Mesin turboprop: perangkat, skema, prinsip operasi. Produksi mesin turboprop di Rusia

2024 Pengarang: Howard Calhoun | [email protected]. Terakhir diubah: 2023-12-17 10:31

Mesin turboprop mirip dengan mesin piston: keduanya memiliki baling-baling. Tetapi dalam segala hal mereka berbeda. Pertimbangkan apa unit ini, cara kerjanya, apa kelebihan dan kekurangannya.

Karakteristik umum

Mesin turboprop termasuk dalam kelas mesin turbin gas, yang dikembangkan sebagai konverter energi universal dan digunakan secara luas dalam penerbangan. Mereka terdiri dari mesin panas, di mana gas yang diperluas memutar turbin dan menghasilkan torsi, dan unit lain melekat pada porosnya. Mesin turboprop dilengkapi dengan baling-baling.

Ini adalah persilangan antara piston dan unit turbojet. Pada awalnya, mesin piston dipasang di pesawat, terdiri dari silinder berbentuk bintang dengan poros yang terletak di dalam. Namun karena memiliki dimensi dan bobot yang terlalu besar, serta kemampuan kecepatan rendah, mereka tidak lagi digunakan, lebih memilih instalasi turbojet yang muncul. Tapi mesin ini bukan tanpa kekurangan. Mereka bisamengembangkan kecepatan supersonik, tetapi mengkonsumsi banyak bahan bakar. Oleh karena itu, operasi mereka terlalu mahal untuk transportasi penumpang.

Mesin turboprop harus mengatasi kekurangan tersebut. Dan masalah ini terpecahkan. Desain dan prinsip operasi diambil dari mekanisme mesin turbojet, dan baling-baling dari mesin piston. Dengan demikian, menjadi mungkin untuk menggabungkan dimensi kecil, ekonomi dan efisiensi tinggi.

Mesin ditemukan dan dibangun kembali pada tahun tiga puluhan abad terakhir di bawah Uni Soviet, dan dua dekade kemudian mulai diproduksi massal. Daya bervariasi dari 1880 hingga 11000 kW. Untuk waktu yang lama mereka digunakan dalam penerbangan militer dan sipil. Namun, mereka tidak cocok untuk kecepatan supersonik. Oleh karena itu, dengan munculnya kapasitas seperti itu dalam penerbangan militer, mereka ditinggalkan. Tapi pesawat sipil sebagian besar dipasok dengan mereka.

Perangkat mesin turboprop dan prinsip pengoperasiannya

Desain motornya sangat sederhana. Termasuk:

• peredam;
• baling-baling;
• ruang bakar;
• kompresor;
• nozzle.

Skema mesin turboprop adalah sebagai berikut: setelah diinjeksi dan dikompresi oleh kompresor, udara masuk ke ruang bakar. Di situlah bahan bakar disuntikkan. Campuran yang dihasilkan menyala dan menghasilkan gas yang, ketika diperluas, masuk ke turbin dan memutarnya, dan, pada gilirannya, memutar kompresor dan sekrup. belum dibelanjakanenergi keluar melalui nosel, menciptakan dorongan jet. Karena nilainya tidak signifikan (hanya sepuluh persen), mesin turboprop tidak dianggap sebagai mesin turbojet.

Prinsip operasi dan desain, bagaimanapun, mirip dengan itu, tetapi energi di sini tidak sepenuhnya keluar melalui nosel, menciptakan dorongan jet, tetapi hanya sebagian, karena energi yang berguna juga memutar baling-baling.

Poros kerja

Ada mesin dengan satu atau dua poros. Dalam versi poros tunggal, kompresor, turbin, dan baling-baling terletak pada poros yang sama. Dalam satu poros dua, turbin dan kompresor dipasang di salah satunya, dan baling-baling melalui gearbox di sisi lain. Ada juga dua turbin yang terhubung satu sama lain secara gas-dinamis. Satu untuk baling-baling dan yang lainnya untuk kompresor. Opsi ini adalah yang paling umum, karena energi dapat diterapkan tanpa memulai baling-baling. Dan ini sangat nyaman saat pesawat berada di darat.

