Простой газотурбинный двигатель с силовым валом.
Из рассмотрения турбореактивного двигателя очевидно, что чем больше энергии
может быть отобрано от продуктов сгорания, тем относительно меньшей энергией
будут обладать выхлопные газы, при этом вал турбокомпрессора может быть
продолжен вперед и приспособлен для передачи мощности внешним потребителям.
Этот принцип применяется в турбовинтовых двигателях, в которых вал
компрессора через понижающую зубчатую передачу соединен с валом воздушного
винта. Скорость вращения воздушного винта составляет около 10% скорости вращения
вала турбокомпрессора. Удачной конструкцией газотурбинного двигателя с силовым,
валом является конструкция турбовинтового двигателя «Дарт» фирмы «Ролле Ройс».
Физические параметры этого двигателя, являющегося одной из модификаций с
улучшенными характеристиками, приведены внизу фиг. 8 на графике. Двигатель
«Дарт» имеет два центробежных компрессора, расположенных один за другим. Воздух
после . сжатия в компрессоре, проходит через выравнивающую решетку лопаток и
попадает в семь индивидуальных камер сгорания, расположенных наклонно по
отношению к оси двигателя. Продукты сгорания, смешанные с охлаждающим воздухом,
из камер направляются к неподвижным сопловым лопаткам (статор) и затем на первый
ряд вращающихся лопаток (ротор). После этого газы проходят через второй ряд
лопаток статора и второй ряд лопаток ротора и через сопло выбрасываются в
атмосферу. Вращение валу воздушного винта передается через зубчатый редуктор,
расположенный на переднем конце двигателя.
Схема простого газотурбинного двигателя
с силовым
валом.
1 - воздушный винт с переменным шагом; 2 - шестерни
редуктора;
3 - камера сгорания; 4 - форсунка, распыляющая топливо; 5 -
топливо;
6 - реактивное сопло; 7 - отверстия для охлаждающего воздуха; 8
- турбина;
9 - сопловой аппарат; 10 - нагнетатель
Благодаря наличию редуктора скорость вращения с 14 500 об/мин, с которой
вращается вал турбокомпрессора, снижается до 1350 об/мин вала воздушного винта.
В более поздней модификации этого двигателя была применена турбина с тремя
ступенями. Степень повышения давления двигателя, показанного на фиг. 8 (т. е.
отношение давления воздуха на выходе из компрессора перед камерой сгорания к
атмосферному давлению), составляет 5,5. Расход воздуха в двигателе составляет
9,1 кг/сек; взлетная мощность на валу воздушного винта равна 1600 л. с;
реактивная тяга при числе оборотов 14 500 об/мин составляет 168 кг. Полная
мощность двигателя составляет 1740 л. с, и называется эффективной мощностью1).
Интересно отметить, что «сухой» вес двигателя равен 505 кг, так что вес,
приходящийся на единицу эффективной мощности, составлял 0,291 кг.