Регульоване сопло трддф f-100 літака f-16 (стулки максимально відкриті)
Надзвуковий авіалайнер Конкорд з чотирма трдф Rolls-Royce/Snecma Olympus 593
Міг – 25 з ТРДФ Р-15Б-300
Су – 17м з ТРДФ АЛ-21Ф3
F – 15 з F-100-PW-100
3.25. Турбогвинтовий двигун (тГвД)
Турбогвинтовим називається авіаційний ГТД, у якого тяга створюється роботою повітряного гвинта, з’єднаного з валом турбокомпресора, і реакцією струменя газового потоку, що витікає з двигуна. Для цього використовується турбіна зі збільшеним числом ступенів, так що розширення газу в турбіні відбувається майже повністю і тільки 10 – 15 % тяги забезпечується за рахунок газового струменя. Турбогвинтовий двигун (рис. 3.55) складається з таких же вузлів і агрегатів як і ТРД, але додатково забезпечений повітряним гвинтом 1 і редуктором 2.
Рис. 3.55. Схема турбогвинтового двигуна.
Редуктор ТГвД служить для зменшення частоти обертання повітряного гвинта в порівнянні з частотою обертання турбокомпресора 3 двигуна. Для досягнення найбільших значень коефіцієнта корисної дії повітряного гвинта в турбогвинтових двигунах застосовуються редуктори з передаточним числом 5 – 15, завдяки чому досягається пониження частоти обертання повітряного гвинта до 750 – 1500 об/хв. (передаточне число двигуна АІ–20 дорівнює 11,4527).
Принцип дії ТГвД багато в чому схожий на принцип дії ТРД. Атмосферне повітря, стиснуте в компресорі, подається в камеру згоряння. Тут зжате повітря змішується з паливом, утворюючи паливо-повітряну суміш. Вона згоряє в камері згоряння, створюючи газовий потік. Газовий потік, який має велику температуру і тиск, поступає в турбіну. Тут відбувається перетворення теплової енергії газового потоку в механічну енергію обертання турбіни, яка передається компресору, повітряному гвинту і приводам агрегатів. Для більш раціонального використання енергії газового потоку, щоб більша частина кінетичної енергії газів перетворювалася на турбіні в механічну енергію на валу ТГвД, турбіна ТГвД повинна мати більше число ступенів, ніж турбіна ТРД (турбіна АІ-20 має 3 ступені).
На двигунах великої потужності інколи використовують два гвинти, що обертаються в протилежні боки, причому роботу обох гвинтів забезпечує один редуктор. Тяга турбогвинтового двигуна створюється приблизно на 85 – 90 % повітряним гвинтом і приблизно на 15 – 10 % за рахунок реактивної тяги газового потоку.
Турбогвинтові двигуни більш економічні на малих швидкостях польоту і широко використовуються для літаків, які мають більшу вантажопідйомність і дальність польоту. Крейсерська швидкість літаків, які оснащені ТГвД, складає 400 – 800 км/год.
Схема роботи турбогвинтового двигуна.
Якщо врахувати, що турбогвинтовий двигун працює тільки на дозвукових швидкостях, а турбореактивні двигуни краще використовувати для забезпечення великих швидкостей польоту, то можна зробити висновок, що в деякому діапазоні швидкостей комбінування цих двох двигунів є оптимальним рішенням (турбовентиляторний двигун).
Зважаючи на те, що як лопаті вентилятора, так і лопаті гвинта для ефективного функціонування повинні працювати на дозвукових швидкостях, вентилятор у кільцевому обтічнику, який понижає швидкість потоку, який набігає, є більш ефективним на великих швидкостях.
Варіант такого двигуна з вертикальним вихідним валом редуктора використовується для привода гвинтів вертольотів, такі двигуни називаються також турбовальними (ТВаД).
Турбогвинтовий двигун: 1 – повітряний гвинт; 2 – редуктор; 3 – компресор; 4 – камера згоряння; 5 – газова турбіна; 6 – вихідний пристрій.
Схема роботи ТГвД: 1 – вал гвинта; 2 – редуктор; 3 – компресор; 4 – камера згоряння; 5 – газова турбіна; 6 – вихідний пристрій (реактивне сопло).
Ан – 24 з ТГвД Аи-21
Ан - 38
Ту – 95 з ТГвД НК-12М (2 гвинти)
