Veľké tajomstvo malých turbín. Prúdové mikroletenie: Turbo modely Mikro prúdový motor

Pilotovanie lietadiel sa stalo koníčkom, ktorý spája dospelých a deti z celého sveta. Ale s rozvojom tejto zábavy sa vyvíjajú aj pohonné systémy pre mini lietadlá. Najbežnejší motor pre lietadlá tohto typu je elektrický. No nedávno sa v aréne motorov pre RC modely lietadiel objavili prúdové motory (JE).

Sú neustále aktualizované všetkými druhmi inovácií a nápadov od dizajnérov. Úloha, pred ktorou stoja, je dosť ťažká, ale možná. Po vytvorení jedného z prvých zmenšených modelov motorov, ktoré sa stali významnými pre letecké modelárstvo, sa v 90. rokoch veľa zmenilo. Prvý prúdový motor mal dĺžku 30 cm, priemer asi 10 cm a vážil 1,8 kg, ale v priebehu desaťročí boli konštruktéri schopní vytvoriť kompaktnejší model. Ak dôkladne zvážite ich štruktúru, môžete znížiť ťažkosti a zvážiť možnosť vytvorenia vlastného majstrovského diela.

RD prístroj

Prúdové motory (TRE) fungujú na princípe expanzie ohriateho plynu. Toto sú najúčinnejšie motory pre letectvo, dokonca aj mini motory poháňané uhlíkovým palivom. Od vzniku myšlienky vytvorenia lietadla bez vrtule sa myšlienka turbíny začala rozvíjať v celej komunite inžinierov a dizajnérov. Prúdový motor pozostáva z nasledujúcich komponentov:

• difúzor;
• Turbínové koleso;
• Spaľovacia komora;
• kompresor;
• stator;
• Kužeľ dýzy;
• Vodiace zariadenia;
• Ložiská;
• Tryska na prívod vzduchu;
• Palivové potrubie a oveľa viac.

Princíp činnosti

Konštrukcia preplňovaného motora je založená na hriadeli, ktorý sa otáča pomocou ťahu kompresora a pumpuje vzduch rýchlou rotáciou, stláča ho a smeruje von zo statora. Akonáhle sa vzduch dostane do voľnejšieho priestoru, okamžite sa začne rozpínať, snaží sa získať späť svoj obvyklý tlak, no v spaľovacej komore sa ohrieva palivom, čo spôsobuje jeho ešte väčšiu expanziu.

Jediný spôsob, ako môže stlačený vzduch uniknúť, je z obežného kolesa. Obrovskou rýchlosťou sa usiluje o voľnosť, smeruje opačným smerom od kompresora, smerom k obežnému kolesu, ktoré sa roztáča mohutným prúdením a začína sa rýchlo otáčať, čím dodáva trakčnú silu celému motoru. Časť výslednej energie začne otáčať turbínu, poháňajúc kompresor väčšou silou a zvyškový tlak sa uvoľňuje cez trysku motora silným impulzom smerujúcim do chvostovej časti.

Čím viac sa vzduch ohrieva a stláča, tým väčší je vytvorený tlak a teplota vo vnútri komôr. Generované výfukové plyny roztáčajú obežné koleso, otáčajú hriadeľom a umožňujú kompresoru neustále prúdiť čerstvý vzduch.

Typy riadenia prúdových motorov

Existujú tri typy ovládania motora:

Typy motorov pre modely lietadiel

Prúdové motory pre modely lietadiel sa dodávajú v niekoľkých hlavných typoch a dvoch triedach: vzduchový prúd a raketa. Niektoré sú zastarané, iné príliš drahé, no nadšení fanúšikovia ovládateľných modelov lietadiel skúšajú nový motor vyskúšať v akcii. S priemernou rýchlosťou letu 100 km/h sa modely lietadiel stávajú len zaujímavejšie pre diváka a pilota. Najpopulárnejšie typy motorov sa líšia pre riadené a stolové modely v dôsledku rozdielnej účinnosti, hmotnosti a ťahu. V modelovaní lietadiel existuje len niekoľko typov:

• raketa;
• Ramjet (PRJ);
• Pulzujúci prúd vzduchu (PurVD);
• Turbojet (TRD);

Raketa používa sa iba na stolových modeloch a potom pomerne zriedka. Princíp fungovania je odlišný od vzduchovej trysky. Hlavným parametrom je špecifický impulz. Populárne kvôli nedostatku potreby interakcie s kyslíkom a schopnosti pracovať v nulovej gravitácii.

Priamy tok spaľuje vzduch z okolia, ktorý je nasávaný zo vstupného difúzora do spaľovacej komory. Nasávanie vzduchu v tomto prípade smeruje kyslík do motora, ktorý vďaka svojej vnútornej štruktúre núti prúd čerstvého vzduchu vytvárať tlak. Počas prevádzky sa vzduch približuje k nasávaniu vzduchu rýchlosťou letu, ale vo vstupnej dýze niekoľkokrát prudko klesá. Vplyvom uzavretého priestoru vzniká tlak, ktorý po zmiešaní s palivom v obrovskej rýchlosti vystrekne výfuk zo zadnej strany.

Pulzujúci Funguje identicky ako priamoprúdový, ale v jeho prípade nie je spaľovanie paliva konštantné, ale periodické. Pomocou ventilov sa palivo dodáva len v nevyhnutných okamihoch, keď začne klesať tlak v spaľovacej komore. Väčšina prúdových pulzujúcich motorov vykonáva 180 až 270 cyklov vstrekovania paliva za sekundu. Na stabilizáciu tlakového stavu (3,5 kg/cm2) sa používa nútený prívod vzduchu pomocou čerpadiel.

Prúdový motor, Zariadenie, o ktorom ste hovorili vyššie, má najskromnejšiu spotrebu paliva, a preto je cenené. Ich jedinou nevýhodou je nízky pomer hmotnosti a ťahu. Turbínové rolovacie dráhy umožňujú modelu dosiahnuť rýchlosť až 350 km/h, pričom voľnobežné otáčky motora sa držia na 35 000 ot./min.

technické údaje

Dôležitým parametrom, vďaka ktorému modely lietadiel lietajú, je ťah. Poskytuje dobrý výkon, schopný zdvihnúť veľké bremená do vzduchu. Ťah starých a nových motorov je rozdielny, no pri modeloch vytvorených podľa výkresov zo 60. rokov minulého storočia, poháňaných moderným palivom a modernizovaných modernými zariadeniami, sa účinnosť a výkon výrazne zvyšujú.

V závislosti od typu rolovacej dráhy sa charakteristiky, ako aj princíp činnosti môžu líšiť, ale všetky musia vytvoriť optimálne podmienky na štart. Motory sa spúšťajú pomocou štartéra - iných motorov, hlavne elektrických, ktoré sú pripevnené na hriadeli motora pred vstupným difúzorom, alebo štart nastáva roztočením hriadeľa pomocou stlačeného vzduchu privádzaného do obežného kolesa.

Motor GR-180

Na príklade údajov z technického pasu sériového prúdového motora motor GR-180 môžete vidieť skutočné charakteristiky pracovného modelu:
trakcia: 180 N pri 120 000 ot./min., 10 N pri 25 000 ot./min.
Rozsah otáčok: 25 000 - 120 000 ot./min
Teplota výfukových plynov: až do 750 °C
Rýchlosť prúdového výfuku: 1658 km/h
Spotreba paliva: 585 ml/min (pri zaťažení), 120 ml/min (nečinnosť)
Hmotnosť: 1,2 kg
Priemer: 107 mm
dĺžka: 240 mm

Použitie

Hlavná oblasť použitia bola a zostáva zameranie na letectvo. Počet a veľkosť rôznych typov leteckých prúdových motorov je ohromujúci, ale každý je špeciálny a používa sa v prípade potreby. Dokonca v rádiom riadených modeloch lietadiel Z času na čas sa objavujú nové prúdové systémy, ktoré sú verejnosti prezentované na výstavách a súťažiach. Pozornosť na jeho použitie vám umožňuje výrazne rozvíjať schopnosti motorov a dopĺňať princíp činnosti o nové nápady.
V poslednom desaťročí parašutisti a športovci extrémnych športov s wingsuitmi integrovali mini Prúdový motor ako zdroj ťahu na let pomocou krídlového obleku z látky wingsuit, v tom prípade sú motory pripevnené na nohách, príp tvrdé krídlo, nosený ako batoh na chrbte, ku ktorému sú pripevnené motory.
Ďalšou sľubnou oblasťou použitia je boj drony pre armádu, v súčasnosti sú aktívne používané v americkej armáde.

Najsľubnejšou oblasťou použitia mini prúdových motorov je drony na prepravu tovar medzi mestami a na celom svete.

Inštalácia a pripojenie

Inštalácia prúdového motora a jeho pripojenie k systému je zložitý proces. Je potrebné prepojiť palivové čerpadlo, obtokové a regulačné ventily, nádrž a snímače teploty do jedného okruhu. V dôsledku vystavenia vysokým teplotám sa zvyčajne používajú spoje a palivové potrubia potiahnuté spomaľovačom horenia. Všetko je zabezpečené domácim kovaním, spájkovačkou a tesneniami. Pretože rúrka môže byť veľká ako hlava ihly, spojenie musí byť tesné a izolované. Nesprávne pripojenie môže spôsobiť zničenie motora alebo výbuch. Princíp pripojenia okruhu na stolových a lietajúcich modeloch je odlišný a musí sa vykonávať v súlade s pracovnými výkresmi.

Výhody a nevýhody RD

Všetky typy prúdových motorov majú mnoho výhod. Každý typ turbíny sa používa na špecifické účely, ktoré nie sú ovplyvnené jej vlastnosťami. V leteckom modelárstve otvára použitie prúdového motora dvere k vysokým rýchlostiam a schopnosti manévrovať nezávisle od mnohých vonkajších podnetov. Na rozdiel od elektrických a spaľovacích motorov sú prúdové modely výkonnejšie a umožňujú lietadlu stráviť viac času vo vzduchu.
závery
Prúdové motory pre modely lietadiel môžu mať rôzny ťah, hmotnosť, štruktúru a vzhľad. Vždy zostanú nepostrádateľné pre letecké modelárstvo vďaka ich vysokému výkonu a schopnosti využívať turbíny využívajúce rôzne palivá a princípy fungovania. Výberom určitých cieľov môže konštruktér upraviť menovitý výkon, princíp generovania ťahu atď., Aplikovaním rôznych typov turbín na rôzne modely. Prevádzka motora na spaľovanie paliva a tlak kyslíka ho robí maximálne efektívnym a ekonomickým od 0,145 kg/l do 0,67 kg/l, o čo sa leteckí konštruktéri vždy snažili.

Čo robiť? Kúpte si alebo vyrobte sami

Táto otázka nie je jednoduchá. Pretože prúdové motory, či už ide o plnohodnotné alebo menšie modely, sú technicky zložité zariadenia. Urobiť to nie je ľahká úloha. Na druhej strane mini prúdové motory sa vyrábajú výhradne v USA alebo európskych krajinách, takže ich cena je v priemere 3000 dolárov plus mínus 100 dolárov. Kúpa hotového prúdového motora vás teda bude stáť 3 500 dolárov vrátane dopravy a všetkých súvisiacich potrubí a systémov. Cenu si môžete pozrieť sami, stačí si dať do googlu “P180-RX turbojet engine”

Preto je v modernej realite lepšie pristupovať k tejto záležitosti nasledujúcim spôsobom - čo sa nazýva „urob si sám“. Toto však nie je úplne správny výklad, pravdepodobnejšie by bolo zadať prácu dodávateľom. Motor sa skladá z mechanickej a elektronickej časti. Komponenty pre elektronickú časť pohonného systému nakupujeme v Číne, mechanickú časť objednávame u miestnych sústružníkov, ale na to sú potrebné výkresy alebo 3D modely a v zásade je mechanická časť vo vrecku.

Elektronická časť

Ovládač údržby režimu motora je možné zostaviť pomocou Arduina. Na to potrebujete čip prešitý Arduinom, snímače - snímač rýchlosti a snímač teploty a akčné členy, elektronicky riadený ventil prívodu paliva. Čip si môžete flashnúť sami, ak ovládate programovacie jazyky, alebo navštívte fórum Arduino pre službu.

Mechanická časť

S mechanikou vám všetky náhradné diely teoreticky dokážu vyrobiť sústružníci a frézari, problém je v tom, že ich musíte konkrétne hľadať. Nie je problém nájsť sústružníka, ktorý vyrobí hriadeľ a puzdro hriadeľa, ale všetko ostatné. Najťažšia časť na výrobu je koleso odstredivého kompresora. Vyrába sa buď odlievaním. alebo na 5-osovej fréze. Najjednoduchší spôsob, ako získať obežné koleso odstredivého čerpadla, je kúpiť si ho ako náhradný diel pre turbodúchadlo spaľovacieho motora automobilu. A potom s ním zarovnajte všetky ostatné detaily.

Z prijatého e-mailu (kópia originálu):

„Drahý Vitaly, mohol by si mi povedať niečo viac?

o modelových prúdových motoroch, čo to vlastne je a čím sa jedia?“

Začnime gastronómiou, turbíny nič nežerú, sú obdivované! Alebo moderne parafrázovať Gogoľa: „No, ktorý letecký modelár nesníva o tom, že postaví prúdovú stíhačku?

Mnoho ľudí sníva, ale neodvažuje sa. Veľa nových vecí, ešte viac nepochopiteľných vecí, veľa otázok. Na rôznych fórach sa často dočítate, ako predstavitelia renomovaných LII a výskumných ústavov šikovne vyvolávajú strach a snažia sa dokázať, aké je to všetko ťažké! ťažké? Áno, možno, ale nie nemožné! A dôkazom toho sú stovky podomácky vyrobených a tisíce priemyselných modelov mikroturbínov na modelovanie! K tejto otázke musíte pristupovať filozoficky: všetko dômyselné je jednoduché. To je dôvod, prečo bol tento článok napísaný v nádeji, že zníži obavy, zdvihne závoj neistoty a dodá vám viac optimizmu!

Čo je prúdový motor?

Pohon prúdového motora (TRE) alebo plynovej turbíny je založený na práci expanzie plynu. V polovici tridsiatych rokov jeden šikovný anglický inžinier prišiel s myšlienkou vytvoriť letecký motor bez vrtule. V tom čase to bol jednoducho prejav šialenstva, ale na tomto princípe stále fungujú všetky moderné prúdové motory.

