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Motor de llama

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Motor de llama



Los motores a reacción en la segunda mitad del siglo XX abrieron nuevas posibilidades en aviación: Vuelos a velocidades que exceden la velocidad del sonido, la creación de aviones con alta capacidad de carga, y también hicieron posible viajes masivos a largas distancias. Un motor turborreactor es considerado uno de los mecanismos más importantes del siglo pasado, a pesar del simple principio de funcionamiento.

LA HISTORIA

El primer avión de Wright Brothers, separado independientemente de la Tierra en el año 1903, estaba equipado con un motor de combustión interna de pistón. Y durante cuarenta años, este tipo de motor siguió siendo el avión principal. Pero durante la Segunda Guerra Mundial, quedó claro que los aviones de pistón tradicionales se acercaban a su límite tecnológico, tanto en potencia como en velocidad. Una alternativa era el motor a reacción.

Konstantin Tsiolkovsky llevó a la práctica la idea de utilizar la propulsión a chorro para superar la gravedad. De vuelta en 1903, cuando los hermanos Wright lanzaron su primer avión, el científico ruso Flyer-1, publicó el trabajo Exploración de los espacios mundiales con instrumentos de jet, en el que desarrolló los fundamentos de la teoría de la propulsión a chorro. Publicado en el artículo "Revisión científica", aprobó su reputación como soñador y no fue tomado en serio. Tsiolkovsky tomó años de trabajo y un cambio en el sistema político para probar su caso.


Aviones a reacción Su-11 con motores TR-1 desarrollados por Cradle Design Bureau


Sin embargo, el lugar de nacimiento de un turborreactor en serie estaba destinado a convertirse en un país completamente diferente: Alemania. Crear un motor de turborreactor a finales de 1930-x fue un tipo de afición de las empresas alemanas. En esta área, se notaron casi todas las marcas actualmente conocidas: Heinkel, BMW, Daimler-Benz e incluso Porsche. Los laureles principales fueron para Junkers y su primer motor turborreactor en serie, 109-004, instalado en el primer avión turborreactor del mundo, Me 262.

A pesar del lanzamiento increíblemente exitoso en aviones a reacción de la primera generación, las decisiones alemanas no recibieron un mayor desarrollo en ninguna parte del mundo, incluida la Unión Soviética.

En la URSS, el legendario diseñador de aviones Arkhip Lyulka trató con éxito el desarrollo de motores turborreactores. En abril de 1940, patentó su propio esquema de un motor turborreactor de doble circuito, que luego recibió el reconocimiento mundial. Arkhip Lyulka no encontró el apoyo de los líderes del país. Con el comienzo de la guerra, generalmente se le ofreció cambiar a tanque motores Y solo cuando los alemanes aparecieron aviones con motores turborreactores, Lyulka recibió la orden urgente de reanudar el trabajo en el motor turborreactor nacional TR-1.

Ya en febrero, el 1947 del motor pasó las primeras pruebas, y el 28 de mayo realizó su primer vuelo en un avión a reacción Su-11 con los primeros motores domésticos TR-1, desarrollado por la Agencia de Diseño de AM. The cunas, ahora una rama del software de construcción de motores Ufa, parte de United Engine Corporation (UEC).



Principio de trabajo

Un motor turborreactor (TRD) funciona según el principio de un motor térmico convencional. Sin entrar en las leyes de la termodinámica, un motor térmico puede definirse como una máquina para convertir energía en trabajo mecánico. Esta energía tiene el llamado fluido de trabajo: se utiliza dentro del gas o el vapor del automóvil. Con la compresión en la máquina, el cuerpo de trabajo recibe energía, y con su posterior expansión tenemos un trabajo mecánico útil.

Al mismo tiempo, está claro que el trabajo empleado en comprimir un gas siempre debe ser menor que el trabajo que el gas puede realizar durante la expansión. De lo contrario no habrá "productos" útiles. Por lo tanto, el gas también debe calentarse antes de la expansión o durante él, y debe enfriarse antes de la compresión. Como resultado, debido al precalentamiento, la energía de expansión aumentará significativamente y aparecerá su excedente, que se puede utilizar para obtener el trabajo mecánico que necesitamos. Ese es en realidad todo el principio del turborreactor.

Por lo tanto, cualquier motor térmico debe tener un dispositivo de compresión, un calentador, un dispositivo de expansión y enfriamiento. Todo esto se encuentra en TRD, respectivamente: compresor, cámara de combustión, turbina y la atmósfera actúa como un refrigerador.



