквы, и твист набирает 2 и 5 для R. Переместите селектор в четвертом интервале буквы, и твист набирает 1 и 6 для E. Возьмите деревянный резной арки. Поместите арку на столе здесь. Затем поверните его и использовать окуляр, чтобы зайти внутрь. На трех столпов вы найдете пару точек. Держите их двумя пальцами, чтобы раскрыть картину. Сделайте это для всех трех, и сделать их к сведению. Нарисуйте все три модели на центральной панели, чтобы три партии письменной форме появляются. Когда все три есть, появится новая структура. Посмотрите на эту задней панели через окуляр, чтобы увидеть буквы компас, проведенной от формы. Вы можете нажать на кнопку в центре, чтобы вращать руки и перетащить фигуры в середине. Используйте это, чтобы завершить компас, как выше. Возьмите деревянную модель кусок изнутри. Открыть ящик и возьмите модель циферблат. Но также отметить, символы на крошечные бляшки. Найти и отметить эти символы тоже. Поверните видоискатель в этой части структуры, так что строки и столбца матч один набор символов вы видели на крошечные бляшки. Затем дважды нажмите на видоискателе, чтобы увидеть линейку созвездий на графике. Запишите оба из них, которые вы можете увидеть ниже. Получили их? Затем вернуться к передней поверхности этой структуры. Используйте магниты, чтобы толкать и тянуть четыре алмазов, так что вы подходите макеты, показанные на созвездия диаграмм. Если вы положите обе магниты на той же линии, алмаз будет двигаться к центру. Самый простой способ сделать это, чтобы начать снизу, так что вы закончите на самом верху иконы, которая находится в середине на обеих диаграммах. После соответствует одну диаграмму, один из защелок откроется. Повторите процесс для другой схеме, чтобы открыть второй защелки, а затем дверь. Возьмите кусок изнутри.
Включаю высоковольтный генератор, и легкий серебристый аппарат под тихое шуршание коронного разряда поднимается над столом. Выглядит это совершенно фантастически, и я начинаю понимать, почему в интернете встречаются самые удивительные объяснения этому явлению. Каких только версий здесь не встретишь — от привлечения эфирной физики до попыток объединить электромагнитное и гравитационное взаимодействия. «Популярная механика» попыталась внести ясность в этот вопрос.
Конструкция ионолета
В качестве ионолета мы решили построить простейшую конструкцию. Наш аппарат — асимметричный конденсатор, верхний электрод которого представляет собой тонкий медный провод, а нижний — пластинку из фольги, которая натянута на рамку, склеенную из тонких деревянных (бальсовых) планок. Расстояние между верхним проводом и фольгой составляет порядка 30 мм. Очень важно, чтобы фольга огибала планки и не имела острых «ребер» (иначе может возникнуть электрический пробой).
К полученному конденсатору мы подключили высоковольтный генератор, изготовленный из модифицированного блока питания бытового ионизатора воздуха с напряжением 30кВ. Положительный вывод — к верхнему тонкому проводу, отрицательный — к пластинке из фольги. Поскольку аппарат лишен системы управления и стабилизации, мы привязали его тремя капроновыми нитями к столу. После включения напряжения он оторвался от поверхности и завис над столом, насколько позволяла привязь.
Раму ионолета мы построили из тонких планок бальсы, склеив их цианакрилатным клеем. Для «обшивки» стенок (второго электрода) использовали тонкую алюминиевую фольгу, натянутую на раму (треугольную в плане, со стороной около 200 мм) шириной 30 мм. Обратите внимание, чтобы фольга не имела острых граней и плавно огибала планки, иначе напряженность электрического поля у поверхности будет очень высоким, что может привести к пробою. Верхний электрод мы выполнили из тонкой медной проволоки сечением 0,1 мм 2 (использовалась намоточная проволока со снятой изоляцией) — на ней при подаче высокого напряжения возникает коронный разряд. Верхний электрод (положительный) отстоит от нижнего (отрицательного) на расстояние около 3 см. Ионолет мы прикрепили к столу капроновыми нитями, чтобы он не летал бесконтрольно по всему помещению.
История вопроса
В 1920-х годах американский физик Томас Таунсенд Браун в процессе экспериментов с рентгеновскими трубками Кулиджа наткнулся на любопытный эффект. Он обнаружил, что на асимметричный конденсатор, заряженный до высокого напряжения, действует некая сила, которая даже способна поднять такой конденсатор ввоздух. На свой аппарат Браун 15 ноября 1928 года получил британский патент №300311 «Метод получения силы или движения». Эффект возникновения такой силы назвали эффектом Бифельда-Брауна, поскольку Пол Альфред Бифельд, профессор физики в Университете Денисона в Гранвилле (Огайо), помогал Брауну в его экспериментах. Сам изобретатель верил в то, что он открыл способ с помощью электричества влиять на гравитацию. Позднее Браун получил еще несколько патентов, но в них какое-либо влияние на гравитацию уже не упоминалось.