Na jednom konci otočného hriadeľa je kompresor, ktorý pumpuje a stláča vzduch. Vzduch uvoľnený zo statora kompresora expanduje a potom, keď vstúpi do spaľovacej komory, je tam ohrievaný horiacim palivom a expanduje ešte viac. Keďže tento vzduch už nemá kam ísť, snaží sa veľkou rýchlosťou opustiť uzavretý priestor, pričom sa pretláča cez obežné koleso turbíny umiestnené na druhom konci hriadeľa a spôsobuje jej otáčanie. Keďže energia tohto prúdu ohriateho vzduchu je oveľa väčšia, ako potrebuje kompresor na svoju činnosť, jeho zvyšok sa uvoľňuje v dýze motora vo forme silného impulzu smerujúceho dozadu. A čím viac sa vzduch v spaľovacej komore ohreje, tým rýchlejšie má tendenciu ju opúšťať, čím ešte viac zrýchľuje turbínu, a teda aj kompresor umiestnený na druhom konci hriadeľa.

Všetky turbodúchadlá pre benzínové a naftové motory, dvojtaktné aj štvortaktné, sú založené na rovnakom princípe. Výfukové plyny zrýchľujú obežné koleso turbíny otáčaním hriadeľa, na druhom konci ktorého je obežné koleso kompresora, ktoré zásobuje motor čerstvým vzduchom.

Princíp fungovania nemôže byť jednoduchší. Ale keby to bolo také jednoduché!

Prúdový motor možno prehľadne rozdeliť na tri časti.

• A. Stupeň kompresora
• B. Spaľovacia komora
• IN. Stupeň turbíny

Výkon turbíny do značnej miery závisí od spoľahlivosti a výkonu jej kompresora. V zásade existujú tri typy kompresorov:

• A. Axiálne alebo lineárne
• B. Radiálne alebo odstredivé
• IN. Uhlopriečka

A. Viacstupňové lineárne kompresory sa rozšírili len v moderných lietadlách a priemyselných turbínach. Faktom je, že s lineárnym kompresorom je možné dosiahnuť prijateľné výsledky iba vtedy, ak nainštalujete niekoľko kompresných stupňov v sérii, jeden po druhom, čo značne komplikuje konštrukciu. Okrem toho musí byť splnených množstvo požiadaviek na dizajn difúzora a stien vzduchového kanála, aby sa zabránilo narušeniu prúdenia a nárazom. Boli pokusy vytvoriť modelové turbíny založené na tomto princípe, ale kvôli zložitosti výroby zostalo všetko v štádiu experimentov a skúšok.

B. Radiálne alebo odstredivé kompresory. V nich je vzduch urýchľovaný obežným kolesom a vplyvom odstredivých síl je stlačený - stlačený v usmerňovacej sústave-stator. Práve s nimi sa začal vývoj prvých prevádzkovaných prúdových motorov.

Jednoduchosť konštrukcie, menšia náchylnosť k narušeniu prúdenia vzduchu a relatívne vysoký výkon len jedného stupňa boli výhody, ktoré predtým prinútili inžinierov začať s vývojom tohto typu kompresora. V súčasnosti je to hlavný typ kompresora v mikroturbínach, ale o tom neskôr.

B. Uhlopriečka, alebo zmiešaný typ kompresora, zvyčajne jednostupňového, podobným princípom činnosti ako radiálny, ale vyskytuje sa pomerne zriedkavo, zvyčajne v turbodúchadloch pre piestové spaľovacie motory.

Vývoj prúdových motorov v leteckom modelovaní

Medzi leteckými modelármi sa vedú mnohé debaty o tom, ktorá turbína bola v leteckom modelárstve prvá. Pre mňa je prvým leteckým modelom turbíny americká TJD-76. Prvýkrát som toto zariadenie videl v roku 1973, keď sa dvaja napoly opití praporčíkovia pokúšali pripojiť plynovú fľašu ku guľatej mašinke s priemerom približne 150 mm a dĺžkou 400 mm, priviazanú obyčajným viazacím drôtom k rádiom ovládanej lodi. , stavač cieľov pre námornú pechotu. Na otázku: "Čo je to?" odpovedali: „Je to mini mama! Američan... sráč, nezačne...“

Oveľa neskôr som sa dozvedel, že je to Mini Mamba s hmotnosťou 6,5 kg a ťahom približne 240 N pri 96 000 ot./min. Bol vyvinutý už v 50-tych rokoch ako pomocný motor pre ľahké klzáky a vojenské drony. Zvláštnosťou tejto turbíny je, že používala diagonálny kompresor. Nikdy však nenašiel široké uplatnenie v modelovaní lietadiel.

Prvý „ľudový“ lietajúci motor bol vyvinutý praotcom všetkých mikroturbínov Kurtom Schrecklingom v Nemecku. Po tom, čo pred viac ako dvadsiatimi rokmi začal pracovať na vytvorení jednoduchého, technologicky vyspelého a lacného na výrobu prúdového motora, vytvoril niekoľko vzoriek, ktoré sa neustále zdokonaľovali. Opakovaním, dopĺňaním a vylepšovaním jeho vývoja vytvorili malí výrobcovia moderný vzhľad a dizajn modelu prúdového motora.

Vráťme sa však k turbíne Kurta Schrecklinga. Vynikajúci dizajn s dreveným obežným kolesom kompresora vystuženým uhlíkovými vláknami. Prstencová spaľovacia komora s odparovacím vstrekovacím systémom, kde sa palivo privádzalo cez špirálu dlhú približne 1 m. Podomácky vyrobené turbínové koleso z 2,5mm plechu! Motor s dĺžkou len 260 mm a priemerom 110 mm vážil 700 gramov a produkoval ťah 30 Newtonov! Stále je to najtichší prúdový motor na svete. Pretože rýchlosť plynu vychádzajúceho z trysky motora bola len 200 m/s.

Na základe tohto motora bolo vytvorených niekoľko verzií súprav pre svojpomocnú montáž. Najznámejší bol FD-3 rakúskej firmy Schneider-Sanchez.

Len pred 10 rokmi stál letecký modelár pred vážnou voľbou - obežné koleso alebo turbína?

Trakčné a akceleračné charakteristiky prvých turbín leteckých modelov zostali v nedohľadne, ale mali neporovnateľnú výhodu oproti obežnému kolesu - nestrácali ťah, keď sa rýchlosť modelu zvyšovala. A zvuk takéhoto pohonu už bol naozajstnou „turbínou“, čo okamžite veľmi ocenili kopisti a predovšetkým verejnosť, ktorá bola určite prítomná pri všetkých letoch. Prvé Shrecklingove turbíny bez problémov zdvihli do vzduchu 5-6 kg závažia modelu. Najkritickejším momentom bol začiatok, ale vo vzduchu všetky ostatné modely ustúpili do pozadia!

Model lietadla s mikroturbínou by sa potom dal prirovnať k autu, ktoré sa neustále pohybovalo na štvrtom prevodovom stupni: bolo ťažké zrýchliť, ale potom nemal taký model medzi obežnými kolesami ani vrtuľami obdobu.

Treba povedať, že teória a vývoj Kurta Schrecklina prispeli k tomu, že vývoj priemyselných dizajnov sa po vydaní jeho kníh uberal cestou zjednodušovania konštrukcie a technológie motorov. Čo vo všeobecnosti viedlo k tomu, že tento typ motora sa stal dostupným pre široký okruh leteckých modelárov s priemernou veľkosťou peňaženky a rodinným rozpočtom!

Prvými vzorkami sériových leteckých modelov turbín boli JPX-T240 od ​​francúzskej firmy Vibraye a japonská J-450 Sophia Precision. Boli si veľmi podobné dizajnom aj vzhľadom, mali odstredivý kompresorový stupeň, prstencovú spaľovaciu komoru a radiálny turbínový stupeň. Francúzsky JPX-T240 bežal na plyn a mal zabudovaný regulátor dodávky plynu. Vyvinul ťah až 50 N, pri 120 000 otáčkach za minútu a hmotnosť zariadenia bola 1700 g. Nasledujúce vzorky T250 a T260 mali ťah až 60 N. Japonka Sophia na rozdiel od Francúzov jazdila na kvapalné palivo. Na konci jeho spaľovacej komory bol prstenec s rozprašovacími tryskami, toto bola prvá priemyselná turbína, ktorá si našla miesto v mojich modeloch.

Tieto turbíny boli veľmi spoľahlivé a ľahko ovládateľné. Jedinou nevýhodou boli ich vlastnosti pri pretaktovaní. Radiálny kompresor a radiálna turbína sú totiž relatívne ťažké, to znamená, že majú väčšiu hmotnosť a tým aj väčší moment zotrvačnosti v porovnaní s axiálnymi obežnými kolesami. Preto zrýchľovali z nízkeho plynu na plný pomaly, asi 3-4 sekundy. Model reagoval na plyn ešte dlhšie a s tým bolo treba pri lietaní počítať.

Potešenie nebolo lacné v roku 1995, samotná Sofia stála 6 600 nemeckých mariek alebo 5 800 „stále zelených prezidentov“. A vy ste museli mať veľmi dobré argumenty, aby ste manželke dokázali, že turbína pre modelku je oveľa dôležitejšia ako nová kuchyňa a že staré rodinné auto môže ešte pár rokov vydržať, ale s turbínou nemôžete čakať. .

Ďalším vývojom týchto turbín je turbína R-15, ktorú predáva Thunder Tiger.

Jeho rozdiel je v tom, že obežné koleso turbíny je teraz axiálne namiesto radiálneho. Ťah však zostal do 60 N, keďže celá konštrukcia, stupeň kompresora a spaľovacia komora zostali na úrovni z predvčera. Aj keď pri svojej cene je skutočnou alternatívou k mnohým iným modelom.

V roku 1991 dvaja Holanďania Benny van de Goor a Han Jenniskens založili spoločnosť AMT a v roku 1994 vyrobili prvú turbínu triedy 70N – Pegasus. Turbína mala radiálny kompresorový stupeň s obežným kolesom turbodúchadla Garret s priemerom 76 mm, ako aj veľmi dobre riešenú prstencovú spaľovaciu komoru a axiálny turbínový stupeň.

Po dvoch rokoch starostlivého štúdia práce Kurta Schrecklinga a početných experimentov dosiahli optimálny výkon motora, ktorý sa stanovil na základe skúšania veľkosti a tvaru spaľovacej komory a optimálnej konštrukcie turbínového kolesa. Koncom roku 1994, na jednom z priateľských stretnutí, po letoch, večer v stane pri pohári piva Benny v rozhovore prefíkane žmurkol a dôverne oznámil, že ďalší sériový model Pegasus Mk-3 „fúka ” už 10 kg, má maximálnu rýchlosť 105 000 a stupeň kompresie 3,5 s prietokom vzduchu 0,28 kg/s a výstupnou rýchlosťou plynu 360 m/s. Hmotnosť motora so všetkými agregátmi bola 2300 g, turbína mala priemer 120 mm a dĺžku 270 mm. V tom čase sa tieto čísla zdali fantastické.

V podstate všetky dnešné modely kopírujú a opakujú do tej či onej miery jednotky zabudované v tejto turbíne.

V roku 1995 vyšla kniha Thomasa Kampsa „Modellstrahltriebwerk“ (Modelový prúdový motor) s výpočtami (väčšinou v skrátenej forme požičanými z kníh K. Schrecklinga) a podrobnými nákresmi turbíny pre vlastnú výrobu. Od tohto momentu úplne skončil monopol výrobných spoločností na technológiu výroby modelových prúdových motorov. Hoci mnohí malí výrobcovia jednoducho bezmyšlienkovite kopírujú turbínové jednotky Kamps.

Thomas Kamps experimentmi a pokusmi, počnúc Schrecklingovou turbínou, vytvoril mikroturbínu, v ktorej spojil všetky vtedajšie výdobytky v tejto oblasti a chtiac či nechtiac zaviedol štandard pre tieto motory. Jeho turbína, známejšia ako KJ-66 (KampsJetengine-66mm). 66 mm – priemer obežného kolesa kompresora. Dnes môžete vidieť rôzne názvy turbín, ktoré takmer vždy označujú buď veľkosť obežného kolesa kompresora 66, 76, 88, 90 atď., Alebo ťah - 70, 80, 90, 100, 120, 160 N.

Niekde som čítal veľmi dobrý výklad hodnoty jedného Newtonu: 1 Newton je 100 gramová čokoládová tyčinka plus jej obal. V praxi sa údaj v Newtonoch často zaokrúhľuje na 100 gramov a ťah motora sa bežne určuje v kilogramoch.

Návrh modelového prúdového motora

1. Obežné koleso kompresora (radiálne)
2. Usmerňovací systém kompresora (stator)
3. Spaľovacia komora
4. Turbínový usmerňovací systém
5. Turbínové koleso (axiálne)
6. Ložiská
7. šachtový tunel
8. Tryska
9. Kužeľ dýzy
10. Predný kryt kompresora (difúzor)

kde začať?

Prirodzene, modelár má okamžite otázky: kde začať? Kde získať? Aká je cena?

1. Môžete začať so súpravami. Takmer všetci výrobcovia dnes ponúkajú celý rad náhradných dielov a súprav pre stavbu turbín. Najbežnejšie sú sady opakujúce KJ-66. Ceny zostáv sa podľa konfigurácie a kvality spracovania pohybujú od 450 do 1800 Eur.
2. Môžete si kúpiť hotovú turbínu, ak si to môžete dovoliť, a podarí sa vám manžela presvedčiť o dôležitosti takejto kúpy bez toho, aby to viedlo k rozvodu. Ceny hotových motorov začínajú od 1500 eur za turbíny bez autoštartu.
3. Môžete to urobiť sami. Nehovorím, že je to najideálnejšia metóda, nie je vždy najrýchlejšia a najlacnejšia, ako by sa na prvý pohľad mohlo zdať. Ale pre kutilov je to najzaujímavejšie za predpokladu, že je k dispozícii dielňa, dobrý sústružnícky a frézovací základ a k dispozícii je aj zariadenie na odporové zváranie. Najťažšia vec v podmienkach remeselnej výroby je vyrovnanie hriadeľa s kolesom kompresora a turbínou.

Začínal som so svojpomocnou stavbou, no začiatkom 90-tych rokov jednoducho nebol taký výber turbín a zostáv na ich stavbu ako dnes a pri vlastnej výrobe je pohodlnejšie pochopiť fungovanie a zložitosti takéhoto agregátu. .

Tu sú fotografie vlastnoručne vyrobených dielov pre turbínu leteckého modelu:

Pre každého, kto sa chce bližšie zoznámiť s dizajnom a teóriou Micro-TRD, môžem len odporučiť nasledujúce knihy s nákresmi a výpočtami:

• Kurt Schreckling. Strahlturbine fur Flugmodelle im Selbstbau. ISDN 3-88180-120-0
• Kurt Schreckling. Modellturbinen im Eigenbau. ISDN 3-88180-131-6
• Kurt Schreckling. Turbovrtuľová spoločnosť Triebwerk. ISDN 3-88180-127-8
• Thomas Kamps Modellstrahltriebwerk ISDN 3-88180-071-9

Dnes viem o firmách, ktoré vyrábajú letecké modely turbín, ale je ich stále viac: AMT, Artes Jet, Behotec, Digitech Turbines, Funsonic, FrankTurbinen, Jakadofsky, JetCat, Jet-Central, A. Kittelberger, K. Koch, PST-Jets, RAM, Raketeturbine, Trefz, SimJet, Simon Packham, F.Walluschnig, Wren-Turbines. Všetky ich adresy nájdete na internete.