El medio de trabajo es el aire, entra al compresor y se comprime allí. En el compresor de un eje giratorio, los discos de metal están fijos, a lo largo de las coronas, en los cuales se colocan las llamadas "cuchillas de trabajo". Ellos "capturan" el aire exterior, arrojándolo al motor.

Luego, el aire ingresa a la cámara de combustión, donde se calienta y se mezcla con los productos de combustión (queroseno). La cámara de combustión rodea el rotor del motor después del compresor con un anillo sólido, o en forma de tubos separados, que se denominan tubos de llama. El queroseno de aviación se alimenta en los tubos de la llama a través de boquillas especiales.

Desde la cámara de combustión, el fluido de trabajo calentado entra en la turbina. Parece un compresor, pero funciona, por así decirlo, en la dirección opuesta. Hace girar gas caliente siguiendo el mismo principio que la hélice de juguete del niño del aire. La turbina tiene unos pocos pasos, generalmente de uno a tres o cuatro. Este es el nodo más cargado en el motor. El motor de turborreactor tiene una velocidad de rotación muy grande, hasta 30 miles de revoluciones por minuto. La antorcha de la cámara de combustión alcanza temperaturas de 1100 a 1500 grados Celsius. El aire aquí se expande, pone en movimiento la turbina y le da algo de su energía.

Después de la turbina: una boquilla de chorro, donde el fluido de trabajo se acelera y expira a una velocidad mayor que la velocidad del flujo que se aproxima, lo que crea un empuje del chorro.

GENERACIONES DE MOTORES TURBOJET

A pesar de que, en principio, no existe una clasificación exacta de generaciones de motores turborreactores, en términos generales es posible describir los tipos principales en varias etapas del desarrollo del motor.

Los motores de primera generación incluyen motores alemanes y británicos de la Segunda Guerra Mundial, así como el soviético VK-1, que se instaló en el famoso caza MIG-15 y en los aviones IL-28 y TU-14.


Luchador MIG-15


Los motores turbofan de segunda generación son notables por la posible presencia de un compresor axial, un dispositivo de poscombustión y una entrada de aire ajustable. Entre los ejemplos soviéticos está el motor P-11F2C-300 para el avión MiG-21.

Los motores de tercera generación se caracterizan por un mayor grado de compresión, que se logró mediante un aumento en las etapas del compresor y la turbina, y la aparición de un bypass. Técnicamente, estos son los motores más complejos.

La aparición de nuevos materiales, que aumentan significativamente las temperaturas de operación, ha llevado a la creación de motores de cuarta generación. Entre tales motores se encuentra el AL-31 doméstico desarrollado por la UEC para el caza Su-27.

Hoy en día, la empresa UDC UDC comienza la producción de motores de aviones de quinta generación. Las nuevas unidades se instalarán en el caza T-50 (PAK FA), que reemplaza al Su-27. El nuevo motor en el T-50 con mayor potencia hará que la aeronave sea aún más maniobrable y, lo que es más importante, abrirá una nueva era en la industria aeronáutica nacional.
Originador:
http://rostec.ru/news/4513237
17 comentarios
información
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  1. NIVH
    NIVH Abril 23 2014 08: 41
    + 12
    Un tema digno de una divulgación más amplia y no dentro del mismo artículo.
  2. Siroco
    Siroco Abril 23 2014 08: 48
    +4

