Реактивный двигатель для модели: Ошибка 404. Страница не найдена — Объявления на сайте Авито

Покупайте экономичное и долговечное топливо модель реактивный двигатель

В связи с возросшей потребностью в защите окружающей среды и повышении устойчивости, технологичности и низком уровне выбросов топлива. модель реактивный двигатель стали более популярными. Независимо от модели, размера или марки автобуса, Alibaba.com предлагает высокую производительность и эффективность. модель реактивный двигатель, подчеркивающие экологичность и надежность. Эти. модель реактивный двигатель отличаются увеличенным сроком службы, низкими затратами на техническое обслуживание и сниженным расходом топлива, что позволяет снизить эксплуатационные расходы.

. Предлагаемые на продажу модель реактивный двигатель разработаны специально, чтобы обеспечить отличные рабочие характеристики, естественный отклик и невероятную выходную мощность. Уникальный по дизайну и обширный набор функций. модель реактивный двигатель идеально подходят для туристических автобусов, городских автобусов. Их можно настроить в соответствии с уникальными ориентированными на клиента вариантами для использования в различных автобусных приложениях. Обнаружить. модель реактивный двигатель с системами сгорания, которые обеспечивают оптимальную топливную экономичность, и превосходными системами впрыска для обеспечения превосходных характеристик.

На Alibaba.com потребители найдут бензин и дизель. модель реактивный двигатель с низкой стоимостью топлива за галлон, экономичностью и надежностью. Вы также можете заказать гибрид, электрический или пропановый. модель реактивный двигатель экологически чистые и достаточно мощные, чтобы обеспечивать более высокий крутящий момент и мощность. Эти. модель реактивный двигатель отличаются низкими затратами на обслуживание, бесшумной работой, превосходными функциями безопасности и более доступной стоимостью приобретения.

Покупайте на Alibaba.com. модель реактивный двигатель с более высокими значениями крутящего момента и более низкими значениями частоты вращения двигателя, которые обеспечивают эффективную работу автобуса и высокую скорость движения с меньшим количеством переключений на пониженную передачу. Независимо от того, есть ли у потребителей автобус с задним или передним расположением двигателя, они найдут силовые агрегаты, подходящие для конкретной области применения. Сравнение. модель реактивный двигатель поможет вам получить отличные предложения и продукты.

Турбореактивные технологии: выходим на микроуровень

– Сергей, скажите, на какие знания и технологии вы опирались при разработке своего двигателя?

К тому моменту, когда мы подошли к вопросу создания собственной микротурбины, в нашей команде было несколько человек, вышедших из авиационной сферы. Однако двигателестроением мы профессионально не занимались, поэтому, естественно, столкнулись с необходимостью изучить весь тот опыт, который был наработан по этой тематике до нас.

В результате выяснились достаточно любопытные вещи. Оказалось, что реактивные двигатели для моделирования в своём развитии прошли определённый эволюционный этап, но никакой научной школы, которая бы формировала термодинамику или аэродинамику в малых объёмах при этом не возникло. Складывалось ощущение, что все те конструкции малых двигателей, которые мы проанализировали, были сделаны путём только лишь опытно-конструкторских работ. То есть разработчики брали большой двигатель, геометрически его масштабировали, а потом физически смотрели, какие при этом возникли проблемы, и пытались их устранить – где-то что-то подкручивали, где-то что-то заменяли, где-то что-то совершенствовали. Я не берусь утверждать, что мы изучили всё, но, по крайней мере, те двигатели, которые смогли найти и посмотреть, имели примитивную камеру сгорания и примитивную топливную систему. В силу использования примитивных материалов циклы эксплуатации этих двигателей были очень короткими. С другой стороны, свою функцию эти двигатели выполняли. Один полёт модели длится в среднем 3-5 минут. Двигатель в таком режиме способен отработать 20-30 циклов. Но в течение этого времени уже сама модель, как правило, либо разбивается, либо изнашивается. То есть как таковой потребности в более совершенном двигателе не было, поэтому никакой науки вокруг него и не возникло.

– Но если науки как таковой здесь ещё нет, то каким путём пошли вы? Как и другие разработчики, «оттолкнулись» от больших двигателей?

Мы попробовали позаниматься матмоделированием, в результате чего разработали ряд моделей с оценкой термодинамических позиций. Посмотрели алгоритмы и ушли в совершенно другую логику управления рабочими процессами в двигателе по сравнению с той, которую увидели при анализе имевшихся в доступе конструкций. На всё про всё у нас ушло примерно два года. Затем в марте 2016-го мы приняли решение изготовить опытный образец двигателя, и осенью того же года он уже был готов к испытаниям.

– В чём была ваша задумка? Выйти на рынок со своим собственным аналогом?

К необходимости разработки собственного микротурбореактивного двигателя мы подошли вовсе не со стороны авиамоделизма.То, чем мы занимаемся на самом деле, – это строительство. Микротурбина же является ключевым элементом нашей идеи об энергосистеме автономного энергопроизводящего дома (хозяйства), то есть дома, не зависящего от внешних монопольных сетей.

Анализируя различные варианты исполнения, мы пришли к пониманию того, что в качестве резервного генератора в таком доме микротурбина будет наиболее эффективной.

Мы исходим из того, что рано или поздно эти системы должны стать источниками либо сопутствующей (то есть дополнительной), либо альтернативной энергии. Соответственно, мы выходим на два возможных сценария. Первый из них подразумевает, что к общей электрической сети вы всё-таки подключены, но стоимость дневной электроэнергии достаточно высока, поэтому пики вашего потребления целесообразно сгладить за счёт других, более дешёвых источников. Второй сценарий – это переход на полностью автономную систему, когда другие источники энергии, кроме самостоятельно производимой «альтернативки», у вас отсутствуют.

В том, чтобы создать автономный дом, никаких трудностей сегодня нет. Вопрос состоит только в цене технологий, которые вы будете при этом использовать. Традиционная схема с применением солнечных батарей и ветрогенераторов дорога́.

Использование аккумуляторов, необходимых для накопления энергии на случай безветренной и пасмурной погоды, особенно в условиях зимней России, делают её стоимость просто космической. Куда правильнее и дешевле хранить первичную энергию в химической форме, например, – в виде горючих газов. В этом плане очень важен тот факт, что метан, производимый самим автономным домохозяйством из бытовых отходов, позволяет легко закрыть всю его потребность в электроэнергии и тепле на протяжении зимы. Отсюда, собственно говоря, и возникает идея микрогазотурбинной установки. Метан, конечно, можно перерабатывать и привычными газопоршневыми агрегатами (двигателями внутреннего сгорания), но по сравнению с ними микротурбины имеют ряд существенных преимуществ. Например, более высокий КПД, способность работать на плохом (некачественном) газе, очень малые размеры и возможность лёгкой и практически полной звукоизоляции.