Kompresor

Bagian ini terdiri dari dua hingga enam tahap, memungkinkan Anda merasakan perubahan signifikan dalam suhu dan tekanan, serta mengurangi kecepatan. Berkat desain ini, dimungkinkan untuk mengurangi berat dan dimensi, yang sangat penting untuk mesin pesawat. Kompresor termasuk impeler dan baling-baling pemandu. Yang terakhir mungkin atau mungkin tidak diatur.

Propeller

Bagian ini menghasilkan daya dorong, tetapi kecepatannya terbatas. Indikator terbaik dianggap sebagai level dari 750 hingga 1500 rpm, karena denganmeningkat, efisiensi akan mulai turun, dan bukannya akselerasi, baling-baling akan berubah menjadi rem. Fenomena ini disebut "efek penguncian". Ini disebabkan oleh bilah baling-baling, yang, pada kecepatan tinggi, ketika berputar melebihi kecepatan suara, mulai berfungsi secara tidak benar. Efek yang sama akan terlihat dengan memperbesar diameternya.

Turbin

Turbin mampu melaju hingga dua puluh ribu putaran per menit, tetapi sekrup tidak akan mampu menandinginya, jadi ada roda gigi reduksi yang mengurangi kecepatan dan meningkatkan torsi. Peredam bisa berbeda, tetapi tugas utamanya, apa pun jenisnya, adalah mengurangi kecepatan dan meningkatkan torsi.

Karakteristik inilah yang membatasi penggunaan turboprop di pesawat militer. Namun, perkembangan untuk membuat mesin supersonik tidak berhenti, meski belum berhasil. Untuk meningkatkan daya dorong, terkadang mesin turboprop dilengkapi dengan dua baling-baling. Pada saat yang sama, mereka menerapkan prinsip operasi karena rotasi ke arah yang berlawanan, tetapi dengan bantuan satu gearbox.

Sebagai contoh, kita dapat mempertimbangkan mesin D-27 (turbopropfan), yang memiliki dua kipas sekrup yang dipasang ke turbin bebas oleh gearbox. Ini adalah satu-satunya model desain ini yang digunakan dalam penerbangan sipil. Namun penerapannya yang sukses dianggap sebagai lompatan besar dalam meningkatkan kinerja yang dipertimbangkanmotor.

Kelebihan dan kekurangan

Mari kita soroti kelebihan dan kekurangan yang menjadi ciri pengoperasian mesin turboprop. Manfaatnya adalah:

• ringan dibandingkan dengan unit piston;
• ekonomis dibandingkan mesin turbojet (berkat baling-baling, efisiensinya mencapai delapan puluh enam persen).

Namun, terlepas dari keuntungan yang tak terbantahkan, mesin jet dalam beberapa kasus merupakan pilihan yang lebih disukai. Batas kecepatan mesin turboprop adalah tujuh ratus lima puluh kilometer per jam. Namun, ini tidak cukup untuk penerbangan modern. Selain itu, kebisingan yang dihasilkan sangat tinggi, melebihi nilai yang diizinkan Organisasi Penerbangan Sipil Internasional.

Oleh karena itu, produksi mesin turboprop di Rusia terbatas. Mereka terutama dipasang di pesawat yang terbang jarak jauh dan dengan kecepatan rendah. Kemudian aplikasi dibenarkan.

Namun, dalam penerbangan militer, di mana karakteristik utama yang harus dimiliki pesawat adalah kemampuan manuver yang tinggi dan pengoperasian yang tenang, dan bukan efisiensi, mesin ini tidak memenuhi persyaratan yang diperlukan dan unit turbojet digunakan di sini.

Pada saat yang sama, pengembangan sedang dilakukan untuk membuat baling-baling supersonik untuk mengatasi "efek penguncian" dan mencapai level baru. Mungkin, ketika penemuan itu menjadi kenyataan, mesin jet akan ditinggalkan demi turboprop dan di militerpesawat terbang. Tetapi saat ini, mereka hanya dapat disebut "pekerja keras", bukan yang paling kuat, tetapi berfungsi dengan stabil.