Часть 10/18. Характеристики силовых установок (ПД и ГТД)

Перед нами две новых схемы. На них показаны графики - очень простые и элементарные. Специалистам они известны. Эти графики буквально общие места. Но при внимательном рассмотрении из них получаются интересные выводы.

На первой схеме отображена зависимость потребной мощности от скорости полёта вертолёта. По вертикальной оси отложен режим работы двигательной установки (вверху режим 100%, внизу нуль - всё выключено; в средине половина мощности). По горизонтальной оси отложена скорость.

 

Зависимость потребной мощности для полёта вертолёта в зависимости от скорости, в сочетании с характеристиками поршневых и газотурбинных двигателей.

Рассматриваются два графика. Первый характеризует свойства вертолёта показывает зависимость потребной мощности для полёта вертолёта в зависимости от скорости.

Второй график показывает зависимость удельного расхода топлива в зависимости от режима силовой установки поршневой и газотурбинной.

Графики наглядно показывают поршневая силовая установка органично сочетается со свойствами вертолёта, в силу того, что на крейсерских режимах поршневой двигатель имеет наименьший удельный расход топлива. У газотурбинной силовой установки на крейсерских режимах удельный расход топлива повышенный, по этой причине вертолёт с газотурбинной силовой установкой вынужден использовать не оптимальные режимы, это обстоятельство усугубляется общим повышенным удельным расходом топлива у газотурбинной силовой установки. Такие концептуальные свойства вертолёта и силовых установок указывают на перспективность работ в направлении совершенствования поршневых двигателей.

Общий вывод вертолёт с газотурбинной силовой установкой вынужден использовать не оптимальные с аэродинамической точки зрения режимы, которые не позволяют получать и режимы выгодные чисто с экономической точки зрения.

И вот такая особенность есть у вертолёта, из-за неё график напоминает ложку. О чём говорит нам эта «ложка»: самая большая мощность от силовой установки вертолёта требуется на режиме висения. По мере того, как он разгоняется, и скорость увеличивается, потребная мощность становится всё меньше и меньше, и где-то на крейсерских режимах бывает иногда даже менее 50%.

Именно поэтому, вертолёт, снабжённый двумя двигателями, в случае отказа одного из двигателей, может продолжать полёт на одном двигателе. То есть работающий двигатель выводят на режим близкий к взлётному режиму, и полёт можно продолжать.

Но вернёмся к графику. По мере роста скорости потребная мощность для полёта растёт, растёт и растёт. И здесь много характерных точек на этой ложке рассматривают специалисты, но мы не будем так глубоко в дебри аэродинамики залазить. Рассмотрим для нашего разговора только одну точку.

Эта точка имеет официальное название наивыгоднейшая скорость.

Она рассчитывается очень просто. Проводится касательная к ложке графика и в том месте, где линия графика коснулась касательной, и отмечается наивыгоднейшая скорость. В этой точке самое удачное соотношение потребной мощности на полёт и скорости. В этой точке, меньше всего затрачивается энергии на перемещение вертолёта на единицу расстояния.

Далее по графику есть ещё одна точка.

Это точка более высокой скорости. Что это за скорость и почему между этой скоростью и наивыгоднейшей есть промежуток, об этом мы поговорим позже.

Теперь вторая схема, вторые графики.

На них показана зависимость удельного расхода топлива от режима силовой установки.

По вертикальной оси разметка точно такая же, как и на первой схеме. Масштаб, режимы - всё точно такое же. По горизонтальной оси отмечены удельные расходы топлива. Образно можно сказать, что по горизонтальной оси отложена «прожорливость» лошадиных сил. Показывается сколько грамм топлива расходуется на одну лошадиную силу в час.

Графиков два.

Один график, что ближе к вертикальной координате, для поршневого двигателя (ПД), а второй график для газотурбинного двигателя.

Рассматривая график поршневого двигателя, мы видим, что у поршневого двигателя в целом расходы топлива меньше, чем у газотурбинного.

Далее. При большом режиме (на взлётном режиме) лошадиные силы у поршневого двигателя относительно прожорливые, а по мере того, как режим уменьшается, уменьшаются и аппетиты лошадиных сил, то есть удельный расход топлива падает.

По мере того, как мощность двигателя приближается к малому газу, лошадиные силы опять становятся более прожорливыми, то есть удельный расход топлива растёт.

У современных газотурбинных двигателей на взлётном режиме удельные расходы близки к расходам поршневых двигателей.

По мере того, как режим работы газотурбинного двигателя уменьшается, его лошадиные силы становятся всё прожорливее и прожорливее. То есть удельный расход топлива растёт.

Мы уже знаем, что скорость вертолёта определятся характеристиками несущего винта и не зависит от типа силовой установки. Это на самом деле так, но обозначенный выше характер протекания характеристик у поршневой силовой установки и у газотурбинной накладывает тонкость.

Эту тонкость не всегда видят даже специалисты, в чём я убедился на практике. Даже в КБ не все придают этой тонкости значение. Просто не смотрят в эту сторону.