Естественным продолжением описанного подхода является философия энергоизбыточности. Для Европы это уже достаточно отчётливо сложившийся тренд: избыточная энергия скупается государством, то есть снижение энергозависимости от внешних источников поддерживается на государственном уровне. Другой вектор развития – объединение локальных производителей энергии с её потребителями, взаимный обмен энергией или её совместное использование. Обмен энергией возникает в тот момент, когда у одного мелкого производителя наблюдается пик потребления, у другого – наоборот, потребление находится на минимуме. То есть если раньше домохозяйство было потребителем энергии (неважно – сетевой или альтернативной), то сейчас наступило пороговое время, когда оно становится производящим звеном, а значит, объединение домохозяйств является не сугубо энергетическим, а потенциально производящим, то есть производственным.

Вопрос о необходимости разработки собственного микротурбореактивного двигателя возник при проработке концепции энергосистемы автономного энергопроизводящего дома (хозяйства). Строительство малоэтажного экологического жилья – одно из направлений деятельности, находящихся в сфере предпринимательского и ценностного интереса Сергея Журавлёва. На фото: процесс создания экологического жилья компанией «МоДом. ком».

– В итоге – каким вам видится рынок сбыта для ваших микротурбин?

Сегментов два: домохозяйства и авиация. При этом в части авиации нам есть куда двигаться и помимо реактивных авиамоделей. Например, несмотря на, казалось бы, бурное развитие беспилотных летательных аппаратов, здесь наметился содержательный кризис. Дело в том, что основную массу БПЛА составляют электрические дроны. Но порог грузоподъёмности у них невелик – что-то около 30 килограммов. Дальше полезную нагрузку наращивать неэффективно: дрона начинает «душить» его же собственный аккумулятор. Максимальная продолжительность полёта электрического беспилотника тоже невысока – в среднем 30 минут. Для устранения этих ограничений разработчики малых и средних БПЛА всё чаще начинают посматривать в сторону реактивных двигателей, которые пока что остаются наиболее мощными энергомашинами. Дальше, конечно, возникает вопрос – как именно их использовать на дроне. Вариации на тему прямотока можно увидеть в «Терминаторе».

Помните эту чудо-машину с несколькими реактивными движками? Попробовать сделать нечто подобное можно, но история с синхронизацией реактивной тяги может получиться очень жёсткой. Гораздо легче было бы крутить вентилятор, а значит, возникает потребность в гибридных (на базе турбины) двигателях. Но таковых в авиации сейчас практически нет. Турбовинтовые, с передачей момента через редуктор на конечный движитель (винт) – есть. А гибридов нет.

Основную массу малых и средних БПЛА сегодня составляют электрические дроны, имеющие невысокий порог грузоподъёмности и малую длительность полёта. Для решения этих проблем разработчики начинают задумываться об использовании малых реактивных двигателей.

Вариации на тему возможного использования реактивных двигателей на средних беспилотниках представлены в фильме «Терминатор 3: Восстание машин». Удастся ли в реальности подобным образом синхронизировать работу нескольких реактивных турбин, до конца пока не понятно.

А вот на крупных БПЛА турбореактивные двигатели уже давно и успешно применяются.

На фото: американский стратегический разведывательный БПЛА RQ-4 Global Hawk, способный без посадки патрулировать территорию в течение 30 часов на высоте до 18 000 метров. Аппарат оснащён турбовентиляторным двигателем Allison Rolls-Royce AE3007H с тягой 31,4 кН и может нести полезную нагрузку массой до 900 кг.

Конструкция, которую мы сейчас предъявляем рынку, рядом позиций довольно сильно отличается от традиционных. С начала 2017 года, надеюсь, эти позиции мы начнём потихоньку приоткрывать. Здесь мы придерживаемся того же мнения, что и Илон Маск с его открытыми кодами и открытыми инновациями: на рынке сегодня побеждает не тот, кто имеет патенты, а тот, кто всё время их придумывает; тот, кто опережает и непрерывно двигается вперёд.

Созданный двигатель мы позиционируем, в первую очередь, для прототипов БПЛА. Он достаточно прост, но профессиональный двигатель под какие-то конкретные задачи сейчас и не нужен: беспилотники на реактивной тяге не проработаны, а значит и планеры, и приводы, и энергосистемы, и полезная нагрузка – то есть то всё, что связано с новой силовой установкой, необходимо тестировать.

С другой стороны, мы знаем несколько конструкторских бюро, которые формулируют или уже имеют на руках технические задания на реактивные двигатели и силовые установки. С одним из потенциальных заказчиков мы вступили в переговоры для уточнения потенциальных продуктов и требований к ним. Поэтому заделы у нас очень большие, и на выходе мы планируем создать целую линейку продуктов со своими типоразмерами и силовыми диапазонами.

Первый диапазон – это двигатели с силой тяги до 400 Ньютонов, предназначенные для реактивных моделей и небольших беспилотников. К этому диапазону относится и уже созданный двигатель. Он имеет номинальную тягу в 150 Ньютонов, хотя без существенного падения ресурса двигателя можно летать и на двухсот (что примерно соответствует 12 кВт мощности). За счёт ряда уже понятных внутренних усовершенствований и изменения типоразмера, этот двигатель мы без труда сможем докрутить до 400 Ньютонов.

Второй диапазон – двигатели с силой тяги от 400 до 750 Ньютонов. Основное назначение – средние беспилотники. Логика нашего двигателя здесь останется прежней, но вот конструктив будет гораздо более сложным.

Третий диапазон – это двигатели с силой тяги от 750 до 1200 Ньютонов, предназначенные либо для больших беспилотников, либо для малой пилотируемой авиации. Эта ниша также представляет для нас большой интерес. Движки с силой тяги в 1200 Ньютонов – наш порог, поскольку после него начинается крупное монопольное двигателестроение. Это объединённая корпорация двигателестроения, это пермские и рыбинские моторы и тому подобное. Это огромная научная школа, огромные деньги и предельно жёсткий рынок.

Для всех трёх диапазонов мы планируем подготовить свои варианты турбореактивных, турбовинтовых и гибридных газотурбинных двигателей.

В той же логике мы планируем двигаться и в плане создания генерационных установок. Соответственно, по мощности их также будет три типа: до 20, до 50 и до 100 кВт.

Таковы наши примерные амбиции.

– И в беспилотнике, и в домохозяйстве энергосистема, помимо турбины, включает в себя и множество других составляющих – редукторы, инверторы, теплообменники и много чего ещё. Их разработкой и изготовлением вы тоже занимаетесь самостоятельно?

Двигатель является сердцем всей энергосистемы и свои интересы мы ограничили им. Решили, что всю периферию правильнее будет отдать нашим партнёрам.

А вообще, у меня очень чёткая позиция относительно того, что нужно оставлять себе, и что желательно передать на аутсорсинг. Она является производной от пережитых кризисов и собственного опыта домостроения, которые учат простому правилу: до момента устойчивой избыточности заказов нельзя содержать ни собственный штат, ни собственный офис, ни собственное стационарное производство.

Но есть три управленческие позиции, которые обязательно нужно закрепить за собой. Первая – это наука и разработка, то есть постоянный процесс, в котором ты всё время должен что-то придумывать, менять, совершенствовать, улучшать, оптимизировать. Вторая позиция – это сертификация и испытания. Третья – монтаж, контроль за монтажом и контроль за качеством.