В таком виде эта история встречается в интернете почти повсеместно — в статьях многочисленных непризнанных изобретателей «антигравитационных аппаратов» и «космических кораблей будущего». Но ведь наш ионолет действительно летает!
Силовая установка
В качестве силовой установки (высоковольтного генератора) мы использовали блок питания (БП) от бытового ионизатора воздуха с напряжением около 30 кВ. Поскольку у нашего ионизатора был выведен на высоковольтный электрод только один контакт, нам пришлось разобрать корпус, извлечь сам блок питания и подсоединить оба вывода. После этого мы аккуратно поместили БП в подходящую по размерам коробку и для безопасности залили парафином. Вместо БП можно использовать блок питания старого монитора (ЭЛТ).
Почему он летает
На самом деле для объяснения принципа не требуется привлечения механизмов неизвестной современной физике «электрогравитации». Как пояснил «Популярной механике» доцент кафедры общей физики Московского физико-технического института (МФТИ) Юрий Маношкин, все дело в ионизации воздуха: «В данном случае напряженность поля у одного из электродов — верхнего тонкого провода — выше, там возникает коронный разряд, ионизующий воздух. Ионы разгоняются в электрическом поле конденсатора по направлению ко второму электроду, создавая реактивную тягу, — образуется так называемый ионный ветер». Это, разумеется, лишь качественное объяснение эффекта, поскольку, по словам Юрия Маношкина, «теория этого процесса, включающего множество аспектов — физику газового разряда, плазмы и газодинамику, — очень сложна и пока еще недостаточно разработана. Но этот вопрос изучается, поскольку в перспективе имеет множество вполне серьезных применений. Речь идет не о таких вот летающих игрушках, а, например, о возможностях с помощью ионизации влиять на характер аэродинамического обтекания летательных аппаратов».
Если вы когда-нибудь летали на коммерческих самолетах, то вероятнее всего вы замечали маленькие белые или желтые спирали по центру авиационных двигателей. Кто-нибудь задумывался, зачем нужны эти спирали? Да, конечно, существует мнение о том, что спирали нужны, для того чтобы предупреждать работников аэропорта о том, что двигатели самолета включены. Отчасти это так. Но не все так просто. И это не полное объяснение.
Чтобы точно узнать, зачем в авиационных двигателях нарисованы белые спирали, мы обратились напрямую к производителю самолетов в компанию Боинг. Вот что рассказал их представитель:
"Спирали по центру двигателей самолета служат двум целям. Во-первых, спираль нарисована для отпугивания птиц. Во-вторых, спираль действительно помогает определить включен ли авиадвигатель".
Также мы обратились к представителю компании , которая является ведущим мировым производителей реактивных двигателей. В принципе, на вопрос о спиралях в авиадвигателях нам ответили то же самое, что и в компании Боинг.
Вот что они нам написали:
"Наши двигатели для самолетов имеют спирали, которые нужны, для того чтобы указывать на работающий силовой агрегат. Это необходимо, когда самолет находится на земле. Например, в аэропорту, где звук двигателей других самолетов может заглушать звучание другой авиатехники. В результате сотрудники аэропорта могут, не услышав звук двигателей самолета, рядом с которым они работают и могут подойти к нему слишком близко, что чревато засасыванием человека в лопасти реактивного силового агрегата.
Но посмотрев на спираль, вы сразу узнаете, что авиадвигатель работает.
Во время полета спираль также играет важную роль. При вращении спираль образует визуальное мерцание, которое отпугивает птиц. В итоге, как правило, они не приближаются к летящему самолету".
В целом эта версия вполне правдоподобна и аналогичные теории вы сможете прочитать на многих других интернет-ресурсах.
Но на самом деле, также существует масса другой противоречивой информации.
Например, во время полета двигатели самолета работают на достаточно высоких оборотах и вряд ли вращающаяся спираль будет видна птицам. Также не заметно и мерцание спирали. Поэтому версия о том, что спираль отпугивает птиц как-то сомнительна.
Кстати, вот что происходит с двигателем самолета если в него попадет птица
Но как же тогда вращающаяся спираль может предупредить наземные службы о том, что у находящегося на земле самолета включенный ?
Ведь когда двигатели самолета полностью прогрелись перед выездом на взлетно-посадочную полосу, лопасти силового агрегата также начинают вращаться очень быстро и вряд ли можно увидеть белую спираль.