Nácvik použitia v modelárstve lietadiel

Začnime tým, že už máte turbínu, tú najjednoduchšiu, ako ju teraz ovládať?

Existuje niekoľko spôsobov, ako spustiť motor s plynovou turbínou v modeli, ale najlepšie je najprv postaviť malú skúšobnú stolicu, ako je táto:

Manuálny štartzačať) - najjednoduchší spôsob ovládania turbíny.

1. Pomocou stlačeného vzduchu, fénu a elektrického štartéra sa turbína zrýchli na minimálne prevádzkové otáčky 3000 ot./min.
2. Do spaľovacej komory sa privádza plyn a do žeraviacej sviečky sa privádza napätie, plyn sa zapáli a turbína dosiahne režim v rozsahu 5000-6000 ot./min. Predtým sme jednoducho zapálili zmes vzduchu a plynu na dýze a plameň „vystrelil“ do spaľovacej komory.
3. Pri prevádzkových otáčkach je zapnutý regulátor otáčok, ktorý riadi otáčky palivového čerpadla, ktoré následne dodáva palivo do spaľovacej komory – petrolej, motorovú naftu alebo vykurovací olej.
4. Pri stabilnej prevádzke sa zastaví prívod plynu a turbína beží len na kvapalné palivo!

Ložiská sa zvyčajne mazajú palivom, do ktorého sa pridáva turbínový olej, približne 5 %. Ak je systém mazania ložísk oddelený (s olejovým čerpadlom), potom je lepšie zapnúť napájanie čerpadla pred dodávkou plynu. Je lepšie vypnúť ako posledný, ale NEZABUDNITE ho vypnúť! Ak si myslíte, že ženy sú slabšie pohlavie, pozrite sa, čím sa stanú, keď z trysky modelu uvidia prúd oleja stekajúci na čalúnenie zadného sedadla rodinného auta.

Nevýhodou tohto najjednoduchšieho spôsobu ovládania je takmer úplný nedostatok informácií o chode motora. Na meranie teploty a rýchlosti potrebujete samostatné prístroje, minimálne elektronický teplomer a otáčkomer. Čisto vizuálne je možné len približne určiť teplotu podľa farby obežného kolesa turbíny. Zarovnanie, ako pri všetkých rotačných mechanizmoch, sa kontroluje na povrchu puzdra pomocou mince alebo nechtu. Priložením nechtu na povrch turbíny pocítite aj tie najmenšie vibrácie.

Technické údaje motora vždy uvádzajú ich maximálne otáčky, napríklad 120 000 ot./min. Toto je maximálna prípustná hodnota počas prevádzky, ktorá by sa nemala zanedbať! Po tom, čo sa moja podomácky vyrobená jednotka v roku 1996 rozletela priamo na stojane a turbínové koleso, ktoré roztrhlo plášť motora, prerazilo 15 mm preglejkovú stenu kontajnera stojaceho tri metre od stojana, som dospel k záveru, že to bude nemožné zrýchliť bez ovládacích zariadení sú životu nebezpečné! Výpočty pevnosti neskôr ukázali, že rýchlosť otáčania hriadeľa mala byť do 150 000. Takže bolo lepšie obmedziť prevádzkové otáčky na plný plyn na 110 000 - 115 000 ot./min.

Ďalší dôležitý bod. Do okruhu riadenia paliva NUTNE Núdzový uzatvárací ventil ovládaný cez samostatný kanál musí byť zapnutý! To sa deje tak, že v prípade núteného pristátia, neplánovaného pristátia mrkvy a iných problémov sa zastaví prívod paliva do motora, aby sa predišlo požiaru.

Štart covládanie(Poloautomatický štart).

Aby sa na ihrisku, kde sú (nedaj bože!) naokolo aj diváci, nestávali vyššie popísané trampoty, používajú pomerne osvedčený Spustite ovládanie. Tu je ovládanie štartovania - otvorenie plynu a dodávka petroleja, monitorovanie teploty a otáčok motora vykonávané elektronickou jednotkou. ECU (E elektronický U hnida- C ovládanie) . Plynová nádoba môže byť pre pohodlie už umiestnená vo vnútri modelu.

Na tento účel je k ECU pripojený snímač teploty a snímač rýchlosti, zvyčajne optický alebo magnetický. Okrem toho môže ECU indikovať spotrebu paliva, uložiť parametre posledného štartu, hodnoty napájacieho napätia palivového čerpadla, napätia batérie atď. To všetko je potom možné prezerať na počítači. Na programovanie ECU a načítanie nahromadených údajov použite manuálny terminál (ovládací terminál).

K dnešnému dňu sú dva najpoužívanejšie konkurenčné produkty v tejto oblasti Jet-tronics a ProJet. Ktorý z nich uprednostniť, je na každom, aby sa rozhodol sám, pretože je ťažké polemizovať o tom, čo je lepšie: Mercedes alebo BMW?

Celé to funguje takto:

1. Keď sa hriadeľ turbíny (stlačený vzduch/sušič vlasov/elektrický štartér) roztočí na prevádzkové otáčky, ECU automaticky riadi prívod plynu do spaľovacej komory, zapaľovanie a dodávku kerozínu.
2. Keď pohnete plynom na vašom diaľkovom ovládači, turbína sa najskôr automaticky prepne do prevádzkového režimu, po ktorom nasleduje sledovanie najdôležitejších parametrov celého systému, od napätia batérie až po teplotu a otáčky motora.

Autozačať(automatický štart)

Pre obzvlášť lenivých je postup spustenia zjednodušený na maximum. Turbína sa spúšťa z ovládacieho panela aj cez ECU jeden spínač. Tu nie je potrebný žiadny stlačený vzduch, žiadny štartér, žiadny fén!

1. Prepnete prepínač na ovládači rádia.
2. Elektrický štartér roztočí hriadeľ turbíny na prevádzkové otáčky.
3. ECU ovláda štart, zapaľovanie a uvedenie turbíny do prevádzkového režimu s následným sledovaním všetkých ukazovateľov.
4. Po vypnutí turbíny ECU automaticky otočí hriadeľ turbíny ešte niekoľkokrát pomocou elektrického štartéra na zníženie teploty motora!

Najnovším pokrokom v automatickom štarte je Kerostart. Začnite na kerozíne, bez predhrievania na plyne. Inštaláciou iného typu žeraviacej sviečky (väčšej a výkonnejšej) a minimálnou zmenou prívodu paliva v systéme sa nám podarilo úplne eliminovať plyn! Tento systém funguje na princípe kúrenia auta ako na Záporoží. V Európe zatiaľ iba jedna spoločnosť prerába turbíny z plynových na petrolejové štartovanie, bez ohľadu na výrobcu.

Ako ste si už všimli, na mojich výkresoch sú v schéme zahrnuté ďalšie dve jednotky, sú to ventil na ovládanie brzdy a ventil na ovládanie zaťahovania podvozku. Nie sú to povinné možnosti, ale sú veľmi užitočné. Faktom je, že v „bežných“ modeloch pri pristávaní pôsobí vrtuľa pri nízkych rýchlostiach ako druh brzdy, ale v prúdových modeloch takáto brzda neexistuje. Turbína má navyše vždy zvyškový ťah aj pri „voľnobežných“ otáčkach a pristávacia rýchlosť prúdových modelov môže byť oveľa vyššia ako pri „vrtuľových“. Preto sú brzdy hlavného kolesa veľmi nápomocné pri znižovaní chodu modelu, najmä na krátkych plochách.

Palivový systém

Druhým zvláštnym atribútom na obrázkoch je palivová nádrž. Pripomína mi to fľašu Coca-Coly, však? Ako to je!

Toto je najlacnejšia a najspoľahlivejšia nádrž za predpokladu, že sa používajú opakovane použiteľné, hrubé fľaše, a nie pokrčené jednorazové. Druhým dôležitým bodom je filter na konci sacieho potrubia. Požadovaná položka! Filter neslúži na filtrovanie paliva, ale na zabránenie vstupu vzduchu do palivového systému! V dôsledku samovoľného odstavenia turbíny vo vzduchu sa už stratil nejeden model! Tu sa najlepšie osvedčili filtre z motorových píl značky Stihl alebo podobných z pórovitého bronzu. Ale budú fungovať aj bežné plstené.

Keďže hovoríme o palive, môžeme hneď dodať, že turbíny majú veľký smäd a spotreba paliva je v priemere na úrovni 150-250 gramov za minútu. Najväčšia spotreba je samozrejme pri štarte, ale vtedy plynová páka málokedy prekročí 1/3 svojej polohy vpred. Zo skúseností môžeme povedať, že pri miernom štýle letu stačia tri litre paliva na 15 minút. letový čas, pričom v nádržiach je ešte rezerva na pár priblížení na pristátie.

Samotným palivom je zvyčajne letecký petrolej, na Západe známy ako Jet A-1.

Môžete samozrejme použiť motorovú naftu alebo lampový olej, ale niektoré turbíny, napríklad z rodiny JetCat, to zle znášajú. Tiež prúdové motory nemajú radi zle upravené palivo. Nevýhodou náhrad kerozínu je veľká tvorba sadzí. Motory sa musia kvôli čisteniu a kontrole častejšie rozoberať. Existujú prípady turbín fungujúcich na metanol, ale poznám len dvoch takých nadšencov, ktorí si vyrábajú metanol sami, takže si môžu dovoliť taký luxus. Používanie benzínu v akejkoľvek forme by sa malo kategoricky opustiť, bez ohľadu na to, aká atraktívna sa môže zdať cena a dostupnosť tohto paliva! Toto je doslova hra s ohňom!

Údržba a životnosť

Ďalšia otázka teda vyvstala sama od seba – služby a zdroje.

Údržba z veľkej časti pozostáva z udržiavania motora v čistote, vizuálnej kontroly a kontroly vibrácií pri štartovaní. Väčšina leteckých modelárov vybavuje svoje turbíny nejakým vzduchovým filtrom. Obyčajné kovové sito pred nasávacím difúzorom. Podľa mňa je to neoddeliteľná súčasť turbíny.

Motory udržiavané v čistote a so správnym systémom mazania ložísk slúžia bezporuchovo po dobu 100 a viac prevádzkových hodín. Hoci mnohí výrobcovia radia poslať turbíny na kontrolu kontroly po 50 pracovných hodinách, ide skôr o očistenie svedomia.

Prvý model prúdového lietadla

Stručne o prvom modeli. Najlepšie je, ak je to „tréner“! V súčasnosti je na trhu veľa turbínových trenažérov, väčšina z nich sú modely s delta krídelkami.

Prečo delta? Pretože samy o sebe sú to veľmi stabilné modely a ak je v krídle použitý takzvaný profil v tvare S, tak pristávacia rýchlosť a pádová rýchlosť sú minimálne. Tréner musí takpovediac sám lietať. A mali by ste sa sústrediť na nový typ motora a ovládacie prvky.

Tréner musí mať slušné rozmery. Keďže rýchlosť na prúdových modeloch je 180-200 km/h, váš model sa veľmi rýchlo vzdiali na značné vzdialenosti. Preto musí byť pre model zabezpečená dobrá vizuálna kontrola. Je lepšie, ak je turbína na vozni namontovaná otvorene a nesedí príliš vysoko vo vzťahu ku krídlu.

Dobrým príkladom toho, aký by nemal byť tréner, je najbežnejší tréner - "Kengura". Keď si FiberClassics (dnes Composite-ARF) objednal tento model, koncept bol založený predovšetkým na predaji sofijských turbín a ako dôležitý argument pre modelárov, že odstránením krídel z modelu by sa dal použiť ako skúšobná stolica. Vo všeobecnosti je to tak, ale výrobca chcel ukázať turbínu, ako keby bola vystavená, takže turbína je namontovaná na akomsi „pódiu“. Ale keďže sa ukázalo, že vektor ťahu je aplikovaný oveľa vyššie ako ťažisko modelu, trysku turbíny bolo potrebné zdvihnúť. Tým boli takmer úplne pohltené nosné vlastnosti trupu, plus malé rozpätie krídel, ktoré krídlo značne zaťažovalo. Iné dispozičné riešenia navrhované v tom čase zákazník odmietol. Iba použitie profilu TsAGI-8, stlačeného na 5 %, prinieslo viac-menej prijateľné výsledky. Kto už lietal na Klokanovi, vie, že tento model je pre veľmi skúsených pilotov.

S prihliadnutím na nedostatky Kangaroo vznikol športový trenažér pre dynamickejšie lety „HotSpot“. Tento model sa vyznačuje prepracovanejšou aerodynamikou a Ogonyok lieta oveľa lepšie.

Ďalším vývojom týchto modelov bol „BlackShark“. Bol navrhnutý pre pokojné lety, s veľkým polomerom otáčania. S možnosťou širokej škály akrobacie a zároveň s dobrými plachtárskymi vlastnosťami. Ak zlyhá turbína, dá sa s týmto modelom pristáť ako na klzáku, bez nervov.

Ako môžete vidieť, vývoj trenažérov sa uberal cestou zväčšovania veľkosti (v rozumných medziach) a znižovania záťaže na krídlo!

Ako výborný trenažér môže poslúžiť aj rakúska balzová a penová súprava Super Reaper. Stojí 398 eur. Model vyzerá vo vzduchu veľmi dobre. Tu je moje obľúbené video zo série Super Reaper: http://www.paf-flugmodelle.de/spunki.wmv

Ale šampiónom nízkej ceny je dnes Spunkaroo. 249 eur! Veľmi jednoduchá konštrukcia z balzy potiahnutej sklolaminátom. Na ovládanie modelu vo vzduchu stačia len dve servá!

Keďže hovoríme o servách, musíme hneď povedať, že štandardné trojkilogramové servá nemajú s takýmito modelmi nič spoločné! Zaťaženie ich volantov je obrovské, takže autá musia byť inštalované silou najmenej 8 kg!

Zhrnúť

Prirodzene, každý má svoje priority, pre niekoho je to cena, pre iného hotový výrobok a úspora času.

Najrýchlejší spôsob, ako vlastniť turbínu, je jednoducho si ju kúpiť! Dnešné ceny hotových turbín triedy 8 kg ťahu s elektronikou začínajú od 1525 Euro. Ak uvážite, že takýto motor sa dá bez problémov okamžite uviesť do prevádzky, tak to nie je vôbec zlý výsledok.

Súpravy, súpravy. V závislosti od konfigurácie stojí zvyčajne súprava kompresorového vyrovnávacieho systému, obežného kolesa kompresora, nevŕtaného turbínového kolesa a vyrovnávacieho stupňa turbíny v priemere 400-450 eur. K tomu musíme dodať, že všetko ostatné si musíte buď kúpiť, alebo vyrobiť sami. Plus elektronika. Konečná cena môže byť dokonca vyššia ako hotová turbína!