А что касается собственного производства, то логика здесь такая. Производственная отрасль сейчас очень активно совершенствуется. Появляются новые материалы и методы их обработки; возникают центры прототипирования, создаются всё более высокоточные и производительные станки. Ситуация такова, что ты можешь приобрести себе самый современный 3d-принтер, а через пару месяцев он уже устареет. Так что покупка парка всего необходимого оборудования и тем более его поддержание в актуальном состоянии будет неоправданно дорогой. Поэтому, производить посредством аутсорсинга оказывается дешевле. Тем более что многомиллионными тиражами сегодня уже практически ничего не производится; все переходят на малые партии.

Ну и самое главное, в случае с высокотехнологичной продукцией, используя аутсорсинг, я всегда могу законтрактоваться с тем партнёром, который в текущий момент использует наиболее современное оборудование или наиболее передовую технологию. Причём именно то, что тебе нужно, ты порой находишь в самых неожиданных местах, в каких-то смежных отраслях, в линейных производственных процессах. И как вывод из всего сказанного, я обозначу: у нас есть чёткое понимание, что нет никакой нужды замыкать все эти процессы на себя, и уж тем более локализовывать их.

– Насколько сейчас широка география ваших партнёров и насколько сложными являются возникшие кооперационные связи?

Во-первых, у нас уже возникла определённая конкуренция, то есть избыточность предложений по так называемой аддитивке (технологиям послойного синтеза). В результате мы можем производить 3d-продукцию очень оперативно, малыми партиями и при этом за сопоставимые с традиционными методами обработки материалов деньги. А 70% нашего двигателя – это именно аддитивные технологии, то есть запрограммированное «выращивание» металлических конструкций с помощью 3d-принтера, который сразу делает готовое изделие из аморфного металла. Есть,  конечно, определённые проблемы с обработкой поверхностей и шлифовальными процессами (типовой недостаток аддитивных технологий), но у нас уже имеется и несколько потенциальных поставщиков решений для их устранения.

Некоторые из деталей двигателя: сразу после выхода из станка и вскоре после небольшой обработки.

На этапе экспериментов с аддитивными технологиями. Уже просматривается будущий облик двигателя.

Есть некоторые сложности с комплектующими для топливной системы: пока что мы не умеем делать очень точные патрубки с микроразмерами, особенно конусные, сужающиеся. Подходящего для этих задач партнёра в России мы пока не нашли. А ведь хотелось бы производить и более сложные структуры, такие как труба в трубе со связями, фиксирующими внутреннюю трубу. Понятно, что здесь нам нужно кооперироваться с учёными, экспериментаторами: садиться и решать этот вопрос совместно. Также есть проблемы с керамическими подшипниками. Производителя надлежащего качества мы смогли найти только за рубежом.

Повторюсь, но всё-таки ещё раз обращу ваше внимание на то, что решения часто приходится искать в каких-то смежных областях. И они там действительно находятся. Например, медицинская промышленность научилась делать очень тонкие медицинские иглы. И именно здесь лежит решение задачи производства качественных трубок микроразмера для подачи топлива в температурно-агрессивную камеру сгорания двигателя.

Говоря в целом, сейчас мы дошли до очень высокого уровня российской локализации: доля зарубежных комплектующих не превышает 10% в общей комплектации и стоимости двигателя. Из этого я могу сделать вывод, что высокотехнологичных производителей в России не так уж и мало, хотя большинство этих технологий, конечно, привозные.

Готовый двигатель в сборе. Хорошо видна фактура корпуса и сопла, изготовленных аддитивным способом.

– С какими-то другими сложностями сталкиваетесь?

Да, и это наши российские традиции. Мы создаём 3d-модели двигателя, на которых очень внятно видны все размеры, все допуски, все связи элементов. Каждый элемент «вытаскивается» из 3d-модели и является, по сути, файлом, программой для цифрового станка. Но мы приходим с этим файлом на производство и там начинается типовой диалог:

– Ребята, сделайте нам лучше чертежи. На бумаге!

– А вы понимаете, какой это уровень трудозатрат – сделать чертёж?

– Ничего не поделаешь – мы по-другому не умеем.

В итоге несколько недель моя команда занимается изготовлением чертежей. Потом конструкторские отделы сколько-то времени адаптируют их к производственному циклу. А потом снова переводят в 3d-файл. То есть культура передачи информации от конструктора к станку (я уж не говорю о сборке и прочем) очень консервативна.

– Насколько большие серии вы рассчитываете выпускать?

Монопродукт не будет востребован на рынке даже в количестве 100 штук. Завоевать рынок с помощью монопродукта нельзя. Поэтому я и говорю, что мы должны сделать целую линейку продукции. В Америке каждый год продаётся примерно 30 тысяч микротурбин. И это очень крутой рынок, но он уже перенасыщен и забрендирован. Более того, ассортимент двигателей настолько широк, что в диапазоне от 50 до 200 Ньютонов можно приобрести любой двигатель с шагом в 10 Ньютонов.

Но такая продуктовая линейка крайне инвестиционно затратна, поэтому выходить на рынок мы можем только с какими-то более или менее универсальными продуктами, с взаимозаменяемыми деталями и универсальными частями. Говорить о конкретных цифрах пока сложно, но мы находимся в очень выгодном положении, поскольку других российских производителей микротурбин сейчас нет, а спрос на них постепенно формируется. Для нас это хороший шанс войти в мировую элиту производителей малых турбин. При этом мы очень гордимся тем фактом, что не копировали имеющиеся в мире аналоги, а создали собственное сложнейшее энергетическое устройство, применяя современные методы анализа и моделирования, новейшие технологии, материалы и эффективные формы производственной кооперации.

Подпишитесь на eRazvitie.org в Фейсбуке и ВКонтакте, чтобы не пропустить новые материалы. 

Реактивный двигатель своими руками.

Реактивная микроавиация: Турбо-модели Микро турбореактивный двигатель

Многие конструкторы авиадвигателей были уверены, что построить настоящий турбореактивный двигатель для авиамоделей невозможно даже теоретически. Тем не менее такие двигатели не только существуют, но и летают более десяти лет.

Александр Грек

МиГ-29 — один из самых популярных самолетов среди «реактивных» авиамоделистов. Эта любовь объясняется превосходной аэродинамикой прототипа

Самый сложный в мире набор для сборки реактивной модели МиГ-29 с двумя турбореактивными двигателями и гидравлической системой уборки шасси выпускает немецкая компания Composite-ARF. На разработку и доводку модели было потрачено три года. Цена набора без двигателей и радиоуправления — 8 500 евро. Точность изготовления моделей просто фантастическая! Скрупулезно имитируется все, вплоть до окалины на соплах истребителя

Jetcat P-160: серийный модельный турбореактивный авиадвигатель с отклоняемым вектором тяги и, собственно, тягой в 16 кг

Если бы не пилот рядом, реактивную модель на фотографии можно было бы легко принять за настоящий самолет

Накачка самолетной пневматической системы

Если бы не чемоданчики и люди на взлетной полосе, все это можно было бы принять за фотографию очереди самолетов на рулежной дорожке обычного аэродрома