Да, все правильно белая спираль при работающем двигателе не видна. Но благодаря спирали при работающем авиадвигателе наземные службы аэропорта видят в двигателе белое пятно. В итоге легко определить, что перед вами самолет с включенными двигателями.
Зачем необходимо предупреждать наземный персонал о работающем двигателе самолета?
Все дело в том, что работать вблизи работающего авиадвигателя очень опасно.
Например, двигатель Боинга 737, работающий на холостом ходу, имеет зону опасности в 2,7 метра.
Это означает, что даже если авиадвигатель работает на холостом ходу, существует риск засасывания человека в двигатель.
Когда двигатель прибавляет обороты выше холостого хода, то зона опасности для человека увеличивается до 4 метров и более.
Двигатели на больших реактивных самолетах, как например, 777, естественно имеют еще большую опасную зону, к которой приближаться при работающих моторах категорически запрещается.
Поэтому очень важно чтобы наземный персонал аэропортов легко и быстро определял, работают ли авиадвигатели самолета, рядом с которым они работают.
Так что точно известно, что спираль в авиадвигателях является важным элементом для оказания помощи работником наземных служб аэропорта.
Что касаемо версии с отпугиванием птиц, нам не кажется что она убедительна, поскольку действительно вряд ли птицы могут видеть мерцание спирали, которая вращается, во время полета самолета.
В санскритской поэме "Самарангана Сутрадхара" описывается удивительный аппарат: «Сильным и прочным должно быть его тело, сделанное из легкого материала, подобное большой летящей птице. Внутри следует поместить устройство с ртутью и с железным подогревающим устройством под ним. Посредством силы, которая таится в ртути и которая приводит в движение несущий вихрь, человек, находящийся внутри этой колесницы, может пролетать большие расстояния по небу самым удивительным образом. Четыре прочных сосуда для ртути должны быть помещены внутрь. Когда они будут подогреты управляемым огнем из железных приспособлений, колесница разовьет силу грома благодаря ртути. И она сразу превращается в «жемчужину в небе».
Рис. № 1. Разрез виманы.
Возможно, ртутный движитель был использован в своих полетах итальянский монах Андреа Гримальди Воландэ, принцип действия которого был случайно обнаружен при алхимических опытах по превращению ртути в золото. Вот как описал машину Гримальди корреспондент газеты «Лейденский вестник» в номере от 21 октября 1751 года:
«В машине, на которой Андреа Гримальди Воландэ в течение одного часа может сделать семь миль, установлен часовой механизм, ее ширина 22 фута, она имеет форму птицы, тело которой состоит из соединенных между собой проволокой кусков пробки, обтянутых пергаментом и перьями. Крылья сделаны ив китового уса и кишок. Внутри машины находятся тридцать своеобразных колесиков и цепочек, которые служат для спуска и подъема гирь. Кроме того, тут употреблены в дело шесть медных труб, частично заполненных ртутью. Равновесие сохраняется опытностью самого изобретателя. В бурю и в тихую погоду он может лететь одинаково быстро. Эта чудесная машина управляется посредством хвоста длиной в семь футов, прикрепленного ремнями к ногам птицы. Как только машина взлетает, хвост направляет ее налево или направо, по желанию изобретателя.
Часа через три птица опускается плавно на землю, после чего часовой механизм заводится снова. Изобретатель летит постоянно на высоте деревьев.
Андреа Гримальди Воландэ один раз перелетел Ла-Манш из Кале в Дувр. Оттуда он в то же утро полетел в Лондон, где говорил с известными механиками о конструкции своей машины. Механики были очень удивлены и предложили построить до рождества машину, которая могла бы летать со скоростью 30 миль в час...».
"... В Италии хранится письмо из Лондона, подтверждающее полет, а во французском городе Лионе — заверенное тремя академиками научное исследование «птицы», где признается, что «Гримальди удачно совершил полет из Кале в Дувр в 1751 году».
Статья В. Казакова "Кралатая машина над Ла-Маншем. Журнал "Техника Молодежи" № 3, 1979 г.
Сирано де Бержерак, общаясь с "демонами" (пришельцами), в книге "Иной свет, или Государства и империи Луны", так описывает устройство росяного-испарительного движителя, с помощью которого он совершил путешествие из Франции в Канаду:
"Я поднялся на небо и вот каким образом. Я прежде всего привязал вокруг себя множество склянок, наполненных росой; солнечные лучи падали на них с такой силой, что тепло, притягивая их, подняло меня на воздух и унесло так высоко, что я оказался дальше самых высоких облаков. Но так как это притяжение заставляло меня подниматься слишком быстро и вместо того, чтобы приближаться к Луне, как я рассчитывал, я заметил, наоборот, что я от нее дальше, чем при моем отбытии, я стал постепенно разбивать склянки одну за другой, пока не почувствовал, что тяжесть моего тела перевешивает силу притяжения и что я спускаюсь на землю.