Čo musíte venovať pozornosť pri nákupe turbíny alebo súprav - je lepšie, ak je to odroda KJ-66. Takéto turbíny sa ukázali ako veľmi spoľahlivé a ich potenciál na zvýšenie výkonu ešte nie je vyčerpaný. Takže častou výmenou spaľovacej komory za modernejšiu alebo výmenou ložísk a inštaláciou vyrovnávacích systémov iného typu môžete dosiahnuť zvýšenie výkonu z niekoľkých stoviek gramov na 2 kg a akceleračné charakteristiky sa často výrazne zlepšujú. Okrem toho sa tento typ turbíny veľmi ľahko ovláda a opravuje.

Poďme si zhrnúť, aké veľké vrecko je potrebné na stavbu moderného modelu prúdového lietadla za najnižšie európske ceny:

• Turbína zložená s elektronikou a drobnosťami - 1525 Euro
• Trenažér s dobrými letovými vlastnosťami - 222 Euro
• 2 servá 8/12 kg - 80 Euro
• Prijímač 6 kanálov - 80 Euro

Celkovo váš sen: asi 1900 eur alebo asi 2500 zelených prezidentov!

V poslednom čase sa vo viacerých populárno-vedeckých publikáciách publikovali informácie o prúdových mikromotoroch pre modely lietadiel, ktoré sa rýchlo rozvíjajú na Západe, ako aj o majstrovstvách sveta, ktoré organizuje International Jet Model Committee (IJMC). Ruský tím RUSJET tak na Majstrovstvách sveta, ktoré sa konali od 3. júla do 15. júla 2007 v Severnom Írsku, získal najviac bodov v hodnotení replík modelov s prúdovou elektrárňou a obsadil druhé miesto na svete na základe výsledky letu! Konečne sa splnilo to, o čo sme sa v 60. a 70. rokoch minulého storočia snažili, snívali a fantazírovali!

Moje skúsenosti s modelovaním lietadiel sa začali niekde v roku 1959 za otriasajúceho sa revu prúdových lietadiel a ich dovtedy nepredstaviteľných rekordov. Záhadní držitelia nadzvukových rekordov E-33, E-66, E-166 atď. vzrušovalo mozog a dušu, čo nás prinútilo použiť výstrižky fotografií z novín a časopisov na opätovné vytvorenie nákresov, podľa ktorých boli následne navrhnuté a postavené lietajúce modely - kópie podzvukových a nadzvukových prúdových lietadiel s práškovými raketovými motormi. Lety takýchto modelov vzbudzovali obdiv a radosť mladej časti populácie a výrazný nesúhlas zrelších susedov a okoloidúcich. A je to tak správne: lety prúdových lietadiel boli často sprevádzané požiarmi a dokonca aj výbuchmi.
Nemal som možnosť ovládať všeobecne uznávané letecké modelárske technológie v bohatých kruhoch pod vedením dospelého mentora. Moje „samoškolenie“ v spoločnom byte mi však zaistilo nezávislosť a slobodu pretaviť prúd nápadov do reálnych návrhov a od mladosti ma naučilo kráčať málo známymi cestami. Vášeň pre letectvo v tých rokoch podnietila zvedavosť, pracovitosť, intuíciu a vynaliezavosť, ktoré okrem výroby modelov lietadiel podľa vlastných rúk a vyvinutých technológií nútili človeka usilovne sa prehrabávať v regáloch knižnice a zveľaďovať ich. nájdite knihy o letectve, raketách a vesmíre, ktoré sú také drahé pre mladé srdce. „So zatajeným dychom“ som čítal všetko z časopisu „Mladý technik“ a nie vždy končiac publikáciami Oborongiz. Aerodynamika, konštrukcia lietadiel, teória a konštrukcia vzduchom dýchajúcich a raketových motorov, náuka o leteckých materiáloch a dokonca aj dizajn leteckých prístrojov a základy elektroniky fascinovali nad svoj vek, odhaľujúc mladej duši nie vždy pochopiteľné, ale taký nezvyčajný a zaujímavý svet techniky, svet letectva.
Zvyšky informácií, ktoré študent spracoval a osvojil si už v 7. ročníku na hodinách fyziky pri štúdiu 3. Newtonovho zákona, umožnili učiteľovi úplne zveriť vedenie hodiny o štúdiu prúdového pohonu, princípoch a dizajne. vzduchových a raketových motorov mladému leteckému modelárovi, t .e. mne.
Neskôr, počas služby v ozbrojených silách, základné znalosti elektroniky získané v školskom veku, ako aj schopnosť zostaviť si vlastné vysielačky, mu umožnili s vyznamenaním vyštudovať Vojenskú leteckú školu mechanikov, stať sa prvou- triedy špecialista navádzania operátor, veliteľ radarového oddelenia a následne dôstojník.
V roku 1969 som vyvinul program Rubicon, v súlade s ktorým boli navrhnuté a postavené lietajúce modely s prúdovými elektrárňami a samotnými motormi. Riadiaci systém motor-kompresor: v prednej časti modelu je obežné koleso, v chvoste je spaľovacia komora s núteným vstrekovaním paliva; SU s náporovým motorom: vzlet na práškovom raketovom motore (raketový motor na tuhé palivo), upevnený pozdĺž osi náporového motora, ktorý po zrýchlení raketového motora na tuhé palivo mal poskytnúť ťah takémuto zariadeniu , atď. Tieto experimenty sa nie vždy skončili úspešne a mladý dizajnérsky nápad pokračoval v hľadaní efektívnejších a spoľahlivejších spôsobov, ako zaviesť prúdový pohon do leteckého modelárstva.
Na realizácii programu Rubicon sa aktívne podieľal môj priateľ a rovnako zmýšľajúci človek Alexander Selin, „AS“, ktorý ma s nepotlačiteľnou energiou a bohatou fantáziou vždy chápal a inšpiroval k novým „reaktívnym skutkom“. Nie bez vplyvu AS bolo nové, vysoko účinné zloženie paliva, ako sa nám vtedy zdalo, použité pre ďalší opakovane letiaci prúdový model. Rýchlosť horenia tohto paliva však bola taká vysoká a nekontrolovateľná, že hneď prvý let skončil výbuchom a tvár bledého AC sa okamžite zrodila s rasou Negroidov. Ale ani po takýchto zlyhaniach sme nestratili odvahu, ale znova sme premýšľali, analyzovali a „lietali“. AS nielen generoval nápady a vytváral návrhy, ale tiež vynikajúco pilotoval zariadenia, ktoré sme testovali. V roku 1970 odišiel AS domov do Doneckej oblasti, stal sa baníkom a letectvo ho prestalo baviť... Moje tvorivé impulzy bez priateľa vyprchali.
Čoskoro prišiel čas splniť posvätnú povinnosť chrániť vlasť. Po návrate z armády v roku 1973 sa oblasť môjho záujmu týkala ekranoplánov, z ktorých som bol „chorý“ až do roku 1976, ako aj štúdia na Taganrog Radio Engineering Institute (TRTI), kam ma poslali po službe v ozbrojených silách. sily. V roku 1976 však môj „reaktívny syndróm“ začal opäť napredovať s implementáciou nových technických nápadov.
V tom čase som na podvedomej úrovni už mnoho rokov analyzoval vznik americkej leteckej modelárskej spoločnosti, ktorá v roku 1966 informovala svet o vytvorení a predaji mikroturbomotora Turbocraft-22.
Tieto informácie, ktoré viedli k zhoršeniu môjho „reaktívneho syndrómu“, diplomu v strojárstve v odbore „Letecké inžinierstvo“, následnému štúdiu na pobočke Moskovského leteckého inštitútu (MAI) pomenovanej po. S. Ordzhonikidze a práca ako inžinier vo výrobe a expedícii strojového závodu Taganrog (teraz JSC TANTK pomenovaná po G.M. Berievovi) urobili svoju prácu: Nakoniec sa mi podarilo vyvinúť a postaviť prúdový mikromotor TD-01 s odstredivkou. kompresor, prstencovú spaľovaciu komoru, odstredivé vstrekovanie paliva a axiálnu turbínu s priemerom 68 mm, o ktorú sa postaral aj program Rubicon. Mikroturbínový motor bol po opakovaných pokusoch o jeho výrobu v mojich školských rokoch vyrobený v továrni, pololegálne, len vo veku 24 rokov.
Žiaruvzdorné, žiaruvzdorné atď. potrebné na stavbu motora. Materiály sa vyberali z referenčných kníh a našťastie sa dali nájsť vo výrobnom odpade a závod ich v tom čase nepociťoval ako nedostatok. Potom ich dokázali spracovať vysokokvalifikovaní odborníci, vždy pripravení pomôcť pri mojom kreatívnom výskume, ktorí zároveň vedeli „držať jazyk za zubami“.
Všetky kovoobrábacie a jednoduché sústružnícke operácie som vykonával vlastnými rukami. Objednal som si frézovanie, zváranie a lisovanie, ale v mojej prítomnosti. Osadenie, montáž, vyváženie atď. urobil som to sám.
Medzitým boli vyvinuté a postavené tri verzie motora PuVRD (pulzujúci vzduch dýchajúci motor), o ktorom som v detstve veľa čítal a ktorého fungovanie som mal možnosť vidieť prvýkrát v živote pri testovaní môjho PuVRD. Do biela rozpálená spaľovacia komora a čerešňovo-červená rezonančná trubica na pozadí rezavého ohlušujúceho zvuku PuVRD rýchlo schladili moju vášeň pre vytvorenie kópie modelu prúdového lietadla s PuVRD, čo ma prinútilo uprednostňovať stále viac a viac. k prúdovému motoru. Približne v rovnakom čase som vypracoval projekt prúdového mikromotora TD-02 s odstredivým kompresorom, dostredivou turbínou a čerpaným prívodom paliva cez rozdeľovacie potrubie so vstrekovačmi. Ale tento mikromotor už nebol predurčený na stelesnenie do kovu.
Keď som začal testovať svoj mikroturbínový motor v továrenskom laboratóriu na testovanie skutočných leteckých motorov, kvôli obrovskému rozdielu v rozmeroch testovacích objektov som musel buď padnúť pod paľbu výrokov vysoko kvalifikovaných autoritatívnych kritikov o zbytočnosti a nemožnosť vytvoriť takýto motor, alebo sa vrhnúť do vĺn oceánu odporúčaní na radikálne prepracovanie jednotiek TRD tak, aby boli podobné jednotkám motorov známych v tom čase v závode: AL-7PB, RD -45F, VK-1A, AI-20, TS-20 atď.
Jeden popredný inžinier, sympatizujúci s mojím kreatívnym výskumom, prišiel s myšlienkou otáčať hriadeľ motora nie dodávaním vzduchu do obežného kolesa kompresora, ale tangenciálnym privádzaním vzduchu do axiálnej turbíny. Toto rozhodnutie bolo nebezpečné, pretože mohlo poškodiť turbínu pre jej nedostatočnú pevnosť. A tak sa aj stalo. Bez môjho súhlasu bola do skrine turbíny prispájkovaná armatúra, cez ktorú sa do turbíny tangenciálne privádzal vzduch pod tlakom asi 10 atmosfér, ktorý pri roztočení turbíny nemilosrdne „položil“ všetky jej lopatky na náboj. A takýchto príkladov je veľa.
A napriek tomu motor začal pracovať, aj keď nestabilný. Jeho voľnobežné otáčky boli približne 40 000 ot./min. Píšťalka turbíny prekročila hranicu počuteľnosti so zvyšujúcou sa rýchlosťou. Niekedy zlyhal plameň v spaľovacej komore (CC) a potom z trysky unikol prúd vzduchu s jemne rozptýleným petrolejom. Systém prívodu paliva cez odstredivé vstrekovače fungoval bezchybne. Problémy organizácie spaľovania kerozínu v maloobjemovej spaľovacej komore boli vyriešené inštaláciou víriacich zariadení a stabilizátorov plameňa, ktorých účinnosť bola pozorovaná v pomerne úzkom rozsahu prietokov zmesi paliva a vzduchu. Rozšírenie rozsahu stabilných rýchlostí spaľovania si vyžiadalo lepšiu predbežnú prípravu paliva na spaľovanie a zväčšenie objemu spaľovacej komory. Takéto zväčšenie objemu spaľovacej komory si vyžiadalo výrobu nového dutého hriadeľa motora s odstredivými dýzami, výmenu ohniska spaľovacej komory a skrine motora. Detaily boli v tom čase jednoduché, ale už som nemal prostriedky na pokračovanie v práci a náladu bojovať proti skeptikom. Stabilné spaľovanie v spaľovacej komore by zrejme mohol zabezpečiť automatický regulátor dodávky paliva na základe údajov miniatúrnych snímačov teploty a snímačov tlaku vzduchu na výstupe z kompresora, ale takéto zariadenie s vhodnými parametrami v tom čase v závode nebolo. Vývoj a výroba takéhoto zariadenia si vyžiadali finančné zdroje, ďalší výskum a experimenty. Žiaľ, nepodarilo sa nájsť záujem a podporu vedenia leteckej konštrukčnej kancelárie pri dolaďovaní tohto vývoja, ktorý predbehol dobu.
Keď sa informácie o mojom mikroturbínovom motore dostali k hlavnému konštruktérovi, povedal: „My (Machine-Building Plant – Yu.V.) nie sme spoločnosť vyrábajúca motory a nehodí sa nám púšťať sa do takýchto nezmyslov. ..“
Skúsenosti z práce na tvorbe mikroturbínových motorov, ako aj skúsenosti s prácou na realizácii neskorších projektov miniatúrnych nízkonákladových lietadiel s elektronickým vybavením a schopnosťami UAV, ktoré sa zrodili z práce a iniciatívy inžinierov a vynálezcov mesto Taganrog, tiež nie je žiadané a nie je podporované. Tento vývoj je v súčasnosti uvedený len v niektorých patentoch na vynálezy s právami a povinnosťami autorov-majiteľov patentov, pre ich schopnosť vstúpiť do inovačného prostredia a zúčastniť sa súťaží o inovatívne projekty.
Dnes sa také “nezmysly”, akými sú motory s mikroturbínou, dajú kúpiť v špecializovaných modelárskych predajniach v niektorých západných krajinách za ceny od 3000 do 6000 USD, t.j. v cene novej dovezenej kuchyne alebo ojazdeného zahraničného auta, za účelom aplikácie nielen pre prúdové lietajúce modely, ale aj pre bezpilotné lietadlá, malé autonómne elektrárne a dokonca aj pre nové typy pilotovaných lietadiel s distribuovanými prúdovými lietadlami ťah.
Treba pripomenúť, že všeobecne uznávaným tvorcom mikroturbomotorových motorov na Západe je Kurt Schreckling z Nemecka, ktorý údajne ako prvý vyvinul a zostrojil letecký model prúdového motora v 80. rokoch minulého storočia. Podľa časopisu „Modelist-Konstruktor“ č. 3 z roku 1966 však prvenstvo vo vývoji takéhoto mikromotora patrí americkej leteckej modelárskej spoločnosti (motor Turbocraft-22, ktorý nebol prototypom pri vývoji môjho TD-01, ale bol „katalyzátorom“ a potvrdením základnej možnosti a reality vytvorenia mikroturbínových motorov v 60. - 70. rokoch).
Od roku 1976 som na čiastočný úväzok riaditeľom leteckých modelárskych krúžkov a laboratórií, kde môj „turbojetový výtvor“ dlho ležal bez nároku na podporu a ruskú realizáciu...