Для управления реактивным самолетом используется аппаратура с максимальным количеством каналов. Многие моделисты конструируют такие пульты самостоятельно. Рекордсмен среди серийных пультов — 14-канальная Futaba

Легенда в мире реактивного моделизма, конструктор из Германии Питер Михель, прославился созданием многомоторных турбореактивных моделей-копий больших пассажирских авиалайнеров: Concorde, Ил-62, Boeing-747, Airbus A-380. Финансируют постройку этих дорогостоящих летающих моделей либо производители самолетов, либо пассажирские авиакомпании

Наши чемпионы: команда RUSJET со своим рекордным самолетом, завоевавшие «серебро» на Чемпионате мира 2007

Новейший сверхманевренный МиГ-29ОВТ застыл на взлетной полосе, слегка шевеля соплами двигателей с отклоняемым вектором тяги. Затем раздался свист турбин, и, присев, самолет начал стремительный разбег по взлетной полосе военного аэродрома. Взлет — и он свечой ушел в небо, после чего на глазах восхищенных зрителей начал крутить фигуры высшего пилотажа: кобру Пугачева, колокол, двойной кульбит и другие, названия которым даже еще не придуманы. Выполнив программу, истребитель зашел на посадку и плавно подкатил к лучшему шоу-пилоту Италии Себастьяно Сильвестре. Лишь тут стало видно, что МиГ хвостовым оперением едва достает пилоту до пояса.

Пионеры с огнетушителями

Запуск первых модельных турбореактивных двигателей, рассказывает нам пионер этой техники в России Виталий Робертус, напоминал небольшой подвиг. Для запуска была строго необходима команда из четырех человек. Они обступали модель самолета, первый — держа в руках водолазный баллон со сжатым воздухом, второй — баллон с бытовым газом, третий — огнетушитель побольше, а четвертый, с пультом управления, был собственно пилотом. Последовательность запуска была следующей. Сначала сжатым воздухом дули на крыльчатку компрессора, раскручивая его до 3000 оборотов в минуту. Потом подавали газ и поджигали его, пытаясь получить устойчивое горение в камерах сгорания. После этого надо было умудриться переключиться на подачу керосина. Вероятность благополучного исхода была крайне мала. Как правило, в половине случаев случался пожар, вовремя не срабатывал огнетушитель, и от турбореактивной модели оставались одни головешки. Бороться с этим на первоначальном этапе пытались простыми методами — увеличив команду запуска еще на одного человека с дополнительным огнетушителем. Как правило, после просмотра видеозаписей таких подвигов энтузиазм потенциальных турбореактивных моделистов быстро испарялся.

Отец модельного ТРД

Рождению модельных турбореактивных авиадвигателей, как, впрочем, и полноразмерных, мы обязаны германским инженерам. Отцом микротурбин принято считать Курта Шреклинга, создавшего простой, технологичный и дешевый в производстве двигатель еще лет двадцать назад. Примечательно, что он в деталях повторял первый немецкий турбореактивный двигатель HeS 3, созданный Пабстом фон Охайном в далеком 1939 году (см. статью на стр. 46). Одноконтурный центробежный компрессор, посаженный на один вал с одноконтурной же турбиной. Конструкция была сколь простой, столь и выдающейся. Шреклинг выбрал центробежный компрессор из-за простоты реализации и меньших требований по допускам — он обеспечивал вполне достаточное увеличение давления в 2,4−2,7 раза.

Крыльчатку компрессора Шреклинг делал из дерева (!), усиленного углеволокном. Самодельное колесо турбины было изготовлено из 2,5-миллиметровой жести. Настоящим инженерным откровением была камера сгорания с испарительной системой впрыска, где по змеевику длиной примерно в 1 м подавалось топливо. При длине всего в 260 мм и диаметре 110 мм двигатель весил 700 г и выдавал тягу в 30 Н! Это до сих пор самый тихий ТРД в мире, потому как скорость покидания газа в сопле двигателя составляла всего 200 м/с. Во все это верится с трудом — один человек в одиночку проделал путь, который на полстолетия раньше не могли осилить государства. Тем не менее двигатель Шреклинга был создан, на нем летали модели самолетов, и по лицензии производство наборов для самостоятельной сборки наладили несколько стран. Самым известным стал FD-3 австрийской фирмы Schneider-Sanchez.

Первыми полностью собранными серийными авиамодельными турбинами были JPX-Т240 французской фирмы Vibraye и японская J-450 Sophia Precision. Удовольствие было недешевым, одна «София» стоила в 1995 году $5800. И надо было обладать очень весомыми аргументами, чтобы доказать супруге, что турбина намного важнее, чем новая кухня, и что старое семейное авто вполне может протянуть еще пару лет, а вот с турбиной для самолетика ждать ну никак нельзя.

Почти космический корабль

Вторую революцию в мини-турбиностроении произвела немецкая компания JetCat. «Году в 2001-м в каком-то западном авиамодельном магазине мне в руки попался каталог Graupner, — вспоминает Виталий Робертус, — в нем я наткнулся на описание JetCat P-80 — турбины с автоматическим запуском. ‘Щелкните выключателем на передатчике, через 45 секунд турбина сама раскрутится, заведется и передаст управление на передатчик», уверял каталог. В общем, не поверив, но набрав необходимые $2500, я вернулся в Россию счастливым обладателем первого в стране модельного турбореактивного двигателя. Был счастлив несказанно, будто купил собственный космический корабль! Но самое главное — каталог не врал! Турбина действительно запускалась единственной кнопкой».

Умная турбина

Главное ноу-хау немецкой компании — электронный блок управления турбиной, разработанный Херстом Ленерцем. Как же работает современная авиационная турбина?

JetCat добавила к уже стандартной турбине Шреклинга электрический стартер, датчик температуры, оптический датчик оборотов, насос-регулятор и электронные «мозги», которые заставили все это вместе работать. После подачи команды на запуск первым включается электрический стартер, который и раскручивает турбину до 5000 оборотов. Далее через шесть форсунок (тоненькие стальные трубочки диаметром 0,7 мм) в камеру сгорания начинает поступать газовая смесь (35% пропана и 65% бутана), которая поджигается обычной авиамодельной калильной свечой. После появления устойчивого фронта горения в форсунки одновременно с газом начинает подаваться керосин. По достижении 45 000−55 000 оборотов в минуту двигатель переходит только на керосин. Затем опускается на малые (холостые) обороты (33 000−35 000). На пульте загорается зеленая лампочка — это означает, что бортовая электроника передала управление турбиной на пульт радиоуправления. Все. Можно взлетать.

Последний писк микротурбинной моды — замена авиамодельной калильной свечи на специальное устройство, распыляющее керосин, который, в свою очередь, воспламеняет раскаленная спираль. Подобная схема позволяет и вовсе отказаться от газа при старте. У такого двигателя два недостатка: увеличение цены и потребления электроэнергии. Для сравнения: керосиновый старт потребляет 700−800 мАч аккумулятора, а газовый — 300−400 мАч. А на борту самолета, как правило, стоит литий-полимерный аккумулятор емкостью в 4300 мАч. Если использовать газовый старт, то перезаряжать его в течение дня полетов не потребуется. А вот в «керосиновом» случае придется.