Рис. № 2. Путешествие Сирано де Бержерака.
"... как увидел себя окруженным множеством совершенно голых людей. Вид мой, мне показалось, что чрезвычайно их удивил, ибо я был первый человек, одетый бутылками, которого им когда-либо приходилось видеть; они заметили, кроме того, что когда я двигаюсь, я почти не касаюсь земли, и это противоречило всему тому, чем они могли бы объяснить мой наряд: ведь они не знали, что при малейшем движении, которое я сообщал своему телу, зной полдневных солнечных лучей поднимал меня и всю росу вокруг меня и что если бы моих склянок было достаточно, как в начале моего путешествия, я мог бы на их глазах быть вознесен на воздух..."
На первый взгляд, описание росяного-испарительного движителя, можно посчитать выдумкой автора, но не все так просто. Сирано де Бержерак пишет, что источником энергии для испарения рабочего тела служат солнечные лучи, но не сообщает каким веществом были заполнены склянки. Идеальным рабочим телом для его движителя, как и у виманы, машины Гримальди, может служить ртуть или другая жидкость с большим коэффициентом поверхностного натяжения.
Каков же принцип действия ртутного двигателя виманы. Оказывается, совсем простой. Принцип действия ртутного движителя основан на разнице давлений насыщенного пара над выпуклой и вогнутой поверхностью - на границе раздела двух сред (жидкостью и твердым телом). Как известно, давление насыщенного пара над выпуклой поверхностью больше (капля), а над вогнутой поверхностью (мениск) меньше, чем над плоской поверхностью жидкости. Разность давлений определяется уравнением Томсона (Кельвина).
Уравнение Томсона (Кельвина):
ln (P/Ps) = ± (2σVm)/ (rRT), где
р - давление пара над искривленным мениском;
рs - давление насыщенного пара над плоской поверхностью;
s - поверхностное натяжение конденсированной жидкости;
r - радиус кривизны мениска.
σ - поверхностное натяжение жидкости, образов. при конденсации пара
R - газовая постоянная
Vm - молярный объем жидкости.
Если, в соответствием с древним описанием виманы, нагреть ртуть в замкнутом металлическом сосуде, до определенной температуры, то в результате испарения ртути в сосуде образуется насыщенный пар, который будет оседать в виде капель на верхней его поверхности, при условии создания "точки росы". В результате разницы давления насыщенного пара на выпуклую и вогнутою поверхность появляется сила F 1 направленная вверх. Подъемная сила будет зависеть от коэффициента поверхностного натяжения рабочего тела и размера капель. Чем меньше размер капель, тем больше разница давлений насыщенного пара. Эффект становится заметным при размерах капель ртути около 10 в минус 5 м.
Рис. № 3. Принцип действия и схематическое устройство ртутного двигателя виманы.
На рисунке № 3, где изображена древняя вимана. Слева изображена капля ртути (желтый кружек), вогнутые и выпуклые мениски (капли) на поверхности жидкости. Справа - разрез виманы. В нижней части нарисовано "подогревающее устройство". Движитель, состоящий из четырех секций, частично заполненных ртутью. Два вертикальных стержня - тепловые трубы, которые обеспечиваю наиболее эффективный перенос тепла от подогревателя к другим секциям виманы.
Виманы, в далеком прошлом, действительно летали. Ртутный движитель - простой, надежный и экономичный способ перемещения в пространстве.
Предупреждение:
1. Осторожно! Пары ртути полезным веществом для человеческого организма не назовешь.
2. Внимание. Давление насыщенного пара ртути в (критической точке) достигает
1460 атмосфер.
Описания и принцип действия других движителей - в блоге:
К авиационным двигателям относятся все типы тепловых машин, используемых как движители для летательных аппаратов авиационного типа, т. е. аппаратов, использующих аэродинамическое качество для перемещения, маневра и т. п. в пределах атмосферы (самолеты, вертолеты, крылатые ракеты классов "В-В", "В-3", "3-В", "3-3", авиакосмические системы и др.). Отсюда вытекает большое разнообразие применяемых двигателей - от поршневых до ракетных.
Авиационные двигатели (рис.1) делятся на три обширных класса:
- поршневые (ПД );
- воздушно-реактивные (ВРД включая ГТД );
- ракетные (РД или РкД ).