Predseda koordinácie
Rada charitatívnej spoločnosti pre vedeckú, technickú kreativitu a ekológiu „Juvenal“, Taganrog, inžinier, vynálezca

Motor tohto typu nie je zahrnutý v aktuálnom klasifikačnom zozname leteckých elektrární a nepoužíva sa v skutočnej prevádzke. Mnoho ľudí o ňom nikdy ani nepočulo. V skutočnosti je však v rovnakom veku ako prvé lietadlá, má zaujímavú históriu praktického použitia a môže byť zaujímavý pre nadšencov letectva.

Motor-kompresorová elektráreň lietadla I-250.

V dopravnom strojárstve je taký koncept ako kombinovaná elektráreň . Obvykle sa pod týmto pojmom rozumie spojenie rôznych typov motorov (alebo princípov ich činnosti), najčastejšie dvoch alebo viacerých, v jednom konštrukčnom komponente.

Pre pozemné vozidlá sú dobrým príkladom pomerne aktívne používané autá, autobusy a trolejbusy, ktoré sú schopné prevádzky s piestovými spaľovacími motormi a elektromotormi v takpovediac jednej zostave. Najčastejšie sa pre ne používa termín „hybridné motory“.

Tomuto osudu sa nevyhlo ani letectvo. Kombinované elektrárne rôznych konštrukcií a princípov fungovania boli na lietadlách projektované a používané pomerne intenzívne takmer od prvých krokov konštrukcie lietadiel.

To všetko sa nedialo kvôli dobrému životu, ale kvôli rozporu medzi tým, čo sa chcelo, a dostupnými možnosťami. Veď ani teraz existujúce a vyvinuté vysoko vyspelé letecké motory nedokážu urobiť lietadlo absolútne univerzálnym, a to ako z hľadiska vysokých trakčných vlastností, hmotnostnej a aerodynamickej dokonalosti, tak z hľadiska vysokej palivovej účinnosti. Každá z existujúcich schém pohonu, napríklad skrutkové a prúdové schémy (WRD), má svoju najvýhodnejšiu oblasť použitia.

A v prvých fázach vývoja letectva ešte neexistoval špeciálny výber elektrární, ale existovalo široké pole pre inovačnú činnosť. Princíp prúdového pohonu, známy, mimochodom, dávno pred objavením sa prvých lietadiel, sa zdal jednou z najlákavejších možností riešenia problémov.

A neskôr, so zvýšením rýchlosti lietadla (najmä v 40-tych rokoch) a zodpovedajúcim poklesom trakčných schopností vrtule, ako aj výkonových schopností piestového motora (bez zvýšenia hmotnosti), sa jednoducho stalo jediným možným jeden.

Jet raketové motory, kvapalné aj tuhé palivo, sa nemohli stať hlavnými motormi lietadla pre krátke trvanie ich prevádzky, niektoré vlastnosti, ktoré sťažujú prevádzku (platí pre motory na kvapalné palivo) a zložitosť ovládania (motor na tuhé palivo). Preto sa používali najmä na experimentálnych lietadlách a ako boostery. To platí najmä pre motory na tuhé palivo. O tom sa píše ().

Pomerne rýchlo sa ukázalo, že pre pohon lietadla je najvhodnejší vzduchový prúdový motor, presnejšie povedané, tento motor musí byť prúdový, aby bolo možné štartovať z nulovej rýchlosti, teda z parkoviska. veľa.

Prijateľné pretvorenie tejto skutočnosti do konkrétneho technického zariadenia, ktoré by sa dalo plodne využiť ako elektráreň pre atmosférické lietadlo, sa však oneskorilo zo známych dôvodov vedeckého aj technického charakteru. To znamená, že nebolo dostatok vedomostí, neexistoval žiadny konkrétny teoretický vývoj a praktické skúsenosti, neexistovali žiadne špeciálne výrobné zariadenia a materiály.

Čo jesť a na čo máte chuť...

Ale akonáhle sa proces vývoja začal, už sa nedal zastaviť. Prvé čisto prúdové lietadlo s prúdovým motorom uskutočnilo svoj historický let 27. augusta 1939. Išlo o nemecké lietadlo Heinkel He 178, vybavené motorom Heinkel HeS 3, ktoré malo maximálny ťah 498 kgf.

Prúdový motor HeS-3B

Lietadlo He 178.

Lietadlo He 178.

Tento motor bol vyrobený začiatkom roku 1939 a testovaný za letu v júli na piestovom strmhlavom bombardéri Heinkel He 118, ktorý sa používal ako lietajúce laboratórium. HeS 3 bol zavesený pod trupom a zapnutý počas letu (okrem štartu a pristátia).

Prvýkrát prakticky použitý na plnohodnotný prúdový let, prúdový motor bol samozrejme pomerne primitívny, mal však všetky komponenty charakteristické pre svoj typ, vr. kompresor (odstredivý s axiálnym nosným stupňom), turbína (radiálna), výstupné zariadenie. A to už fungovalo ako plnohodnotný motor dýchajúci vzduch. Jeho výkonové charakteristiky však zostali veľmi málo požadované.

Takéto však boli všetky prvé prúdové motory, projektové aj kovové. Nízky ťah, nízka účinnosť, málo zdrojov, nízka spoľahlivosť... Je to jasné, pretože to boli len prvé kroky a všetky úspechy na tejto ceste boli ešte pred nami. To sa však dá povedať už teraz, ale vtedy ešte neboli jasné vyhliadky.

Možno to bola počiatočná neistota v ďalšom vývoji prúdových motorov a túžba rýchlo nájsť jednoduchšiu, ale zároveň kompletnú a hlavne veľmi potrebnú alternatívu, ktorá by zlepšila výkon lietadiel. , čo prinútilo inžinierov zvážiť ďalšie možnosti prúdových motorov.

V jednej z týchto možností bol použitý princíp kombinácie (alebo hybridnosti). Toto je o motor-kompresorový vzduchový prúdový motor (MCVRE). V ZSSR dostal tento typ motora ďalšie meno v prvej polovici 40-tych rokov - VRDK(vzduchový motor s kompresorom).

V zahraničí má viacero mien. Najpoužívanejší je motorjet (pre porovnanie, turbojet je turbojet), menej používaný (a aj v nemčine používaný) je termojet. Existuje niekoľko ďalších menej bežne používaných názvov - hybridné prúdové motory, piestové prúdové motory, zložené motory, reakčný motor, ako aj prídavný spaľovací ventilátor, obtokový ventilátor.

V prúdovom motore je najviac zaťažovaným a zložitým komponentom turbína. Z veľkej časti určuje hraničnú teplotu plynu v spaľovacej komore pre návrh, pretože sám je nielen pod jeho vplyvom, ale aj zaťažený obrovskými odstredivými silami (obežné kolesá). Teplota plynu zasa priamo ovplyvňuje ťah.

Ale zároveň je turbína istým spôsobom sekundárna a takpovediac „nevyrába“ ťah sama. Jeho hlavným účelom je vytvoriť energiu na otáčanie kompresora. To znamená, že nielenže je zložitý a prúdový motor sa bez neho nezaobíde, ale ak má sám aj nízku charakteristiku, tak motor nebude mať vysoké parametre. Veľa problémov...

Aby ste sa ich zbavili, „najjednoduchšie“ je zbaviť sa samotnej turbíny. A to je presne prípad motor-kompresorového motora. Veľmi výhodné v tom zmysle, že v 30-tych a začiatkom 40-tych rokov ešte neboli nahromadené skúsenosti s vytváraním vysoko kvalitných leteckých turbín s relatívne vysokými parametrami.

Tradične sa klasická motorovo-kompresorová elektráreň skladá z tri hlavné časti: piestový spaľovací motor (PD), kompresor a ak to tak môžem povedať, zjednodušené vzduchový prúdový motor. Kompresor je v tomto prípade poháňaný piestovým motorom (väčšinou cez špeciálnu prevodovku alebo hriadeľ) a môže byť rôzneho štandardného prevedenia (najčastejšie odstredivý alebo axiálny).

Kompresor je zvyčajne nízkotlakový (podľa jeho konštrukčných možností). Namiesto toho sa môže použiť aj vysokotlakový ventilátor alebo v skutočnosti vrtuľa (alebo niekoľko) v prstencovom plášti.

Prúdový motor v tejto súprave je skutočne veľmi zjednodušený v porovnaní s prúdovým motorom. Nemá ani vlastný kompresor, ani turbínu a má iba vstrekovače paliva (alebo ich potrubie), cez ktoré sa privádza palivo na ohrev privádzaného vzduchu, improvizovanú spaľovaciu komoru a výstupné zariadenie na výstup plynu (dýza ). Okrem toho sú možné aj možnosti s použitím a prítomnosťou spaľovacej komory (viac o tom nižšie).

Vonkajší vzduch je tak privádzaný cez špeciálny kanál do externého kompresora, ktorý otáča piestový motor. Potom stlačený vzduch vstupuje do spaľovacej komory, kde sa ohrieva spaľovaním paliva a potom energeticky vyzbrojený zmes plynov prechádza, aby sa urýchlila a vytvorila prúdový ťah.

V klasickej verzii motor-kompresorový motor zjednodušený prúdový motor svojou konštrukciou a princípom činnosti pripomína náporový motor alebo ešte viac spaľovacia komora s prídavným spaľovaním pre prúdové motory a turboventilátorové motory. Práve pri tvorbe motoro-kompresorových motorov sa získali prvé skúsenosti, ktoré sa neskôr zúročili pri vývoji FCS.

Príspevok spaľovacej komory MKVRD k vytvoreniu ťahu (okrem stlačenia vzduchu kompresorom) sa podľa rôznych zdrojov odhaduje od jednej tretiny do polovice celkovej hodnoty v závislosti od dokonalosti konštrukcie. V závislosti od konštrukčnej možnosti môžu prispieť aj výfukové plyny PD a teplo jeho tela.

Všeobecný ťah lietadiel z takých kombinovaná elektráreň možno získať nielen vďaka prúdovému prúdu plynov z prúdového motora, ale aj pomocou vzduchovej vrtule poháňanej piestovým motorom (rovnakým, ktorý otáča kompresor). Existujú rôzne príklady konštrukcie a konštrukcie lietadiel s nízkootáčkovými prúdovými motormi, s vrtuľou aj bez nej.

Pri použití oboch typov pohonu na lietadle, vrtuľového a prúdového ťahu, možno vysledovať určitú všestrannosť. Pri nízkych rýchlostiach (nadmorských výškach) je výhodnejšie pracovať pomocou vrtule a pri vysokých rýchlostiach (nadmorských výškach) - pomocou prúdového ťahu. Výškové a rýchlostné schopnosti lietadla sa zvyšujú.

Stojí za zmienku, že napríklad koncom 30-tych a 40-tych rokov (hlavne v Nemecku) existovali iné, oveľa pokročilejšie možnosti usporiadania motorových motorov a hodnotiace činnosti boli v plnom rozsahu. hojdačka, aby ste pochopili, ktorý z týchto dvoch princípov je prijateľnejší. V tejto verzii boli všetky tradične oddelené prvky klasického motorjetu spojené do jedného celku, ktorý vzhľadom veľmi pripomínal prúdový motor (príklady nižšie). Princíp fungovania však napriek podobnosti zostal nezmenený.

Ako zaujímavý doplnok...

Keď už hovoríme o všeobecnom princípe dizajnu ICVR, nemožno nespomenúť jeden zaujímavý fakt. Bez ohľadu na to, či ľudia vedia, čo to je motor-kompresorový motor, alebo nie, takmer každý z nich má doma, dalo by sa povedať, jeho miniatúrny model. Nízky výkon a nie je určený na pohyb, ale predsa...

Ide o bežný domáci sušič vlasov. Aj keď v primitívnej podobe má všetky potrebné prvky: ventilátor (minikompresor), ohrievač (spaľovaciu komoru) a dokonca aj zužujúcu sa dýzu, ktorá občas fúka dosť intenzívne a horúco :-)…

Inštrukcie…

Pokusy o zavedenie „hybridity“, ktoré v konečnom dôsledku viedli ku konštrukcii skutočne fungujúcich vzoriek motorov kompresorového typu, prebiehali takmer od prvých krokov vývoja letectva, keď sa „lietanie na ničom“ viac-menej pevne usadilo v r. vzduch.

Zároveň môžeme povedať, že v rámci samotného typu existovalo niekoľko smerov a variantov vývoja konštrukcie, ktoré zmenili konštrukciu (a niekedy aj prevádzkové parametre), ale nezmenili základný princíp činnosti motora.

Príkladom je trochu nezvyčajná konštrukcia motora francúzskeho inžiniera Reného Lorina dokončená v roku 1908. Zo zjednodušeného prúdového motora, ktorý sa zdá byť prítomný v motorovom prúde, zostáva v Lorinovom motore iba výstupné zariadenie, teda dýza.

Motor René Laurin.

Motor ako taký nemal vlastnú spaľovaciu komoru, ako aj samostatný kompresor. Splodiny horenia smerovali do dýzy po zapálení zmesi paliva a vzduchu vo valci piestového motora.

To znamená, že v skutočnosti mal každý valec svoju vlastnú dýzu na výstup výfukových plynov, a teda generovanie prúdového ťahu. Je jasné, že ťah tvorili impulzy, aj keď, samozrejme, táto skutočnosť nemá nič spoločné s PuVRD. Bolo zrejmé, že takéto motory museli byť inštalované priamo na krídlo lietadla.

Ďalej v chronologickom poradí možno stojí za zmienku slávne experimentálne lietadlo Coandă 1910, ktoré navrhol rumunský aerodynamický inžinier a vynálezca Henri Coandă (rum. Henri Coandă), známy objaviteľ Coandovho efektu.

Lietadlo Coanda 1910 na parížskej leteckej výstave v roku 1910.

Schéma motora Coande. Systém prívodu paliva a zapaľovania, ako aj ďalšie CS, nie sú zobrazené. Je znázornený navrhovaný prívod výfukových plynov PD do prúdu.