Внутренности

Реактивные самолеты стоят особняком в мире авиамоделизма, федерация реактивной авиации даже не входит в FAI. Причин много: и сами пилоты помоложе, и «входной билет» подороже, и скорости повыше, и самолеты посложнее. Турбинные самолеты маленькими не бывают — 2−2,5 м в длину. Турбореактивные двигатели позволяют развивать скорость от 40 до 350 км/ч. Можно и быстрее, но тогда непонятно, как управлять. Обычная скорость пилотирования составляет 200−250 км/ч. Взлет осуществляется на скорости 70−80 км/ч, посадка — 60−70 км/ч.

Такие скорости диктуют совершенно особые требования по прочности — большинство элементов конструкции в 3−4 раза прочнее, чем в поршневой авиации. Ведь нагрузка растет пропорционально квадрату скорости. В реактивной авиации разрушение неправильно рассчитанной модели прямо в воздухе — вполне обычное явление. Огромные нагрузки диктуют и специфические требования к рулевым машинкам: начиная от силы в 12−15 кгс до 25 кгс на щитках и закрылках.

Механизация самолета — отдельный разговор. Без механизации крыла скорость при посадке может составить 120−150 км/ч, что почти наверняка грозит потерей самолета. Поэтому реактивные самолеты оборудуют как минимум закрылками. Как правило, есть воздушный тормоз. На наиболее сложных моделях устанавливают и предкрылки, которые работают как при взлете-посадке, так и в полете. Шасси — разумеется, убирающееся — снабжается дисковыми или барабанными тормозами. Иногда на самолеты ставят тормозные парашюты.

Все это требует множества сервомашинок, которые потребляют массу электроэнергии. Сбой в питании почти наверняка приводит к катастрофе модели. Поэтому вся электропроводка на борту дублируется, дублируются и источники питания: их, как правило, два по 3−4 А. Плюс — отдельный аккумулятор для запуска двигателей.

Даже целая батарея сервомашинок не решает все самолетные проблемы: щитки, шасси, створки шасси и другие сервисные механизмы снабжены электронными клапанами, секвенсерами и пневмоприводами, которые запитываются от бортового баллона со сжатым воздухом в 6−8 атмосфер. Как правило, полной зарядки хватает на 5−6 выпусков шасси в воздухе.

На очень сложных и тяжелых моделях пневматика уже не работает — не хватает давления воздуха. На них применяют гидравлические тормозные системы и системы уборки шасси. Для этого на борту устанавливается небольшой насос, поддерживающий постоянное давление в системе. С чем так пока и не могут справиться моделисты, так это с постоянным подтеканием миниатюрных гидравлических систем.

Из коробки

Реактивные авиамодели — хобби не для начинающих и даже не для продвинутых авиамоделистов, а для профессионалов. Слишком велика цена ошибки, слишком трудно ее не совершить. Виталий, например, за пять лет разбил десять моделей. А ведь он серебряный призер чемпионата мира!

Самостоятельное изготовление готовой модели — дело дорогое, долгое (около трех лет) и кропотливое. Это практически изготовление настоящего самолета: с чертежами, аэродинамическими трубами и экспериментальными прототипами. Как правило, делают копии хорошо летавших «взрослых» самолетов в масштабе от 1:4 до 1:9, тут главное — уложиться в конечный размер от двух до трех метров. Простая копия летать будет плохо, если вообще будет летать — в аэродинамике простое масштабирование не работает. Поэтому, сохраняя пропорции, полностью пересчитывают профили крыла, рулевые поверхности, воздухозаборники и т. д. — недаром многие из реактивных моделистов заканчивали Московский авиационный институт. Но даже тщательный расчет не спасает от ошибок — требуется разбить от трех до пяти прототипов, прежде чем модель будет «вылизана». Первый прототип теряют, как правило, из-за проблем с центровкой, второй — с рулевыми поверхностями, прочностью и т. д.

Впрочем, большинство авиамоделистов собирают модели не для того, чтобы их строить, а для того, чтобы летать. Поэтому очень удачные модели тиражируются на современных заводах и продаются в качестве наборов для самостоятельной сборки. Самый авторитетный производитель — немецкая компания Composite-ARF, на заводе которой корпуса и крылья изготавливают на самом настоящем конвейере с немецким же качеством. В тройку лидеров также входят германо-венгерский AIRWORLD и американский BVM Jets. Сделанные из самых современных материалов — стекло- и углепластика, — наборы для изготовления турбореактивных самолетов по стоимости на порядок отличаются от аналогичных наборов для поршневого авиамоделизма: цены стартуют от Є2000. При этом, чтобы из набора сделать летающую модель, надо затратить огромное количество сил — новичкам это просто не под силу. Но оно и понятно — это же самый настоящий современный самолет. На соревнованиях, например, уже никого не удивишь моделями с двигателями с отклоняемыми векторами тяги. В отличие, увы, от строевых воинских частей, где таких самолетов днем с огнем не сыщешь.

Наши чемпионы

Реактивные авиамоделисты — это особая всемирная тусовка. Их главная организация, Международный комитет по реактивным моделям IJMC, раз в два года устраивает главное реактивное шоу — чемпионат мира. Впервые российская команда RUSJET принимала в нем участие в 2003 году в Южной Африке (50 участников). Потом была Венгрия-2005 (73 участника) и в этом году Северная Ирландия (100 участников).

IJMC, пожалуй, самая неформальная модельная ассоциация — кстати, не имеющая ничего общего с поршнево-планерной FAI. Попытка объединиться была, но после встречи стороны расстались без сожалений. «Реактивный комитет» более молодой и амбициозный, делает основной упор на шоу, «старенький» FAI — приверженец классики. Собственно, поэтому соревнования IJMC собирают свыше ста участников, а в некоторых древних дисциплинах FAI выступает пяток спортсменов. Но оставим разногласия федерациям, а сами вернемся к реактивной авиации.

Наиболее эффектный чемпионат мира по радиоуправляемым моделям-копиям проходит в два этапа, на каждом из них участник набирает 50% очков. Первый — это стендовая оценка модели, где судьи дотошно оценивают соответствие оригиналу, сравнивая выставленную модель с чертежами и фотографиями. Кстати, на последнем чемпионате мира, проходившем в Северной Ирландии с 3 по 15 июля 2007 года, наша команда RUSJET с копией BAe HAWK TMk1A 208 SQUADRON RAF Valley 2006 Display Team (таково полное название) на стенде набрала наибольшее количество очков. Но все, конечно, решают полеты. Каждый участник выполняет три зачетных полета, из которых два лучших идут в итоговый зачет. Не каждый самолет доживает до итогового зачета. В Африке разбились восемь моделей, в Венгрии — четыре, на нынешнем чемпионате — две. Кстати, RUSJET на своих первых двух чемпионатах потеряла модели как раз в катастрофах. Тем более значительным выглядит наше второе место в чемпионате мира этого года, где российским пилотам удалось перелетать немцев — непререкаемых авторитетов в малой реактивной авиации. «Это все равно что на ‘Формуле-1″ объехать Шумахера», — говорит пилот RUSJET Виталий Робертус.