Более детальной классификации подлежат два последних класса, в особенности класс ВРД .
По принципу сжатия воздуха ВРД делятся на:
- компрессорные , т. е. включающие компрессор для механического сжатия воздуха;
- бескомпрессорные
:
- прямоточные ВРД (СПВРД ) со сжатием воздуха только от скоростного напора;
- пульсирующие ВРД (ПуВРД ) с дополнительным сжатием воздуха в специальных газодинамических устройствах периодического действия.
Класс ракетных двигателей ЖРД также относится к компрессорному типу тепловых машин, так как в этих двигателях сжатие рабочего тела (топлива) осуществляется в жидком состоянии в турбонасосных агрегатах.
Ракетный двигатель твердого топлива (РДТТ ) не имеет специального устройства для сжатия рабочего тела. Оно осуществляется при начале горения топлива в полузамкнутом пространстве камеры сгорания, где располагается заряд топлива.
По принципу действия существует такое деление: ПД и ПуВРД работают по циклу периодического действия, тогда как в ВРД , ГТД и РкД осуществляется цикл непрерывного действия. Это дает им преимущества по относительным показателям мощности, тяги, массе и др., что и определило, в частности, целесообразность их использования в авиации.
По принципу создания реактивной тяги ВРД делятся на:
- двигатели прямой реакции ;
- двигатели непрямой реакции .
Двигатели первого типа создают тяговое усилие (тягу Р) непосредственно - это все ракетные двигатели (РкД ), турбореактивные без форсажа и с форсажными камерами (ТРД и ТРДФ ), турбореактивные двухконтурные (ТРДД и ТРДДФ ), прямоточные сверхзвуковые и гиперзвуковые (СПВРД и ГПВРД ), пульсирующие (ПуВРД ) и многочисленные комбинированные двигатели .
Газотурбинные двигатели непрямой реакции (ГТД ) передают вырабатываемую ими мощность специальному движителю (винту, винтовентилятору, несущему винту вертолета и т. п.), который и создает тяговое усилие, используя тот же воздушно-реактивный принцип (турбовинтовые , турбовинтовентиляторные , турбовальные двигатели - ТВД , ТВВД , ТВГТД ). В этом смысле класс ВРД объединяет все двигатели, создающие тягу по воздушно-реактивному принципу.
На основе рассмотренных типов двигателей простых схем рассматривается ряд комбинированных двигателей , соединяющих особенности и преимущества двигателей различных типов, например, классы:
- турбопрямоточных двигателей - ТРДП (ТРД или ТРДД + СПВРД );
- ракетно-прямоточных - РПД (ЖРД или РДТТ + СПВРД или ГПВРД );
- ракетно-турбинных - РТД (ТРД + ЖРД );
и многие другие комбинации двигателей более сложных схем.
Поршневые двигатели (ПД)
Двухрядный звездообразный 14-ти цилиндровый поршневой двигатель с воздушным охлаждением. Общий вид.
Поршневой двигатель (англ. Piston engine ) -
Классификация поршневых двигателей. Авиационные поршневые двигатели могут быть классифицированы по различным признакам:
- В зависимости от рода применяемого топлива - на двигатели легкого или тяжелого топлива.
- По способу смесеобразования - на двигатели с внешним смесеобразованием (карбюраторные) и двигатели с внутренним смесеобразованием (непосредственный впрыск топлива в цилиндры).
- В зависимости от способа воспламенения смеси - на двигатели с принудительным зажиганием и двигатели с воспламенением от сжатия.
- В зависимости от числа тактов - на двигатели двухтактные и четырехтактные.
- В зависимости от способа охлаждения - на двигатели жидкостного и воздушного охлаждения.
- По числу цилиндров - на двигатели четырехцилиндровые, пятицилиндровые, двенадцатицилиндровые и т.д.
- В зависимости от расположения цилиндров - на рядные (с расположением цилиндров в ряд) и звездообразные (с расположением цилиндров по окружности).
Рядные двигатели в свою очередь подразделяются на однорядные, двухрядные V-образные, трехрядные W-образные, четырехрядные Н-образные или Х-образные двигатели. Звездообразные двигатели также подразделяются на однорядные, двухрядные и многорядные.
- По характеру изменения мощности в зависимости от изменения высоты - на высотные, т.е. двигатели, сохраняющие мощность с подъемом самолета на высоту, и невысотные двигатели, мощность которых падает с увеличением высоты полета.
- По способу привода воздушного винта - на двигатели с прямой передачей на винт и редукторные двигатели.