Elektráreň bola umiestnená v prednej časti trupu. Mal tvar prstencového kanálového krytu, ktorého predná časť bola vybavená kompresorom, ktorý stláčal prichádzajúci vzduch, ktorého prúdenie cez predný prívod vzduchu bolo regulované pomocou okvetného lístka (Coanda to nazýval uzáver).

Kompresor mal otáčky okolo 4000 ot./min. a bol poháňaný radovým piestovým motorom Clerget (výkon 50 k), inštalovaným v hornej časti trupu bezprostredne za vzduchovým potrubím, prostredníctvom špeciálnej prevodovky.

Sám vynálezca najprv nazval takúto elektráreň „turbo-propulseur“ (slovo „turbo“ sa tu vzťahuje konkrétne na kompresor) a neskôr, keď už vzduch dýchajúce motory s istotou zaujali vedúce miesto v konštrukcii leteckých motorov, vyhlásil, že dýcha vzduch motor-kompresorový motor.

Približne v rovnakom čase sa hovorilo, že Coandă 1910 bolo prvým leteckým lietadlom s prúdovým pohonom, ktorého maximálna hodnota (asi 220 kgf) bola približne polovica ťahu vyššie uvedeného Heinkel He 178.

Bolo zrejmé, že vzduch stlačený po kompresore sa zmiešal s palivom, ktoré sa spálilo, čo lietadlu poskytlo zvýšený prúdový ťah. Palivo sa vstrekovalo do zadných bočných častí vzduchového kanála a tam horelo. Neskôr niektoré zdroje spomínali aj nejaké prídavné spaľovacie komory na bokoch trupu.

Kompresorové prvky motora Coande.

Replika lietadla Coanda 1910 Inštalovaná PD nezodpovedá originálu.

Ďalšia možná schéma pohonného systému lietadla Coanda 1910.

Patentové prihlášky navyše stanovovali prívod výfukových plynov z piestového motora do vstupu vzduchového potrubia, čím sa mohol zvýšiť prietok vzduchu motorom a teplota prúdenia.

Tvrdenia o spaľovacích komorách sa však skutočne objavili v povojnovom období. Konštrukcia lietadla, v tomto smere mimoriadne neúspešná, by sotva umožnila použitie takejto schémy bez rizika požiaru, ktorý by poškodil drevenú konštrukciu a úplne nechráneného pilota.

Lietadlo bolo predstavené na 2. parížskej leteckej výstave (október 1910) bez prídavných spaľovacích komôr a deklarovaného výfukového systému piestového motora. Mnohí výskumníci a leteckí špecialisti v tom čase aj v posledných rokoch veľmi pochybovali o samotnej existencii in-line systému spaľovania paliva na Coandă 1910.

Spochybnená bola aj skutočnosť jediného letu tohto lietadla. Uskutočnilo sa 16. decembra 1910 a skončilo neúspešne pre poškodenie riadiaceho systému (alebo nepozornosť pilota).

Podľa niektorých rumunských zdrojov (a údajne zo slov samotného Coandeho) sa let uskutočnil náhodou. Inžinier nemal v úmysle vzlietnuť a len testoval motor. Neopatrne posunuté páky zvýšili rýchlosť kompresora a otvorili uzávierku. Lietadlo začalo štartovať a vzlietlo.

Prekvapenie, veľký plameň výfuku spod kapoty a nedostatok pilotných skúseností viedli k strate kontroly nad rýchlosťou a nadmorskou výškou. Lietadlo skončilo na zemi a začalo horieť. Samotný inžinier utrpel nejaké zranenia. Následne pre nedostatok financií nebolo lietadlo obnovené.

Možné šírenie horúcich plynov z motora na lietadle Coanda 1910.

Je zvláštne, že tento incident sa niekedy spája s následným objavom Henriho Coandu fenoménu pomenovaného po ňom – Coandov efekt. Prúd vzduchu vychádzajúci z prstencovej trysky pohonného systému jeho lietadla sa spolu s horúcimi plynmi po spaľovaní paliva akoby „prilepil“ na trup a poškodil chvost. To údajne podnietilo inžiniera k určitým myšlienkam. Zdá sa však, že či sa toto všetko naozaj stalo, sa už nikdy nedozvieme...

V tomto prípade je ešte jeden zaujímavý bod. Zároveň sa začiatkom decembra 1910 v Paríži na príkaz veľkovojvodu Kirilla Vladimiroviča (bratranca cisára Mikuláša II.) postavili snežné skútre vybavené motorom Coandet (priamo sa na tom podieľal), podobne v r. dizajn do lietadla. Na tomto zariadení teda nedošlo k dodatočnému spaľovaniu paliva, s výnimkou samotného piestového motora.

Aerosánky veľkovojvodu Kirilla (projekt Coande).

A predsa... Teraz zrejme nie je až také dôležité, či bol v prúde vzduchu na motore Coandă 1910 prítomný systém spaľovania paliva, ak áno, potom to bol, aj keď dosť primitívny, ale stále typický motorový prúd úplný súbor charakteristických konštrukčných prvkov. Ak nie, potom bol tento projekt stále dosť blízky tomuto typu motora, respektíve jeho konkrétnej verzii, vytvárajúcej takzvaný „studený ťah“.

Motor-kompresorový motor so spaľovacou komorou, ohrievajúc vzduch, vytvára "ťažká túžba". Ale ak nie je žiadna prídavná spaľovacia komora, potom je ťah len studený. Určité zahrievanie sa v tomto prípade dá dosiahnuť len stláčaním vzduchu v kompresore (trochu, ale predsa...), odvádzaním horúcich výfukových plynov z piestového motora do prúdu a tiež ochladzovaním skrine PD (ak oboje z posledne menovaných metód sú zahrnuté v návrhu).

Motor lietadla Coandă 1910 by sa tejto „studenej“ verzii mohol celkom približovať (za predpokladu, že nemalo systém spaľovania paliva v prúde, alebo sa nepoužíval). Samotný princíp usporiadania jednotiek, keď je kompresor umiestnený pred piestovým motorom a fúka cez neho vzduch, sa niekedy nazýva aj „schéma Coanda“.

Zaujímavosťou je, že nasledujúci rok 1911 bol vyhlásený výskumný projekt ruského inžiniera A. Gorochova. Išlo o klasickú verziu motor-kompresorového motora s 2 spaľovacími komorami a kompresorom poháňaným piestovým motorom. To znamená, že motor generoval len horúci ťah. Samotný kompresor bol zároveň aj piestovou jednotkou, ktorá stláčala vzduch vo valcoch a smerovala ho do spaľovacích komôr.

Projekt A. Gorochova. 1 - prívod vzduchu; 2 - kompresor; 3 - spaľovacie komory; 4 - trysky; 5 - piestový motor.

Možnosti...

Avšak neskôr, v 30-tych a na samom začiatku 40-tych rokov, existovali pomerne pokročilé konštrukcie motorových prúdov, ktoré pracovali presne na studený ťah.

Príkladom je nemecký motor HeS 60, ktorý v roku 1941 skonštruovala zlúčená spoločnosť Heinkel-Hirth ako finálny model v celej rade podobných motorov. Tento agregát nemal spaľovaciu komoru.

Vzduch bol stlačený (s miernym zvýšením teploty) vo vlastnom trojstupňovom axiálnom kompresore. Do prúdu výfukových plynov bol vypustený aj 32-valcový dieselový motor (výkon 2000 k), ktorý roztáčal kompresor a odvádzal teplo z tohto PD. Potom bol stlačený vzduch nasmerovaný do dýzy s riadenou klapkou. Odhadovaný ťah dosiahol 1250 kgf.

Schéma motora HeS-60.

Tento model umožňoval v prípade potreby výber časti prietokovej energie pre vnútromotorové potreby prostredníctvom špeciálnej radiálnej turbíny.

Samotný piestový motor bol „zabudovaný“ vo vnútri HeS 60. Tento dizajn bol typický pre nemecké projekty a neskôr bol použitý aj pre projekty MKVRD využívajúce horúci ťah (spomenuté nižšie).

Princíp vytvárania studeného ťahu sa snažili využiť ako jeden z prevádzkových režimov motor-kompresorového motora na rôznych experimentálnych lietadlách, ako napríklad Focke-Wulf Fw 44.

Schéma motora BMW Flugmotorenbau pre lietadlo Focke-Wulf Fw 44.

Schéma lietadla Focke-Wulf Fw 44 s inštalovaným prúdovým motorom so studeným ťahom.

Lietadlo Focke-Wulf Fw 44.

Naň špecialisti z BMW Flugmotorenbau v roku 1938 namiesto štandardného motora a dvojlistovej vrtule nainštalovali ďalší motor (Bramo 325, neskôr 329), štvorlistový ventilátor a vodiacu lopatku s prstencovým plášťom (na základe obežného kolesa princíp). Vzduch opúšťal motor cez zužujúce sa kanály prstencovej dýzy.

Motorjet inžinier Harris. 1917

Následne si „studený ťah“ našiel uplatnenie v rôznych konštrukciách prúdových motorov, hlavne v prúdových motoroch, to platí najmä pre motory.

A samotný koncept „motorjet“ bol prvýkrát spomenutý v roku 1917 v patentovanom projekte britského inžiniera H.S. Harrisa z Esher. Tento projekt bol klasický motor-kompresorový motor. V ňom bol odstredivý kompresor (A) poháňaný dvojvalcovým piestovým motorom (C).

Stlačený vzduch bol nasmerovaný do dvoch bočných spaľovacích komôr (D), kde sa vstrekovalo a spaľovalo palivo (B), potom sa prúd plynu nasmeroval do dýz, aby sa vytvoril ťah. Tu je E dodatočne vytlačený vzduch.

Rozmanitosť konštrukčného vývoja motorových prúdových lietadiel ilustruje zaujímavý projekt slávneho britského dizajnéra Franka Whittlea, ktorý vytvoril v roku 1936. Svoju schému nazval „duálny tepelný cyklus“ (obrázok). Mal dva kompresory. Jeden, axiálny, hlavný (B) na začiatku cesty vzduchu a druhý, odstredivý (F), na jej konci. Axiálny bol poháňaný turbínou (C), ktorá sa zase otáčala z prúdu vzduchu (H) vytváraného zadným odstredivým kompresorom.

A tento kompresor centrálnej banky bol zasa poháňaný piestovým motorom (E), ktorý pre svoju činnosť prijímal vzduch (J) z toho istého kompresora centrálnej banky a výfukové plyny (K) posielal do turbíny na svoju dodatočnú propagáciu. Odpadový vzduch z turbíny (L) bol nasmerovaný do kanála dýzy, aby sa vytvoril dodatočný ťah.

Schéma Whittleovho motor-kompresorového motora s "dvojitým tepelným cyklom".

Nemeckí inžinieri do začiatku 40. rokov veľa experimentovali na tému motor-kompresorový motor. Existovala dokonca aj koncepcia možného použitia takýchto motorov na bombardéroch s dlhým doletom schopných dosiahnuť brehy Ameriky.

Projekt motora Junkers "elektráreň na prúdovú reakciu".

Junkers vyvinul svoj vlastný veľký motorový projekt, nazvaný „elektráreň na prúdové reakcie“. Mal 4-stupňový axiálny kompresor poháňaný naftovým motorom s blokom 16 valcov. Vzduch zároveň ochladzoval skriňu piestového motora (čím sa zahrieval) a v zadnej spaľovacej komore sa s ním zmiešalo palivo a vznietilo sa, čím sa zvýšil konečný ťah.

Prvý, ktorý skutočne letí...

Na vývoji motor-kompresorových motorov sa v tom čase podieľali inžinieri z rôznych krajín. Rok po lete Heinkel He 178, v auguste 1940, vzlietlo ďalšie z prvých prúdových lietadiel. Bol to taliansky Caproni Campini N.1/CC2.

No napriek „reaktivite“ to nebol inštalovaný prúdový motor, ale klasický motorový prúd. Vrtuľa bola samotná WRD, to znamená, že lietadlo bolo poháňané iba prúdovým ťahom, bez použitia vrtule.

Lietadlo Caproni Campini č. 1/CC2.

Motorjet obsahoval radový piestový motor Isotta Fraschini L.121/RC (vzduchom chladená verzia, výkon 900 k), ktorý poháňal trojstupňový axiálny kompresor umiestnený v prednej časti trupu. Lopatky kompresora môžu zmeniť uhol inštalácie pomocou hydrauliky 1.

————————

1 Poznámka. Bohužiaľ sa mi nepodarilo nájsť jednoznačné informácie o zásadnej konštrukcii kompresora. Podľa niektorých zdrojov (talianskych) existovali okrem troch stupňov rotora aj tri stupne statora. Teda takmer plnohodnotný axiálny kompresor. Podľa iných tam nebol stator, ale tri stupne vysokotlakovej variabilne stúpajúcej vrtule (ventilátora) v prstencovom plášti.

Prvé dva stupne (tejto vrtule) zároveň zvýšili dynamický tlak a tretí slúžil najmä na „korekciu“ prúdenia, teda na udelenie axiálneho smeru, aby sa prípadne znížili straty pri turbulencii. Prietok sa predsa musel dostať k výstupnému zariadeniu cez celý trup lietadla.

Ale pre našu tému ako celok podstata tejto konštrukcie vo všeobecnosti nehrá veľkú úlohu. Princíp činnosti zostáva v každom prípade rovnaký. Menia sa len výstupné parametre.

———————

Atmosférický vzduch sa dostával do nasávania vzduchu (typ difúzor), kde bol spomalený so zvýšením statického tlaku. Potom sa zvýšil tlak (celkový alebo dynamický) v kompresore (ventilátore), po ktorom vzduch prúdil okolo telesa piestového motora, pričom sa zahrieval a zároveň chladil PD. Prúdenie zároveň absorbovalo svoje výfukové plyny aj so zvýšenou teplotou a cez trup sa dostávali do jeho chvostovej časti.

Návrhová schéma lietadla Caproni Campini No.1/CC2. Odporúča sa zobraziť ho vo zväčšenej podobe (možnosť kliknutia dvakrát).

Stabilizátory plameňa a palivové potrubia v komore prídavného spaľovania motor-kompresorovej elektrárne lietadla Caproni Campini č. 1/CC2.

Tu sa už zohriaty a stlačený dostal do spaľovacej komory, kde sa jeho teplota ešte zvýšila a následne cez dýzu unikla do atmosféry a vytvorila prúdový ťah. Tryska bola ovládaná pohybom centrálneho telesa pomocou hydrauliky.

Tryska motor-kompresorovej elektrárne lietadla Caproni Campini č.1/CC2. Riadený kužeľ (stredové telo) je viditeľný.

Prvý (vnútorný) okruh smeroval vzduch na vykurovanie chladením PD. Ďalej bol vzduch zmiešaný s horúcimi výfukovými plynmi a následne s odparujúcim sa palivom (benzín) (v dôsledku teploty týchto plynov), po čom bola zmes zapálená zapaľovacími sviečkami. Išlo o tzv primárna spaľovacia komora.