Ну что, понравилось? А ведь еще существуют турбовинтовые модели самолетов и турбореактивные вертолеты. Не верите? Я сам видел.

На вопросы «Завтра» отвечает Сергей Журавлёв, руководитель проекта создания газотурбинного двигателя сверхмалого размера.

«ЗАВТРА». Сергей, при взгляде на вашу микротурбину кажется, что это — небольшой реактивный двигатель. Который, наверное, ставят на какие-то сверхмалые самолёты, беспилотные летательные аппараты…

Сергей ЖУРАВЛЁВ. Внешний вид обманчив, и, несмотря на то, что несколько человек из нашей команды имеют прямое отношение к авиации, мы вообще-то делали совсем иное. Микротурбина — сердце нашего проекта автономного дома. Мы считаем, что дом в России должен быть изначально энергоактивным, то есть производить энергии больше, чем потреблять. И за счёт этого он должен быть автономным, то есть не иметь жёсткого подключения к внешним монопольным сетям.

«ЗАВТРА». Есть западная концепция: ставим на крышу солнечные батареи, а во двор — ветряк. Но у нас, извините, в стране нет ни толкового солнца, ни ветра, поскольку мы — в середине северного континента. В чём состоит ваш подход?

Сергей ЖУРАВЛЁВ. Автономный дом создать сегодня несложно, технологии это позволяют. Весь вопрос состоит в стоимости, потому что, конечно, можно поставить солнечные батареи и летом накапливать энергии более чем достаточно, а потом использовать её зимой. Но стоимость аккумулирования этой энергии будет близкой к космической — даже если ставить современные аккумуляторы, перекачивать воду по системе разновысотных прудов или же запасать тепловую энергию с помощью тепловых насосов или расплавленной теплоёмкой соли.

Чтобы таким образом запасти энергии на всю зиму, надо потратить целое состояние на систему аккумулирования. Поэтому мы исходим из концепции комбинирования разных источников энергии, которые позволяют закрывать все потребности. Электроэнергию сегодня бессмысленно накапливать в аккумуляторах, первичную энергию надо накапливать в химической форме, например — в виде горючих газов.

То есть приходим к тому, что надо ускорять процессы «метаболизма здания», производя горючие газы из тех отходов и мусора, что образуются в самом автономном доме. Есть несколько принципиальных способов получения и водорода или метана, но нам важен тот факт, что горючий газ, производимый самим домохозяйством, позволяет легко закрыть им генерацию электроэнергии и тепла на протяжении всей зимы. Отсюда и возникла идея микрогазотурбинной установки. У турбин есть много преимуществ по сравнению с обычными газопоршневыми агрегатами, то есть обычными и привычными для нас двигателями внутреннего сгорания.

У небольших газотурбинных двигателей уже достигнут очень высокий КПД, их, в отличие от газопоршневых двигателей, легко звукоизолировать, они почти не шумят и занимают малый объём. Неоспоримым их преимуществом является и то, что они легко работают на плохом, некачественном газе, который может генерировать домохозяйство из своих бытовых отходов.

«ЗАВТРА». Здесь надо сказать, что мы все привыкли к чистому, почти 100% метану, который нам поставляет по газовой трубе «Газпром», тот самый монополист, от которого вы хотите уйти, — а вы предлагаете получать прямо в доме пусть и менее чистый, но уже «свой», автономный метан?

Сергей ЖУРАВЛЁВ. Да, сейчас в деталях проработана практика получения конечного газового продукта, смеси горючих газов из большого спектра бытовых отходов — начиная от бумаги или дерева и заканчивая, извините за подробности, помётом птиц или навозом домашних животных.

Именно поэтому микротурбины сейчас — очень актуальное направление разработок. В том числе — и на Западе, где несколько компаний активно над этим работают. Понятно, что там концепция очень похожа на нашу: микротурбина становится «энергетическим сердцем» семьи или предприятия, когда всё производство многих бытовых предметов потребления, в первую очередь — продуктов питания концентрируется в самом домохозяйстве. И это, конечно, тот самый образ совсем иного будущего, когда мы получаем целый пласт «новых производителей», эдаких «крестьян XXI века», которые уже очень мало зависят от внешнего мира, обеспечивая себя всем необходимым и даже создавая излишки продукции.

«ЗАВТРА». Да, дай Бог, чтобы мы смогли возродить наши российские просторы благодаря такой уникальной технологии. А что у вас в ближайших планах?

Сергей ЖУРАВЛЁВ. Да, автономный дом — это будущее. Сегодня же возможность для применения микротурбин раскрывается в уже упомянутой нами авиации. В прошлом эволюция двигателей в авиации обошла микродвигатели стороной — по той простой причине, что они подходили только для авиамоделизма, имели очень малый ресурс. Микродвигатели в авиации были «бабочками-подёнками», были короткоживущими и рассматривались только как подобия, копии настоящих, «взрослых» авиадвигателей. Но сегодня, наконец, эволюция двигателестроения в размере микротурбины привела нас к тому, что возможности технологии и запросы авиации сошлись в одну точку — и мы можем сейчас сделать хорошую микротурбину для авиации.

«ЗАВТРА». Посмотрим на этот небольшой агрегат. Выглядит как настоящий двигатель, а что эта малютка сегодня выдаёт, если перевести в сухие цифры мощности или тяги?

Сергей ЖУРАВЛЁВ. На максимальных оборотах эта микротурбина выдаёт 200 ньютонов. Если же говорим о мощности — то это порядка 12 кВт. Достаточно мощный двигатель для своего скромного размера.

«ЗАВТРА». Для сравнения: насколько помню, обычная квартира даже на пике мощности потребляет сегодня 1,5-2 кВт электроэнергии, а в среднем — сотни ватт?

Сергей ЖУРАВЛЁВ. Да, такой малютки вполне хватит на десяток квартир в многоквартирном доме. Сейчас все параметры посчитаны на скорости микротурбины около 100 тысяч оборотов в минуту. Но при форсированном варианте турбины можно достичь и 150 тысяч оборотов в минуту, хотя это и не рационально.

«ЗАВТРА». Это ведь отнюдь не обороты двигателя внутреннего сгорания! Получается, что в турбине используются высокотехнологичная подвеска, специализированные подшипники, точный вал?

Сергей ЖУРАВЛЁВ. Да, в турбине стоят качественные, долговечные подшипники. В авиамоделизме для похожих турбин используют подшипники попроще, но они живут недолго, а для бытовой микротурбины самая главная проблема — создать систему смазки и балансировки двигателя, вала, которая бы позволяла ему долго послужить.

Современные флагманы отрасли уже имеют ресурс микротурбин порядка 100 тысяч часов, то есть около десяти лет, и при регулярном обслуживании турбины один раз в год. Мы не ставим такой задачи, хотя уже просчитали компоновку системы охлаждения на пять тысяч часов. А эта машина сможет работать не менее пятисот часов — это первый, но важный рубеж. Мы сейчас только переходим в стадию тестовых испытаний с промышленными образцами. Поэтому какой нам выдаст результат машина, мы пока не загадываем, но говорим: «не менее», — и это уже примерно впятеро больше, чем самый хороший авиамодельный двигатель.