Современные авиационные поршневые двигатели представляют собой звездообразные четырехтактные двигатели, работающие на бензине. Охлаждение цилиндров поршневых двигателей выполняется, как правило, воздушным. Ранее в авиации находили применение поршневые двигатели и с водяным охлаждением цилиндров.
Сгорание топлива в поршневом двигателе осуществляется в цилиндрах, при этом тепловая энергия преобразуется в механическую, так как под действием давления образующихся газов происходит поступательное движение поршня. Поступательное движение поршня в свою очередь преобразуется во вращательное движение коленчатого вала двигателя через шатун, являющийся связующим звеном между цилиндром с поршнем и коленчатым валом.
Газотурбинные двигатели (ГТД)
Газотурбинный двигатель - тепловая машина, предназначенная для преобразования энергии сгорания топлива в кинетическую энергию реактивной струи и (или) в механическую работу на валу двигателя, основными элементами которой являются компрессор, камера сгорания и газовая турбина.
Одновальные и многовальные двигатели
Простейший газотурбинный двигатель имеет только одну турбину, которая приводит компрессор и одновременно является источником полезной мощности. Это накладывает ограничение на режимы работы двигателя.
Иногда двигатель выполняется многовальным. В этом случае имеется несколько последовательно стоящих турбин, каждая из которых приводит свой вал. Турбина высокого давления (первая после камеры сгорания) всегда приводит компрессор двигателя, а последующие могут приводить как внешнюю нагрузку (винты вертолёта или корабля, мощные электрогенераторы и т.д.), так и дополнительные компрессоры самого двигателя, расположенные перед основным.
Преимущество многовального двигателя в том, что каждая турбина работает при оптимальном числе оборотов и нагрузке. При нагрузке, приводимой от вала одновального двигателя, была бы очень плоха приемистость двигателя, то есть способность к быстрой раскрутке, так как турбине требуется поставлять мощность и для обеспечения двигателя большим количеством воздуха (мощность ограничивается количеством воздуха), и для разгона нагрузки. При двухвальной схеме легкий ротор высокого давления быстро выходит на режим, обеспечивая двигатель воздухом, а турбину низкого давления большим количеством газов для разгона. Также есть возможность использовать менее мощный стартер для разгона при пуске только ротора высокого давления.
Турбореактивный двигатель (ТРД)
Турбореактивный двигатель (англ. Turbojet engine ) - тепловой двигатель, в котором используется газовая турбина, а реактивная тяга образуется при истечении продуктов сгорания из реактивного сопла. Часть работы турбины расходуется на сжатие и нагревание воздуха (в компрессоре).
Схема турбореактивного двигателя:
1. входное устройство;
2. осевой компрессор;
3. камера сгорания;
4. рабочие лопатки турбины;
5. сопло.
В турбореактивном двигателе сжатие рабочего тела на входе в камеру сгорания и высокое значение расхода воздуха через двигатель достигается за счёт совместного действия встречного потока воздуха и компрессора, размещённого в тракте ТРД сразу после входного устройства, перед камерой сгорания. Компрессор приводится в движение турбиной, смонтированной на одном валу с ним, и работающей на том же рабочем теле, нагретом в камере сгорания, из которого образуется реактивная струя. Во входном устройстве осуществляется рост статического давления воздуха за счёт торможения воздушного потока. В компрессоре осуществляется рост полного давления воздуха за счёт совершаемой компрессором механической работы.
Степень повышения давления в компрессоре является одним из важнейших параметров ТРД, поскольку от него зависит эффективный КПД двигателя. Если у первых образцов ТРД этот показатель составлял 3, то у современных он достигает 40. Для повышения газодинамической устойчивости компрессоров они выполняются двухкаскадными. Каждый из каскадов работает со своей скоростью вращения и приводится в движение своей турбиной. При этом вал 1-го каскада компрессора (низкого давления), вращаемого последней (самой низкооборотной) турбиной, проходит внутри полого вала компрессора второго каскада (высокого давления). Каскады двигателя так же именуют роторами низкого и высокого давления.
Камера сгорания большинства ТРД имеет кольцевую форму и вал турбина-компрессор проходит внутри кольца камеры. При поступлении в камеру сгорания воздух разделяется на 3 потока:
- Первичный воздух - поступает через фронтальные отверстия в камере сгорания, тормозится перед форсунками и принимает непосредственное участие в формировании топливно-воздушной смеси. Непосредственно участвует в сгорании топлива. Топливо-воздушная смесь в зоне сгорания топлива в ВРД по своему составу близка к стехиометрической .
- Вторичный воздух - поступает через боковые отверстия в средней части стенок камеры сгорания и служит для их охлаждения путём создания потока воздуха с гораздо более низкой температурой, чем в зоне горения.