Ohriaty primárny plyn, pohybujúci sa pozdĺž osi motora, sa odparil a zapálil ďalšiu privádzanú sekundárnu (alebo hlavnú) časť paliva (sekundárny alebo hlavný CS), pričom sa zmiešal so vzduchom privádzaným cez druhý (vonkajší) okruh. Potom bol celkový prúd nasmerovaný do prúdovej dýzy, aby sa vytvoril ťah.

Projekt lietadla Jeep od NASA Jake (možnosť kliknutia).

Počítalo sa so súčasným využívaním oboch spaľovacích komôr, využívaním len primárnej, alebo prácou bez spaľovacej komory na už spomínaný studený ťah. To umožnilo predĺžiť čas strávený lietadlom vo vzduchu a použiť horúci ťah iba na nútené zrýchlenie.

Tento projekt postihol rovnaký osud ako väčšinu ostatných v oblasti motorových lietadiel. Už v štádiu prvotného testovania spaľovacích komôr mal problémy. Ich rozhodnutie však neovplyvnilo konečné výsledky vykonávaných prác. Áno, zrejme to nemohlo mať žiadny efekt, pretože fungujúce a sľubné prúdové motory už existovali. V marci 1943 bol program ukončený práve z tohto dôvodu.

"Lietajúci" VRDK...

V polovici 40. rokov skutočnú praktickú konkurenciu (hoci formálnu) mnohým existujúcim leteckým projektom na Západe s nízkorýchlostnými prúdovými motormi tvorili sovietske lietadlá s kombinovaná elektráreň rovnaký princíp. V ZSSR dostal vyvíjaný typ iné meno - VRDK.

V tom čase sa prúdový motor presadzoval čoraz sebavedomejšie. Vznikali stále pokročilejšie a výnosnejšie návrhy. Ak v 30-tych rokoch nemecké letecké spoločnosti pomerne masovo pracovali na motoroch-kompresorových motoroch v rôznych verziách súbežne s inými prúdovými motormi, v roku 1941 boli tieto práce takmer úplne zastavené a konštruktéri prešli na prácu s prúdovými motormi, pričom svoje ciele definovali až v r. stavba prúdového motora. Tento druh práce sa pomerne intenzívne vykonával aj v Amerike a Anglicku.

V ZSSR sa práce na motorových kompresorových motoroch (VRDK) vykonávajú od roku 1941. Približne v tom čase bola v CIAM (Central Institute of Aviation Engine Engineering) zorganizovaná konštrukčná kancelária s cieľom vyvinúť najziskovejší dizajn. VRDK. Úrad viedol slávny dizajnér Kholshchevnikov K.V.

Konštrukčné činnosti bez definovania priorít sa však vykonávali pomerne pomaly (ako v prípade iných typov prúdových motorov). A až v roku 1944, keď sa nemecké prúdové lietadlá „náhle“ začali objavovať v skutočných bojových operáciách, sa všetka práca v tejto oblasti zintenzívnila. Potom sa v systéme Ľudového komisariátu leteckého priemyslu dokonca vytvoril výskumný ústav na riešenie problémov konštrukcie prúdových motorov - NII-1.

Stíhačka I-250 s VRDK.

Návrhová schéma lietadla I-250. Zobrazuje sa umiestnenie VRDK.

Koncom mája 1944 dostala konštrukčná kancelária P.O. Sukhoi, ako aj A.I. a M.I. Tieto dodatočné „WRD s kompresorom“ sa presne nazývajú VRDK. Boli vyvinuté v CIAM skupinou Kholshchevnikov.

Výsledkom boli dve lietajúce lietadlá: I-250 (podľa niektorých zdrojov MiG-13) a Su-5. Mali zásadne podobný dizajn elektrární. Hlavným motorom bol piestový motor VK-107A (motor M-107 bol pôvodne plánovaný pre Su-5), z ktorého bol cez špeciálny hriadeľ poháňaný axiálny kompresor. Vzduch do nej vstupoval kanálom z prednej časti trupu.

Spaľovacia komora bola v podstate spaľovacou komorou a nebola určená na stálu prevádzku. Teplo piestového motora a jeho výfukové plyny neboli využité pri vytváraní prúdového ťahu.

Teda VRDK zapnutý len dočasne, v prípade potreby prudkého zvýšenia ťahu, to znamená, že slúžil ako akcelerátor (alebo pomocný motor). Napríklad pre I-250 neprekračoval čas nepretržitej prevádzky viac ako 10 minút. Ako palivo sa používa letecký benzín.

Počiatočný dizajn Su-5VRDK.

Neskorý projekt Su-5VRDK.

Zároveň bola pre I-250 plánovaná maximálna rýchlosť vo výške okolo 7500 m - 825 km/h, pre Su-5 - 795 km/h.

Program Su-5 bol uzavretý v roku 1946 spolu s ďalšími uznanými ako neperspektívny. Práce na I-250 takpovediac pokračovali, nech sa deje čokoľvek. A v lete 1945 bolo dokonca rozhodnuté postaviť experimentálnu sériu 10 lietadiel. Bolo sa však na čo „pozerať“...

Spaľovacia komora (prídavné spaľovanie) lietadla Su-5.

Prúdová dýza motor-kompresorového motora lietadla Su-5.

Z rôznych dôvodov bolo mimoriadne ťažké zaviesť I-250 do výroby a ukázalo sa, že jeho prevádzka je veľmi nepohodlná kvôli veľkému počtu defektov a porúch týkajúcich sa konkrétne VRDK. V tom čase už do služby vstupovali prúdové MiGy-9 a Jak-15 s prúdovými motormi. Do konca štátnych skúšok I-250 bol MiG-15, ktorý sa neskôr preslávil, v plnom prúde.

Osud I-250 bol teda spečatený. Dokonca ani experimentálna výrobná desiatka, ktorá sa mimochodom vyrábala ťažko a dobrodružne, nebola nikdy zaradená (podľa niektorých zdrojov) do bojového zloženia letectva námorníctva, pre ktoré bola určená. V roku 1950 bolo lietadlo oficiálne vyradené z prevádzky.

Projekty TsAGI...

TsAGI na začiatku 40-tych rokov (pred vznikom NII-1) iniciatívne vyvinulo aj niekoľko leteckých projektov s vzdušnými raketovými motormi (žiaľ, neboli zrealizované). Účelom týchto projektov bolo vyvinúť spôsoby, ako radikálne zvýšiť rýchlosť lietadiel. Jeho význam vzrástol najmä so začiatkom Veľkej vlasteneckej vojny.

Niektorí z nich…

Projekt lietadla S-1VRDK-1. Vybavený piestovým motorom M-82 s VRDK: axiálny kompresor, spaľovacia komora (alebo prídavné spaľovanie), nastaviteľná tryska s centrálnym telesom. Ťah bol vytvorený iba tryskovým prúdom. Nebola poskytnutá vrtuľa. Ako palivo bol použitý benzín.

Projekt S-1VRDK-1. 3 - kompresor; 5 - PD; 7 - prívod paliva do spaľovacej komory; 11 - centrálne teleso nastaviteľnej trysky.

Podľa prepočtov mala vo výške 4500 m dosiahnuť rýchlosť 800 km/h, v 7500 m – 820 km/h. V porovnaní s vrtuľovými stíhačkami malo lietadlo zvýšenú stúpavosť, lepšie akceleračné charakteristiky a dokázalo udržať stabilnú maximálnu rýchlosť v celom rozsahu výšok.

Na zvýšenie letovej odolnosti bol použitý variant studeného ťahu. V tomto prípade nebolo palivo dodávané do spaľovacej komory. Vzduch sa ohrieval odoberaním tepla z piestového motora a smerovaním jeho výfukových plynov do celkového prúdu cez kanály trupu a ďalej do trysky.

Výsledkom je, že pri použití spaľovacej komory maximálne 15 – 20 minút na let (a tým úspore paliva) by sa čas strávený vo vzduchu mohol zvýšiť na 3,5 hodiny, to znamená, že takéto lietadlo by sa dalo použiť ako vysokohorská prepadová stíhačka. Možnosť dvojmotorového lietadla s VRDK.

Ďalší projekt... Na základe stíhačky Jak-9 (motor M-105f) bol vyvinutý projekt stíhačky s urýchľovačom typu VDRK. V chvostovej časti bola inštalovaná spaľovacia komora a trojstupňový axiálny kompresor, ktorý bol poháňaný cez hnacie hriadele a medziprevodovky z predtým vyvinutého piestového motora M-105REN (so sústavou prídavných prevodoviek).

Projekt Jak-9VRDK.

Ukázalo sa však, že lietadlo má nadváhu kvôli inštalácii dodatočného vybavenia. Výkon nového motora M-105REN sa ukázal byť nižší ako u pôvodného M-105f. Odhadovaná rýchlosť oproti Jaku-9 vzrástla len o 80 km/h, pričom bojové schopnosti klesli v dôsledku potrebnej demontáže niektorých zbraní. Projekt bol považovaný za neúspešný, aj keď už samotný fakt jeho existencie je zaujímavý z hľadiska získavania praktických skúseností.

O niečo neskôr (do konca roku 1943) sa objavil ďalší, pokročilejší projekt s VRDK založeným na Jak-9. Mal byť vybavený výškovým piestovým motorom AM-39f, ktorý poháňal dvojstupňový kompresor VRDK smerujúci stlačený vzduch do spaľovacej komory. Lietadlo mohlo podľa prepočtov dosiahnuť rýchlosť 830 km/h vo výške okolo 8100. Doba letu pri kombinovanom použití studeného a horúceho režimu bola asi 2,5 hodiny, to znamená, že lietadlo bolo možné použiť na potulovanie sa. záchytná stíhačka.

Lietadlo (z Jak-9) s vzdušným raketometom. Piestový motor AM-39F

Existoval aj projekt inštalácie VRDK na lietadlo La-5. Tu bol ako kompresor použitý jednostupňový ventilátor inštalovaný pred motorom (ako na nemeckom piestovom motore BMW-801) s pridanou vodiacou lopatkou, čo umožnilo vytvoriť takmer plnohodnotnú axiálnu stupeň kompresora. Schéma projektu je znázornená na obrázku.

Schéma lietadla La-5VRDK.

V rôznych špecializovaných sovietskych dizajnérskych kanceláriách boli ďalšie zaujímavé projekty...

Uskutočnil sa napríklad vývoj motorov, ktoré sa konštrukčne mierne líšili od tradičných. VRDK. Išlo o motory, v ktorých bol piestový motor integrovaný vo vnútri prúdového motora vybaveného vlastným kompresorom a chýbal dlhý hnací hriadeľ. Agregáty tejto konštrukcie skonštruovali v prvej polovici 40. rokov nemeckí konštruktéri (spomínaný studený náporový motor HeS 60, ako aj prúdový reaktor od Junkers). Po skončení vojny ich skúsenosti a vývoj využili v ZSSR.

V roku 1947 bol pod vedením konštruktéra A. Scheibeho v takzvanom poloprevádzkovom závode č. 2 v OKB-1 (Kujbyševská oblasť) vyvinutý pomerne pokrokový motor „032“. Bola to jedna z „nemeckých“ tovární, ktorá vznikla v roku 1946 a zaoberala sa motormi s plynovými turbínami (najmä divadelnými motormi) s využitím zariadení a špecialistov vyvážaných z Nemecka.

Schéma motora "032".

Motor bol vybavený 10-valcovým hviezdicovým dvojradovým vstavaným PD a nastaviteľnou tryskou. Odhadovaný maximálny ťah - 2000 kgf, nominálny - 1800 kgf. Celkové rozmery: dĺžka 4,0 m, priemer - 1,0 m Palivo - petrolej alebo plynový olej. Práce na motore boli zastavené v tom istom roku 1947 pre jeho zbytočnosť kvôli jasnej výhode prúdového motora.

Japonský príspevok k „spoločnej veci“...

Existovala však aj iná krajina, ktorej leteckí inžinieri venovali určitú pozornosť implementácii motor-kompresorové motory do prevádzky. Toto je Japonsko. Tu sa všetko dialo z úvah o krajnej núdzi a vo všeobecnosti s výrazným nedostatkom času. Motorjet bol vybraný kvôli jeho jednoduchosti a dostatočnej trakčnej účinnosti na existujúce podmienky.

V záverečnom období 2. svetovej vojny Japonsko na boj proti vojnovým lodiam námorníctva spojencov ZSSR (hlavne USA) vytvorilo a začalo používať projektilové lietadlo riadené pilotom kamikadze. Bola to Yokosuka MXY7 Ohka („Oka“ znamená čerešňový kvet).

Projektil Ohka 22 s motorom Tsu 11 (Aerospace Museum vo Washingtone).

Toto lietadlo (presnejšie jeho pôvodne existujúca verzia Ohka 11) však bolo vybavené raketovými motormi, ktoré mali veľký počiatočný impulz, no krátky prevádzkový čas. Preto bol dolet lietadla krátky - asi 36 km.

Takýto krátky dolet bol veľkou nevýhodou, pretože nosiče projektilových lietadiel, torpédové bombardéry Mitsubishi G4M2, boli nútené priblížiť sa k skupinám nosných lietadiel na krátke vzdialenosti, aby odpálili Ohka 11, čím vystavili seba a svoj náklad riziku, že budú zostrelení nepriateľskými stíhačmi.

To sa často stávalo a zahynulo nielen projektilové lietadlo, ale aj bombardér a celá jeho posádka. Kvôli týmto incidentom, ktoré sa opakovali, dostala Ohka 11 od amerických námorníkov dokonca prezývku Waka, čo v japončine znamená „blázon“, „idiot“.

Na nápravu tohto nedostatku a zvýšenie dojazdu bol potrebný iný motor. Keďže na jeho vývoj zjavne nebolo dosť času ani špeciálnych prostriedkov, japonskí inžinieri obrátili svoju pozornosť na princíp motor-kompresorového motora.

Spaľovacia komora motora Tsu-11 lietadla Ohka-22.

Pohľad zo strany trysky. Lietadlo Ohka 22 (múzeum).

Piestový motor z Tsu-11 a prívody vzduchu do kompresora.

Prúdový piestový motor Tsu-11. Nasávanie vzduchu kompresorom.

Výsledkom bol Ishikawajima Tsu-11 Ishikawajima Tsu-11. Jeho vzduchovzdušnú časť tvoril jednostupňový axiálny kompresor a spaľovacia komora s neregulovanou výstupnou dýzou. Kompresor poháňal 4-valcový inverzný radový piestový motor Hitachi Hatsukaze HA-11 (HA-47, licencovaný nemeckým Hirth HM 504). Vzduch vstupoval cez dva bočné prívody vzduchu v zadnej časti trupu.

VRD bolo veľmi jednoduché, dalo by sa povedať primitívne. Jeho ťah bol asi 180 kgf a podľa amerických inžinierov, ktorí vyrobili vzorku tohto motora, bol príspevok spaľovacej komory k celkovému ťahu malý. Väčšinu ťahu generoval kompresor. Napriek tomu sa letový dosah v porovnaní s 11. modelom viac ako strojnásobil. Lietadlo dostalo názov Ohka 22.