    [cita] Konstantin Tsiolkovsky introdujo por primera vez la idea de utilizar el empuje del chorro para vencer la gravedad. En 1903, un científico ruso publicó el trabajo "Explorando espacios mundiales con dispositivos a reacción", en el que desarrolló los fundamentos de la teoría de la propulsión a reacción. ] [/ quote] [/ quote] [quote] Sin embargo, el lugar de nacimiento del motor turborreactor en serie estaba destinado a convertirse en un país completamente diferente: Alemania. [/ Quote] A expensas de Alemania, tuve dudas y surgieron después de ver el programa sobre K. E. Tsiolkovsky y sus creaciones, el primer globo de metal del mundo, cuyos dibujos presentó a la Academia Imperial de Ciencias. Irónicamente, este dispositivo fue hecho un par de años después por los alemanes, y los dibujos de este milagro fueron transferidos de este IAN, y aparentemente, no solo estos dibujos, sino también otros de otros diseñadores. Esto explica esta agilidad con la que estalló el oeste. Por cierto, el mismo sistema funcionó y todavía está vigente, preste atención a quién trabaja en los EE. UU., Al menos en electrónica, física y química.
    1. Melman
      Melman Abril 23 2014 10: 43
      +1
      Como un ruso común "si fuera posible, los británicos ya lo habrían logrado"
  3. Diviz
    Diviz Abril 23 2014 09: 54
    +4
    Puedo encontrar esta información en Wikipedia. Será mejor que nos cuente cómo van las cosas con los motores de quinta generación. En t5, los motores antiguos deben instalarse primero y luego modificarse. Y me gustaría saber acerca de los motores de sexta generación, si existirán.
  4. inkass_98
    inkass_98 Abril 23 2014 10: 16
    0
    , en el libro de texto de física puedes obtener más información. Sería bueno resaltar este tema.
  5. nvn_co
    nvn_co Abril 23 2014 13: 18
    0
    Sin ofender, por supuesto, al autor, pero ¿qué quería transmitir el autor con este artículo?
  6. serrrrgo
    serrrrgo Abril 23 2014 13: 42
    +2
    El hecho es que este sitio en su tiempo libre lee un número mucho mayor de personas que los libros de texto de física, por lo que muchos serán interesantes y útiles.
  7. 52
    52 Abril 23 2014 15: 40
    +2
    ¡autor! ¡Amplíe el tema más y más profundamente! El sitio es visitado no solo por quienes estudiaron física en el octavo grado en 1986, sino también simplemente por personas interesadas que estarían felices de comprender y comprender, pero no hay tiempo ni un asesor sensato. El nivel de educación ha disminuido y la pedívea no brinda una comprensión completa del tema. Por ejemplo, cuénteles a los interesados ​​sobre drygels con compresor centrífugo, su aplicación, sobre las desviaciones en la línea "general" de desarrollo de turborreactores. Tienes un "infa" interesante, así que compártelo, ¡no seas codicioso! ¡No por interés propio, solo por la voluntad del joven que me envió! ¿Y por qué A. Lyulka todavía tenía al AL-7 “jorobado”?
  8. propolsky
    propolsky Abril 23 2014 16: 01
    0
    Un tema delicado para nuestra industria aeronáutica. Junto con la excelente aerodinámica de los aviones, el camino difícil y a menudo trágico de la construcción de motores ... No todo es tan elegante y seguro.
  9. dizelniy
    dizelniy Abril 23 2014 16: 57
    +1
    Se podría guardar silencio, pero los jóvenes lo tomarán al pie de la letra. El régimen bolchevique "sangriento" en el año más difícil de su existencia - 1918, en diciembre firmado por V.I. Lenin emite un decreto sobre la creación de TsAGI bajo la dirección de N.E. Zhukovsky (el padre de la aviación rusa en la terminología de la era soviética) y asigna dinero. Después de medio año, se creó un grupo impulsado por hélices en TsAGI. Su líder B.S. Stechkin y su equipo están trabajando en las bases científicas para crear motores de turbina de gas. Esta teoría fue desarrollada y publicada en 1929. recibiendo amplia respuesta y reconocimiento. Paralelamente, el ingeniero Bazarov está desarrollando un proyecto para un motor a reacción con un compresor centrífugo. Por primera vez en el mundo. El proyecto de desarrollo no recibió, sin embargo, se está creando un motor turbohélice con una capacidad de 1500 hp en la planta de Kolomna. con una temperatura frente a la turbina de 1500 grados. La turbina se enfrió con agua. El motor funcionó en el stand durante 50 horas. Cradle presentó su solicitud de registro de un motor de derivación el 22 de abril de 1941. En el mismo año, los planos para la fabricación del motor TR-1 con un empuje estimado de 800 kg se transfirieron a la planta de Leningrado. En Alemania, el motor turborreactor alcanzó la disponibilidad operativa en 1943. después de una serie de fracasos. El motor TR-1 en 1946. producido en una pequeña serie para aviones experimentales de varias oficinas de diseño. El Su-11 en el texto no es el avión en el que estaba este motor. La foto muestra un avión Su-11 de producción con un motor AL-7F. El Su-11 con dos motores debajo del ala no entró en producción. AI. Cradle se dedicó exclusivamente a la implementación de sus ideas. "Maldito" Stalin logró discernir el genio y la perspectiva de sus ideas. Como resultado, obtuvimos motores AL-5; 7; 21; 31. Fuente "TRD" edición de la Universidad de Perm.
  10. Takashi
    Takashi Abril 23 2014 16: 59
    0
    La construcción de motores es generalmente un tema muy doloroso para Rusia. Si gotea más cerca, entonces los motores normales, no.
    1. i.xxx-1971
      i.xxx-1971 Junio ​​13 2014 20: 16
      0
      Especialmente RD-180 es probablemente una mierda estadounidense
    2. i.xxx-1971
      i.xxx-1971 Junio ​​13 2014 20: 16
      0
      Especialmente RD-180 es probablemente una mierda estadounidense
  11. dizelniy
    dizelniy Abril 23 2014 17: 09
    +4
    Cita: Takashi
    La construcción de motores es generalmente un tema muy doloroso para Rusia. Si gotea más cerca, entonces los motores normales, no.