- Третичный воздух - поступает через специальные воздушные каналы в выходной части стенок камеры сгорания и служит для выравнивания поля температур рабочего тела перед турбиной.
Газовоздушная смесь расширяется и часть её энергии преобразуется в турбине через рабочие лопатки в механическую энергию вращения основного вала. Эта энергия расходуется, в первую очередь, на работу компрессора, а также используется для привода агрегатов двигателя (топливных подкачивающих насосов, масляных насосов и т. п.) и привода электрогенераторов, обеспечивающих энергией различные бортовые системы.
Основная часть энергии расширяющейся газовоздушной смеси идёт на ускорение газового потока в сопле, который истекает из него, создавая реактивную тягу.
Чем выше температура сгорания, тем выше КПД двигателя. Для предупреждения разрушения деталей двигателя используют жаропрочные сплавы, оснащенные системами охлаждения, и термобарьерные покрытия.
Турбореактивный двигатель с форсажной камерой (ТРДФ)
Турбореактивный двигатель с форсажной камерой - модификация ТРД, применяемая в основном на сверхзвуковых самолётах. Отличается от ТРД наличием форсажной камеры между турбиной и реактивным соплом. В эту камеру подается дополнительное количество топлива через специальные форсунки, которое сжигается. Процесс горения организуется и стабилизируется с помощью фронтового устройства, обеспечивающего перемешивание испаренного топлива и основного потока. Повышение температуры, связанное с подводом тепла в форсажной камере, увеличивает располагаемую энергию продуктов сгорания и, следовательно, скорость истечения из реактивного сопла. Соответственно, возрастает и реактивная тяга (форсаж) до 50 %, но расход топлива резко возрастает. Двигатели с форсажной камерой, как правило, не используются в коммерческой авиации по причине их низкой экономичности.
Двухконтурный турбореактивный двигатель (ТРДД)
Первым, предложившим концепцию ТРДД в отечественном авиадвигателестроении был Люлька А. М. (На основе исследований, проводившихся с 1937, А. М. Люлька представил заявку на изобретение двухконтурного турбореактивного двигателя. Авторское свидетельство вручили 22 апреля 1941 года.)
Можно сказать, что с 1960-х и по сей день, в самолетном авиадвигателестроении - эра ТРДД. ТРДД различных типов являются наиболее распространенным классом ВРД, используемых на самолетах, от высокоскоростных истребителей-перехватчиков с ТРДДФсм с малой степенью двухконтурности, до гигантских коммерческих и военно-транспортных самолетов с ТРДД с высокой степенью двухконтурности.
Схема турбореактивного двухконтурного двигателя:
1. компрессор низкого давления;
2. внутренний контур;
3. выходной поток внутреннего контура;
4. выходной поток внешнего контура.
В основу двухконтурных турбореактивных двигателей положен принцип присоединения к ТРД дополнительной массы воздуха, проходящей через внешний контур двигателя, позволяющий получать двигатели с более высоким полетным КПД, по сравнению с обычными ТРД.
Пройдя через входное устройство, воздух попадает в компрессор низкого давления, именуемый вентилятором. После вентилятора воздух разделяется на 2 потока. Часть воздуха попадает во внешний контур и, минуя камеру сгорания, формирует реактивную струю в сопле. Другая часть воздуха проходит сквозь внутренний контур, полностью идентичный с ТРД, о котором говорилось выше, с той разницей, что последние ступени турбины в ТРДД являются приводом вентилятора.
Одним из важнейших параметров ТРДД, является степень двухконтурности (m), то есть отношение расхода воздуха через внешний контур к расходу воздуха через внутренний контур. (m = G 2 / G 1 , где G 1 и G 2 расход воздуха через внутренний и внешний контуры соответственно.)
При степени двухконтурности меньше 4 (m<4) потоки контуров на выходе, как правило, смешиваются и выбрасываются через общее сопло, если m>4 - потоки выбрасываются раздельно, так как из-за значительной разности давлений и скоростей смешение затруднительно.
В ТРДД заложен принцип повышения полетного КПД двигателя, за счёт уменьшения разницы между скоростью истечения рабочего тела из сопла и скоростью полета. Уменьшение тяги, которое вызовет уменьшение этой разницы между скоростями, компенсируется за счёт увеличения расхода воздуха через двигатель. Следствием увеличения расхода воздуха через двигатель является увеличение площади фронтального сечения входного устройства двигателя, следствием чего является увеличение диаметра входа в двигатель, что ведет к увеличению его лобового сопротивления и массы. Иными словами, чем выше степень двухконтурности - тем большего диаметра будет двигатель при прочих равных условиях.