Bol vyrobený pomerne malý počet motorov Tsu-11. Plánovaná bola aj inštalácia na lietadle Yokosuka MXY9 Shuka , ktorý mal slúžiť ako pilotné cvičné stíhacie lietadlo s raketovým motorom Mitsubishi J8M (námorná verzia, Ki-200 - armádna verzia).

Žiadne z týchto lietadiel však nikdy nelietalo – vojna sa skončila. Bolo vyrobených asi 50 kusov Ohka 22 (755 kusov 11. modelu). Jeden z motorov Tsu-11 sa nachádza vo Washingtone v Národnom múzeu letectva (NASM). Je namontovaný na zreštaurovanej Ohke 22.

Koncom štyridsiatych rokov sa záujem o motor-kompresorové motory prakticky vytratil a vytratili sa z praktického pohľadu leteckých inžinierov. Následne sa vyskytli jednotlivé prípady jeho použitia alebo princípu fungovania, najčastejšie málo známe, ojedinelé a už nesúvisiace s rozsiahlym letectvom.

Experimentálny model lietadla (B-208T) s motor-kompresorovým motorom (klikací).

Motor tohto typu sa experimentálne používal (a stále používa) v leteckom modelárstve (imitácia prúdových motorov) alebo pri vývoji malých bezpilotných lietadiel. Príkladom je takzvaný program „Rubicon“ (1968-1978) v ZSSR, venovaný vývoju mikroprúdových motorov a vtedy vytvoreného modelu lietadla B-208T.

Tento model bol vybavený ventilátorom (1) s vodiacou lopatkou (2), poháňaným konvenčným modelom kompresného piestového motora (3), a spaľovacou komorou (4).

Alebo úplne neletecký vývoj. Napríklad použitie výstupného prúdu plynu motor-kompresorový motor na vysokorýchlostné čistenie povrchov, presnejšie železničných tratí, od ľadu a snehu. Toto je takzvaný „Projekt Hornet“ malej kanadskej spoločnosti Nye Thermodynamics Corporation (1998).

Toto zariadenie používa plameňovú trubicu zo sériového KS a dieselový kompresor tretej strany.

Pohonné systémy založené na princípe motorjetu sa dnes niekedy používajú pre exotické vozidlá na rôznych autosalónoch a pri rekordných pretekoch. Ako kompresor sa zvyčajne používajú automobilové turbodúchadlá alebo podobné jednotky.

Takmer už v našej dobe existovali nápady na použitie motorovo-kompresorových motorov so studeným ťahom s integrovanými dieselovými motormi pre malé aerotaxi. Hlavnou vecou v týchto myšlienkach bolo využitie najnovších pokrokov v konštrukcii leteckých motorov, vďaka ktorým by bola prevádzka zisková a lacná pre bežných cestujúcich.

A stále…

A predsa sa v skutočnosti pre letectvo éra motorových lietadiel v roku 50 úplne skončila... Motor-kompresorový motor sa spočiatku javil ako na prelome dvoch epoch vývoja konštrukcie leteckých motorov, na prelome nové technológie nahrádzajú staré. To bola jeho sila aj slabosť zároveň a všetky zdanlivo novovzniknuté projekty veľmi rýchlo zastarali.

V rovnakom časovom období (30. roky) boli na vzostupe aj práce na vytvorení turbokompresorov (turbojet), no doterajšia úroveň vedeckého poznania, technológie a rozvoja metalurgie stále neumožňovala súčasne vytvárať dokonalé, odolná, výkonná a spoľahlivá plynová turbína (ako v moderných prúdových motoroch).

Zároveň sa myšlienka motorjetu ako motora, ktorý generuje ťah dýchajúci vzduch, ukázala ako celkom revolučná a mala zjavné výhody. Pri dobrej voľbe výkonu piestového motora, dostatočnom výkone kompresora (čo sa týka prietoku vzduchu a kompresného pomeru), správnej voľbe a koordinovanej práci spaľovacej komory a dýzy by mohol byť ťah motor-kompresorového motora väčší ako vrtule. ťah jedného piestového motora.

Plus nesmieme zabúdať na fakt, že ťah vrtule klesá rýchlosťou netypickou pre VRD (a teda ICVRD).

Navyše v súlade s týmto všetkým mali prvé prúdové motory veľmi krátku životnosť. Výhodu by v tomto smere mohol mať aj Motorjet. Veď jeho spoľahlivosť a životnosť (v porovnaní s prúdovým motorom) do značnej miery závisela od dobre vyvinutého PD a celkom jednoduchého spaľovacieho priestoru. Záujem o takýto motor bol preto celkom prirodzený.

Spomínaná prispôsobivosť motora však predurčila aj jeho značné nedostatky, ktoré v konečnom dôsledku (a najmä po rýchlom nástupe prúdových motorov) urobili jeho ďalšie použitie jednoducho nepraktickým.

Pracovné procesy v kombinovanej elektrárni fungujúcej na princípe motor-kompresorový motor, sú opísané dvoma termodynamickými cyklami naraz. Piestový motor je Ottov cyklus a pre raketový motor je to Braytonov cyklus.

Ako viete, čím vyšší je tlak v cykle, tým vyššia je jeho práca, a teda aj výsledný výkon. Pri vysokom tlaku prebiehajú tepelné procesy v spaľovacej komore efektívnejšie, zvyšuje sa úplnosť spaľovania, čím sa znižuje potreba paliva a zvyšuje sa účinnosť.

Úplnosť užitočného využitia tepla získaného spaľovaním paliva sa vyznačuje účinnosť tepelného cyklu. Priamo závisí od stupňa stlačenia vzduchu vstupujúceho do spaľovacej komory. Čím vyšší je kompresný pomer, tým vyššia je účinnosť.

Pre piestový motor je kompresný pomer charakterizovaný veličinou nazývanou „kompresia“ a pre motor dýchajúci vzduch s kompresorom je to π Komu, teda stupeň zvýšenia tlaku v kompresore.

A to je spôsob, ako dosiahnuť vysoké π k pomocou kompresora VRDK sa ukázalo ako zložitá záležitosť. Jedným z dôvodov je nedokonalosť použitých kompresorov. Technologická zložitosť a nedostatočná úroveň (v porovnaní so súčasnosťou) inžinierskych a konštrukčných znalostí v oblasti tvorby axiálnych kompresorov si vynútili použitie najmä odstredivých kompresorov, v niektorých prípadoch aj ventilátorov (vrtúľ) v prstencových plášťoch.

Axiálne kompresory sa začali častejšie objavovať až v nemeckých projektoch z konca 30. a prvej polovice 40. rokov. Aby sa však vytvorila väčšia kompresia, takéto jednotky musia mať väčší počet stupňov, čo znamená väčšie rozmery a hmotnosť, čo nie je vždy prípustné (ďalší dôvod nízkeho πk).

Jeden stupeň dobrého kompresora centrálnej banky môže v zásade poskytnúť relatívne vysoký stupeň zvýšenia tlaku, ale jeho priepustnosť je 2,5-3 krát menšia ako u axiálneho kompresora (všetky ostatné veci sú rovnaké). A priepustnosť je prietok vzduchu, jeden z hlavných parametrov akejkoľvek WFD. Je priamo úmerná trakcii.

Navyše kompresia je náročná práca. Čím väčší stupeň kompresie chceme dosiahnuť a zabezpečiť väčší prietok vzduchu, tým viac práce musí vykonať jednotka poháňajúca kompresor.

Pre túto príležitosť VRDK je piestový motor a väčší výkon preň priamo znamená väčšiu hmotnosť. Hmotnosť je jednou z hlavných nevýhod motor-kompresorovej elektrárne, v ktorej je na pohon všeobecne nízkovýkonového kompresora použitá úplne samostatná masívna jednotka (AP). Dvojnásobne horšie je, ak je pohon kompresora jeho jedinou funkciou, teda nepoužíva sa vrtuľa.

V tomto smere je plynová turbína prúdových motorov (najmä moderných) na tom oveľa lepšie. Pri relatívne malej hmotnosti a rozmeroch (kompakt), keďže je súčasťou jedného celku, odvedie veľa práce na pohon kompresora (ako často aj masívneho ventilátora), ktorý stláča a prepúšťa motorom veľké masy vzduchu.

Výsledkom je, napriek všetkým možným výhodám,: nízky kompresný pomer, nízka účinnosť, nízka účinnosť (ako pri každom prídavnom spaľovaní), pomerne nízka spotreba vzduchu a veľká hmotnosť. Je úplne jasné, že konkurencia s prúdovým motorom by bola pre motor-kompresorový motor priveľa. Tá však prakticky neexistovala.

Žiadne z lietadiel vybavených motorovým prúdom nebolo v skutočnosti vo „serióznej“ prevádzke. Všetci, dokonca aj tí, ktorí dosiahli malú sériu I-250, zostali vo všeobecnosti skúsenými, akýmisi demonštrátormi iných, bohužiaľ, nie úplne úspešných technológií.

Históriu, ako vieme, píšu víťazi...

V tomto prípade sa TRD stal istým víťazom, avšak celkom zaslúžene. Motor-kompresorový motor sa zároveň ocitol v určitom tieni, takže, ako už bolo spomenuté, o ňom nevie ani každý (najmä ľudia neskúsení v letectve).

V skutočnosti sa však stal dôležitým článkom v histórii rozvoja letectva. To je fakt, ktorého význam nemožno podceňovať. Prax používania moderných turbodúchadlových motorov (turbínové motory) pochádza v skutočnosti z prvého motorového prúdu. Stačí pripomenúť spaľovaciu komoru leteckého motora Caproni Campini N.1.

Druhý okruh moderných turbodúchadlových motorov, vďaka ktorým sú vysoko ekonomické a nízkohlučné, je akýmsi stelesnením motor-kompresorové motory s takzvaným studeným ťahom.

Na rozdiel od názoru niektorých leteckých historikov o primitívnosti a irelevantnosti motorových prúdových lietadiel, ktoré predstavujú slepú uličku vývoja prúdových motorov, si teda stále zaslúžia, aby sa s nimi zaobchádzalo s rešpektom a zaujímali popredné miesto medzi svetovými leteckými úspechmi.

—————-

Na záver ďalšie video z Projektu Hornet a ilustrácie k téme, ktoré neboli zahrnuté v hlavnom príbehu.

Dobudúcna...

Usporiadanie elektrárne lietadla Caproni Campini č.1/CC2.

Kontrola činnosti prídavného spaľovania motora lietadla Caproni Campini č.1/CC2. Trup je odpojený.

Ukážka aktivácie prídavného spaľovania na lietadle Caproni Campini č. 1/CC2 s neukotveným trupom.

Lietadlo Caproni Campini č. 1/CC2 vystavené v múzeu.

prúdový motor HeS-3.

Schéma motor-kompresorovej elektrárne lietadla I-250.

Lietadlá I-250 (MiG-13).

Projektilové lietadlo Ohka 22 v Leteckom múzeu.

Proces inštalácie motora Tsu-11 na lietadle Ohka-22 (letecké múzeum).

Nasávanie vzduchu motora Tsu-11 Kompresor je viditeľný.

Lietadlo Su-5 s vzdušným raketometom.

Ďalší projekt lietadla s motor-kompresorovým motorom od Sukhoi Design Bureau.

Snežný skúter s motorom Coande.

Vnútorná konštrukcia snežného skútra s motorom Coande.

Spaľovacia komora fungujúca ako súčasť motor-kompresorového motora (projekt Hornet).

Schéma motora "032", pohľad na piestový motor.

Prúdový motor je jedným z najdôležitejších mechanizmov vynájdených v dvadsiatom storočí. Poďme sa rozprávať o tom, čo tento objav sprevádzalo, aké sú dnes modely tohto zariadenia a či je možné si ho vyrobiť sami.

Trochu histórie

Zariadenie

Pracovná kvapalina motora pozostáva z:

• kompresor používaný na stláčanie vzduchu;
• spaľovacie komory na vykurovanie;
• turbíny na expanziu.

Chladiaci efekt zabezpečuje atmosféra.

Kompresor má kovové disky a na ich okrajoch sú lopatky, ktoré zachytávajú vzduch zvonku a presúvajú ho dovnútra.

Z kompresora je vzduch nasmerovaný do spaľovacej komory, kde sa zahrieva a zmiešava s petrolejom, ktorý vstupuje cez rotor.

Ďalej sa akcia presúva k turbíne, kde sa plyn roztočí ako hračka s vrtuľou. Turbíny majú zvyčajne tri až štyri stupne. Práve tento mechanizmus znáša najväčšiu záťaž. Prúdový motor sa točí rýchlosťou až tridsaťtisíc otáčok za minútu. Horák vychádzajúci zo spaľovacej komory môže mať teplotu až jeden a pol tisíc stupňov Celzia. Vzduch, ktorý sa tu rozpína, začína hýbať turbínou.

Potom dosiahne pracovná tekutina v prúdovej dýze rýchlosť väčšiu ako rýchlosť prichádzajúceho prúdu. Takto sa získa prúdový ťah.

Druhy

Prúdový motor alebo prúdový motor, ktorého princíp činnosti je opísaný vyššie, patrí do triedy plynových turbín. To sa stáva:

• TRD s prídavným spaľovaním;
• dvojokruhový prúdový motor;
• dvojokruhový prúdový motor s prídavným spaľovaním.

V súčasnosti je známych päť generácií prúdových motorov. Prvá zahŕňa aj tie, ktoré počas vojny používali britské a fašistické sily. V druhej generácii dostal axiálny kompresor, prídavné spaľovanie a nastaviteľný prívod vzduchu. Pri treťom sa zvýšila kompresia, pri štvrtom bolo možné zvýšiť prevádzkovú teplotu. Piata generácia, vyvinutá doma, má zvýšený výkon a lepšiu manévrovateľnosť. Jednotky určené pre stíhacie lietadlá sa vyrábajú v závode Ufa.

Urob si sám prúdový motor

Amatérskym modelárom, ktorí si chcú motor zložiť sami, je teraz ponúkaný kompletný sortiment všetkých náhradných dielov. Na predaj sú k dispozícii špeciálne montážne súpravy (napríklad Kit). Turbínu je možné zakúpiť buď hotovú, alebo si ju vyrobiť sami. Posledná možnosť je dosť problematická a môže stáť aj pekný cent. Toto je najťažšia časť pre tých, ktorí zostavujú prúdový motor vlastnými rukami, pretože si to bude vyžadovať sústružnícky a frézovací stroj a zvárací stroj.

Pred výrobou sa oplatí preštudovať teóriu motorov s mikroturboetmi. Na to existujú špeciálne príručky, ktoré obsahujú výpočty a výkresy.

A potom môžete začať svoju cestu do modelovania lietadiel.