Смотрите, что получается. Наивыгоднейшая скорость, с точки зрения аэродинамики, находится в точке касания графика ложки и касательной.

В этой точке наивыгоднейшее соотношение мощности потребной на полёт и достигаемой при этом скорости.

Теперь смотрим на график удельного расхода поршневого двигателя.

И чтоб мы видим? Отличный момент! У поршневого двигателя в этой точке, на этой мощности, самый минимальный удельный расход топлива!

Получается прекрасное сочетание. Наиболее выгодная точка с аэродинамической точки зрения вертолёта, совпадает с наиболее выгодной точкой удельного расхода топлива у поршневого двигателя - идеальное сочетание! На этой скорости будет самый малый километровый расход топлива.

А что получается у газотурбинного двигателя? У газотурбинного двигателя в этой наивыгоднейшей точке удельный расход топлива высокий. А если режим выше, то удельный расход становится меньше.

Теперь снова смотрим на первый график, на ложку.

Обратите внимание на отрезок, расположенный после наивыгоднейшей точки. Мощность для продвижения вертолёта растет, но удельный расход у газотурбинного двигателя падает. В итоге на каком-то отрезке скоростей у газотурбинного вертолёта увеличенная мощность для полёта, но умноженная на уменьшенный удельный расход топлива даёт примерно одинаковый часовой расход топлива в этом промежутке скоростей.

А раз часовой расход топлива получается в этом диапазоне скоростей примерно одинаковый, то, конечно же, вертолёту с газотурбинной силовой установкой нужно скорость держать выше, чем наивыгоднейшая. Так как у него в этом случае километровый расход будет меньше, чем на других скоростях.

То есть, нужно подчеркнуть важное обстоятельство. Скорость, на которой летаю вертолеты с газотурбинными силовыми установками вынужденная скорость.

Она не является оптимальной, она не является наивыгоднейшей – это вынужденная скорость. Этот прирост скорости, он вынужденный.

А может ли вертолет с поршневой силовой установкой летать на этих повышенных скоростях? Да, конечно же, может. Посмотрите на графики. Да может, только в этом случае у него будет расход топлива чуть повыше. Он будет меньше чем у газотурбинного вертолёта. И заметно меньше, но это будет не оптимальная скорость.

Вертолет с поршневой силовой установкой может летать на любой скорости, но с точки зрения экономичности применения, эффективности работы, конечно же, выгодно летать на наивыгоднейшей скорости, а не задирать скорость сверх меры. Это обстоятельство нам будет понятно, если мы сейчас посмотрим еще одну схему.

 

Оглавление:

Часть 1/18 Обращение
Часть 2/18 Восстановить авиапром помогут объективные показатели и созидательные ПРАВИЛА ДВИЖЕНИЯ ДЕНЕЖНЫХ ПОТОКОВ (ПДДП)
Часть 3/18 Ка-26 Вертолет настоящего и будущего
Часть 4/18 Прямоугольники сравнения (Ми-2, Ми-4)
Часть 5/18 Прямоугольники сравнения (Ми-2, Ми-4 и Ка-26 с БДБ)
Часть 6/18 Коэффициент топливной эффективности в зависимости от расстояния перемещения (Ми-2, Ми-4,Ка-26 с БДБ)
Часть 7/18 Расход топлива на перемещение ед. груза в зависимости от расстояния (Ми-2, мотонарты, Ка-26, Ан-2, Ка-26 с БДБ, «Газель»)
Часть 8/18 Провозная способность ед. неизменного веса вертолёта в зависимости от расстояния перемещения (Ми-2, Ми-4)
Часть 9/18 Провозная способность ед. неизменного веса вертолёта в зависимости от расстояния перемещения (Ми-2, Ми-4 и Ка-26 с БДБ)
Часть 10/18 Характеристики силовых установок (ПД и ГТД)
Часть 11/18 Поршневые двигатели оптимальны для вертолётов
Часть 12/18 Показатели присущие вертолёту в неотделимой степени
Часть 13/18 Показатели присущие вертолёту в отделимой степени
Часть 14/18 Уровни в суммарных хозяйственных технологиях и обратные связи. Технический уровень
Часть 15/18 Уровни в суммарных хозяйственных технологиях и обратные связи. Организационный уровень
Часть 16/18 Уровни в суммарных хозяйственных технологиях и обратные связи. Уровни суммарных технологий
Часть 17/18 Уровни в суммарных хозяйственных технологиях и обратные связи. Уровень планетарного баланса
Часть.18/18 Детали бесшатунных двигателей схемы Баландина (изготовлены в период с 1976 по 1995 гг.)
   
 Смотреть все части в одном видео: Оснащение вертолёта Ка-26 поршневой силовой установкой схемы Баландина

 

end faq

Bosonozhki Tufli Krossovki Kedy Baletki Sandalii Mokasiny Botilony Sapogi Botinki Slancy Sabo Dutiki Lunohody