Сергей ЖУРАВЛЁВ. Пока что, на первом этапе, мы начинаем работу именно с авиацией, немного упрощая себе первый шаг на пути к конечной цели. Авиация пока что всё-таки использует качественный керосин, а не бытовой газ, который по своим параметрам даже хуже магистрального. А задача когенерирующей микротурбинной установки, как я уже сказал, — это и наша мечта, и наша стратегическая цель.

«ЗАВТРА». Когенерация — это комбинированное получение тепла и электроэнергии, то, к чему надо всегда стремиться в нашей холодной стране. А были ли какие-то аналоги такого подхода, создания таких миктротурбин в советской, в российской истории? Насколько эта вещь уникальна?

Сергей ЖУРАВЛЁВ. В России не производятся двигатели такого типоразмера. Делают только двигатели для военных целей, это двигатели обычно более простые — для крылатых ракет, например. Но это подход одноразового использования, вида «выстрелил и забыл». Крылатая ракета при этом должна пролететь свой час до цели — и, соответственно, весь двигатель рассчитан на то, чтобы она этот час летела гарантированно.

Мы же говорим о совсем другом рынке, гражданского применения. Соответственно, всем способным произвести продукт на такой ёмкий рынок я желаю только успеха. Места и работы хватит всем. Поэтому мы, в общем, не опасаемся жёсткой конкуренции на рынке — в малой энергетике всё в России ещё только начинается.

«ЗАВТРА». Скажите, а какие следующие этапы вы планируете для микротурбины? Как вы её будете испытывать и совершенствовать?

Сергей ЖУРАВЛЁВ. К сожалению, у нас не так много средств, чтобы построить качественный испытательный стенд. Сейчас мы занимаемся этой работой, готовимся к тестовым испытаниям опытного образца. Наша текущая задача — произвести промышленный образец, создать производственную кооперацию, отработать технологические процессы и применяемые материалы. Дальше будет стадия доводочных испытаний. Но кое-что мы делаем и заранее, не дожидаясь, когда двигатель обретёт окончательный вид, — например, мы приступили к эскизной разработке гибридной силовой установки, как для целей будущей когенерации, так и для использования в беспилотных летательных аппаратах. Гибридный двигатель — это наиболее современная схема квадрокоптеров и конвертопланов, которые используют электропривод винта, но могут питаться и от микротурбины, а не от аккумуляторов, как сегодня.

«ЗАВТРА». Да, я был в своё время поражён тем, насколько далеко ушёл прогресс за последние десять лет развития беспилотной авиации, но знаю, какая критическая масса проблем возникла с БПЛА именно из-за того, что современные аккумуляторы накладывают ограничения на дальность и скорость беспилотников.

Сергей ЖУРАВЛЁВ. Беспилотные аппараты — очень сложные агрегаты, мы и не претендуем на их конструирование или производство. Наша задача — сделать качественную силовую установку, применимую в разных типах летательных аппаратов. Микротурбину можно встроить в любой авиадвигатель: турбореактивный, турбовентиляторный, турбовинтовой и уже упомянутый электрический двигатель для БПЛА. Микротурбина для них — компактный и мощный источник энергии. Выдавая реактивную струю и вращая вал, микротурбина создаёт электроэнергию, достаточную для полёта летательного аппарата.

«ЗАВТРА». Скажите, Сергей, а в какой части микротурбина собрана из российских комплектующих? С чем вы столкнулись при разработке своего аппарата, и какие задачи вы решили, а какие остались пока нерешёнными?

Сергей ЖУРАВЛЁВ. Не буду рассказывать обо всех тонкостях и нюансах наших операционных изысканий. В целом же скажу, что Россия за последние годы накопила очень серьёзный парк передового оборудования в так называемых аддитивных технологиях. Этот двигатель произведён на 70% в рамках аддитивных технологий, то есть запрограммированным «выращиванием» металлических конструкций. Аддитивные технологии — это использование 3D-принтера, который сразу делает готовое изделие прямо из аморфного металла.

«ЗАВТРА». То есть вся ваша микротурбина буквально «напечатана» из металла?

Сергей ЖУРАВЛЁВ. Да, всё напечатано — кроме болтиков и гаечек. Болтики печатать незачем, на них есть стандарт. На токарном станке тут выточены только вал и корпус вала двигателя. Ну, и немного деталей выполнено фрезеровками на пятикоординатных станках, но это тоже — самое современное оборудование.

Соответственно, утверждать, что мы сегодня «отсталая страна» — это несусветная глупость. Есть лишь ряд технологических потребностей, пока что не решённых в российской промышленности. Например, уже упомянутые «долгоиграющие» керамические подшипники нашей микротурбины. В то же время мы видим, что российская научно-производственная база готова к производству и таких изделий, здесь вопрос лишь в экономике. Чтобы построить производство керамической продукции такого уровня для нашего изделия, это производство должно выпускать несопоставимо больший объём, чтобы сделать приемлемую стоимость. Прежде всего это вопрос конкуренции, грубо говоря — китайскую, японскую или немецкую продукцию купить пока намного дешевле, чем произвести здесь; нельзя поставить суперстанок только ради того, чтобы сделать четыре подшипника на опытную турбину.

«ЗАВТРА» . Ну, это проблема всех компаний-инноваторов. На западе изобретателям тоже приходится выкручиваться в такой ситуации.

Сергей ЖУРАВЛЁВ . Да, надо учитывать «эффект инновации». Например, если наша оборонная промышленность заинтересована в получении профессиональных двигателей в небольшом типоразмере, причём с применением самых современных материалов, этот процесс будет ускоряться вне зависимости от того, хотим мы этого или нет. Это видно просто по тому, как за последние 3-4 года армия вдруг обогатилась современной техникой.

«ЗАВТРА ». Скажите, а кто вам помогает и что вам мешает в вашей работе?

Сергей ЖУРАВЛЁВ. Вы знаете, мешают, скорее, производственные традиции, которые в России всё-таки достаточно косные. С одной стороны, это хорошо, потому что традиции позволяют делать меньше ошибок, но они же часто тормозят инновации.

Простой пример. Мы производим моделирование двигателей в компьютерной 3D-среде, то есть компонуем корпус двигателей со всеми деталями прямо в виртуальной 3D-модели. Эта же модель является исходным кодом для станка с ЧПУ или 3D-принтера, никаких чертежей, современное оборудование сразу «понимает» такой двоичный код. Но часть российских производств почему-то до сих пор требует перевести нашу 3D-модель в десяток ГОСТовских чертежей. А потом эти же чертежи их собственные конструкторы снова переводят уже в свою 3D-модель, чтобы «скормить» тем же станкам с ЧПУ!

Всё это тормозит и усложняет процесс и служит источником ошибок. Как говорят, «два переезда равны одному пожару», так вот — две переделки чертежей создают очень похожий эффект… И мы сегодня таких производителей переучиваем, приучаем к тому, чтобы они действовали, исходя из изменившихся реалий.