    Si CAE, no los verá. Hemos pasado por la desindustrialización, la pérdida de la motivación adecuada, por eso el dinero comenzó a "aserrar", y no a invertir en producción. Ahora se está ajustando el mecanismo de gestión de la industria, es muy doloroso, hay pocos trabajadores, los salarios son bajos, etc.
  12. esquivar
    esquivar Abril 24 2014 18: 34
    0
    artículo interesante. +
  13. gridasov
    gridasov Abril 25 2014 20: 24
    0
    Las turbinas modernas tienen un inconveniente clave, que no se puede decir en voz alta. Esto todavía está mal dicho. El algoritmo del proceso físico de organización del flujo dinámico de hidrocarburos está organizado de una manera fundamentalmente ilógica. Esto requiere el uso de combustible de hidrocarburo puro, en lugar de mezclas de emulsión estables, además, preparadas en el momento de su uso. Además, no es necesario resolver tareas complejas, o más bien imposibles, de refrigeración de álabes de turbina. Pero el principal problema es que según los principios físicos y algoritmos del proceso modernos, es imposible aumentar la velocidad de rotación no destructiva del rotor en órdenes de magnitud. Esto, a su vez, no permite no solo equilibrar correctamente el contenido de energía del flujo en la "entrada y salida", sino también aumentar la productividad del propio flujo "líquido o gas". No habrá comprensión de los fundamentos del proceso físico, no habrá resultado. Es imposible analizar procesos complejos de energía de alto potencial utilizando soluciones algebraicas parciales y aproximadas. El cuerpo se mueve en el entorno y este forma el espacio de interacciones conjugadas. Sin saber cómo y por qué se forman los flujos magnéticos y dónde y por qué se forman las áreas de polarización crítica, es imposible avanzar.
  14. rubin6286
    rubin6286 Abril 26 2014 19: 21
    0
    La formación del motor a reacción soviético y la aviación a finales de los años 40 se basó en tecnología alemana, diseños industriales y se llevó a cabo con la participación de expertos alemanes. Se exportaron fábricas enteras a reparaciones en la URSS, donde surgieron nuevos laboratorios, oficinas de diseño, talleres de producción y edificios. Otros países victoriosos siguieron el mismo camino, y la diferencia, al principio, fue que los rusos no tenían nada para crear un avión a reacción, y los aliados no solo tenían una amplia base industrial y científica, sino también considerables oportunidades económicas.
    Afirmando que las decisiones alemanas en el campo de la aviación a reacción no se desarrollaron más allá, el autor simplemente no tiene información suficiente. Poco se escribió sobre esto antes y menos se dijo. Los motores de aviones British Dervent y Nin comprados y copiados en los años de la posguerra, que posteriormente se instalaron en el MiG-9, MiG-15, La-15, fueron creados con la participación activa de especialistas alemanes. Los motores alemanes estaban en el primer avión argentino diseñado por Kurt Tank en los años 50 y en el Indian Hindustan-24. En el mismo período, los desarrollos alemanes en el campo de los motores fueron utilizados por los franceses para crear aviones con una unidad de potencia combinada (LRE + LRE) - Ledyuk, Tridan. Willy Messerschmitt brindó asistencia técnica y de consultoría para la creación de los aviones estadounidenses F-102 Voodoo y F-8 Cruzeider. La experiencia alemana, por supuesto, fue útil para todos, pero los diseñadores soviéticos fueron mucho más allá al resolver problemas prácticos. Los aviones TU-50, Il-16, Mig-28, Yak-19 que entraron en servicio en la década de 25 ya tenían motores turborreactores domésticos que no eran inferiores a los modelos occidentales.