Все ТРДД можно разбить на 2 группы:
- со смешением потоков за турбиной;
- без смешения.
В ТРДД со смешением потоков (ТРДДсм ) потоки воздуха из внешнего и внутреннего контура попадают в единую камеру смешения. В камере смешения эти потоки смешиваются и покидают двигатель через единое сопло с единой температурой. ТРДДсм более эффективны, однако наличие камеры смешения приводит к увеличению габаритов и массы двигателя
ТРДД как и ТРД могут быть снабжены регулируемыми соплами и форсажными камерами. Как правило это ТРДДсм с малыми степенями двухконтурности для сверхзвуковых военных самолетов.
Военный ТРДДФ EJ200 (m=0,4)
Двухконтурный турбореактивный двигатель с форсажной камерой (ТРДДФ)
Двухконтурный турбореактивный двигатель с форсажной камерой - модификация ТРДД. Отличается наличием форсажной камеры. Нашел широкое применение.
Продукты сгорания, выходящие из турбины, смешиваются с воздухом, поступающим из внешнего контура, а затем к общему потоку подводится тепло в форсажной камере, работающей по такому же принципу, как и в ТРДФ . Продукты сгорания в этом двигателе истекают из одного общего реактивного сопла. Такой двигатель называется двухконтурным двигателем с общей форсажной камерой .
ТРДДФ с отклоняемым вектором тяги (ОВТ).
Управление вектором тяги (УВТ) / Отклонение вектора тяги (ОВТ)
Специальные поворотные сопла, на некоторох ТРДД(Ф), позволяют отклонять истекающий из сопла поток рабочего тела относительно оси двигателя. ОВТ приводит к дополнительным потерям тяги двигателя за счёт выполнения дополнительной работы по повороту потока и усложняют управление самолетом. Но эти недостатки полностью компенсируются значительным повышением маневренности и сокращением разбега самолета при взлете и пробега при посадке, до вертикальных взлета и посадки включительно. ОВТ используется исключительно в военной авиации.
ТРДД с высокой степенью двухконтурности / Турбовентиляторный двигатель
Схема турбовентиляторного двигателя:
1. вентилятор;
2. защитный обтекатель;
3. турбокомпрессор;
4. выходной поток внутреннего контура;
5. выходной поток внешнего контура.
Турбовентиляторный двигатель (англ. Turbofan engine ) - это ТРДД с высокой степенью двухконтурности (m>2). Здесь компрессор низкого давления преобразуется в вентилятор, отличающийся от компрессора меньшим числом ступеней и большим диаметром, и горячая струя практически не смешивается с холодной.
В данном типе двигателей используется одноступенчатый вентилятор большого диаметра, обеспечивающий высокий расход воздуха через двигатель на всех скоростях полета, включая низкие скорости при взлёте и посадке. По причине большого диаметра вентилятора сопло внешнего контура таких ТРДД становится достаточно тяжёлым и его часто выполняют укороченным, со спрямляющими аппаратами (неподвижными лопатками, поворачивающими воздушный поток в осевое направление). Соответственно, большинство ТРДД с высокой степенью двухконтурности - без смешения потоков .
Устройство внутреннего контура таких двигателей подобно устройству ТРД, последние ступени турбины которого являются приводом вентилятора.
Внешний контур таких ТРДД, как правило, представляет собой одноступенчатый вентилятор большого диаметра, за которым располагается спрямляющий аппарат из неподвижных лопаток, которые разгоняют поток воздуха за вентилятором и поворачивают его, приводя к осевому направлению, заканчивается внешний контур соплом.
По причине того, что вентилятор таких двигателей, как правило, имеет большой диаметр, и степень повышения давления воздуха в вентиляторе не высока - сопло внешнего контура таких двигателей достаточно короткое. Расстояние от входа в двигатель до среза сопла внешнего контура может быть значительно меньше расстояния от входа в двигатель до среза сопла внутреннего контура. По этой причине достаточно часто сопло внешнего контура ошибочно принимают за обтекатель вентилятора.
ТРДД с высокой степенью двухконтурности имеют двух- или трёхвальную конструкцию.
Достоинства и недостатки .
Главным достоинством таких двигателей является их высокая экономичность.
Недостатки - большие масса и габариты. Особенно - большой диаметр вентилятора, который приводит к значительному лобовому сопротивлению воздуха в полете.
Область применения таких двигателей - дальне- и среднемагистральные коммерческие авиалайнеры, военно-транспортная авиация.
Турбовинтовентиляторный двигатель (ТВВД)
Турбовинтовентиляторный двигатель (англ. Turbopropfan engine ) -