В итоге, из-за такой «притирки» смежников кооперация по производству этого двигателя заняла почти полгода. Кооперация в том смысле, что мы передавали готовое модельное решение со всеми необходимыми параметрами. И наши партнёры, надо отдать им должное и сказать огромное спасибо, брались за эти микропартии, экспериментальные, по сути, изделия, так как всё-таки в России есть удивительно нежное отношение к новому, уникальному, что мы и почувствовали, работая со своими смежниками по созданию нашей турбины. Ведь аддитивные технологии сегодня всё-таки только осваиваются российской промышленностью, и сделать просто «влёт» ту или иную деталь — это довольно сложно. Но наши партнёры активно включались и делали всё, что могли — в самых непростых условиях.

«ЗАВТРА» . Есть ли интерес к вашим разработкам со стороны отечественной «оборонки», если не заходить в зону государственных секретов? Наше военное ведомство — насколько оно проявляет интерес к такого рода концепциям, как они воспринимают идею микротурбины для авиации, в том числе и для беспилотной?

Сергей ЖУРАВЛЁВ . Давайте я отвечу почти философски. Я туда ещё не ходил, а ко мне ещё официально не приходили. «Товарищ майор» нами ещё не интересовался, но я предполагаю, причём с высокой долей уверенности, что поиск решений в этом направлении осуществляется нашим военным ведомством уже давно и очень активно. Я ведь вижу, как довольно крупные институты работают именно над этой задачей, и рано или поздно мы с этой стороной применения нашего изделия, конечно, столкнёмся.

«ЗАВТРА». То есть либо гора придёт к Магомету, либо всё-таки Магомет придёт к горе?

Сергей ЖУРАВЛЁВ. Вот именно. У нас нет антагонизма по отношению к нашей оборонной промышленности, но и опыта взаимодействия с ней тоже нет. Мы вообще — частная команда. Мы даже юридическое лицо специально под этот проект пока не создавали. В общем, у нас была задача — построить двигатель. И мы её выполнили

«ЗАВТРА». А сколько человеко-часов потребовалось, чтобы сделать эту малютку?

Сергей ЖУРАВЛЁВ. Скажем так, от «идеи, нарисованной на салфетке» и до воплощения двигателя в опытном образце прошло два года, что вылилось в напряжённый труд двух десятков людей, хотя, конечно, и не на полном рабочем дне.

«ЗАВТРА». То есть это достаточно сжатый срок от идеи до образца.

Сергей ЖУРАВЛЁВ. Я считаю, что сегодня производственные компетенции можно обретать очень быстро. Для этого достаточно доступа к источникам технологических знаний и мотивированной, слаженной команды. Сама же высокотехнологическая продукция не является сегодня каким-то табуированным знанием, к которому могут прикасаться только суперпрофессионалы, «избранные или специально обученные люди», как иногда в шутку говорят. Всё в инновациях создаётся поиском, мозговыми штурмами, оценками, перебором вариантов. Это очень непростой процесс, и тут на первый план выходит мотивация.

«ЗАВТРА». Есть мнение, что сейчас инновационное производство построить гораздо легче, чем даже 20 лет тому назад. Например, я слышал, что тот завод, который Советский Союз по АФАР-радарам для своих военных самолётов строил целое десятилетие, сегодня можно за полтора года собрать прямо в чистом поле — и это не будет каким-то стахановским подвигом. Насколько это правда?

Сергей ЖУРАВЛЁВ. Россия и Советский Союз всегда славились прежде всего способностью к мобилизации, к производству невероятного за очень короткие сроки. Поэтому, конечно, даже советские стройки уже были примером высочайших темпов освоения новых технологий и нового знания — и атомный, и космический проект, и менее «громкие» вещи, которые тоже всегда были на мировом уровне. С другой стороны, нынешние технологии в самом деле при желании позволяют производственнику буквально «прыгать через ступеньки», создавая в ещё более сжатые сроки совершенно новые изделия, часто основанные на новых, уникальных подходах. Нынешнее время — настоящая эпоха возможностей для думающих, активных людей. Настоящее «время мечты».

«ЗАВТРА». Касательно вашей мечты хотел задать вопрос. Мы начали наш разговор с «дома будущего». Я тоже истовый фанат будущего, поскольку прекрасно понимаю, что без движения вперёд любое общество медленно сползает назад. Ваше мнение: что общество получит от сегодняшних инноваций, таких, как ваша микротурбина или концепция автономного дома?

Сергей ЖУРАВЛЁВ. Если говорить о мечте или о нашей философии, то я считаю, что любой проект должен исходить из чётких философских оснований, из ясного видения будущего мира, в котором твой проект является важным, критическим элементом. Иначе будешь всю жизнь думать об «инновационной расчёске для волос». Я условно говорю, подчёркивая, что сегодня часто люди пытаются сделать бесполезные вещи, не обижая ни в коем случае разработчиков новых вариантов расчёсок. Просто мне это не интересно, новые расчёски наш мир не изменят. Например, если уж мы строим автономный энергоизбыточный дом, надо себе сказать, что он ничем не привязан к земле, кроме фундамента.

«ЗАВТРА» . То есть захотели в Карелию — полетели в Карелию. Захотели на южный берег Крыма — полетели на южный берег Крыма?

Сергей ЖУРАВЛЁВ . Да, ровно об этом речь: дом должен в некоем идеальном образе будущего стать и вашим транспортным средством. Ничего нереального в этом нет. Но это, конечно, уже совсем другая история, которую не стоит сразу привязывать к нашей скромной микротурбине. Она может стать не более чем маленьким шажком к такому образу будущего.

«ЗАВТРА» . Сергей, большое спасибо за беседу. Я надеюсь, может быть, через два года, может, уже через год увидеть энергетическую установку с вашим «сердцем» — крошечным турбореактивным двигателем, микротурбиной. Пусть даже под грифом «секретно», в виде сообщения, что где-то в России начаты испытания нового БПЛА для нужд Минобороны, с «инновационным турбореактивным двигателем». И, конечно, желаю, чтобы вы не потеряли энтузиазма на длинном пути к вашей мечте.

Сергей ЖУРАВЛЁВ . Энтузиазма точно не потеряем. Надеюсь, его хватит надолго. Как всегда говорят, были бы деньги — было бы и счастье. Но, тем не менее — и находим, и делаем, и сделаем.

Материал подготовил Алексей АНПИЛОГОВ

статью о том, как сделать реактивный двигатель своими руками .

Внимание ! Строительство собственного реактивного двигателя может быть опасным. Настоятельно рекомендуем принять все необходимые меры предосторожности при работе с поделкой , а также проявлять крайнюю осторожность при работе с инструментами. В самоделке заложены экстремальные суммы потенциальной и кинетической энергии (взрывоопасное топливо и движущие части), которые могут нанести серьёзные травмы во время работы газотурбинного двигателя. Всегда проявляйте осторожность и благоразумие при работе с двигателем и механизмами и носите соответствующую защиту глаз и слуха. Автор не несёт ответственности за использование или неправильную трактовку информации, содержащейся в настоящей статье.

Шаг 1: Прорабатываем базовую конструкцию двигателя

Начнём процесс сборки двигателя с 3Д моделирования. Изготовление деталей с помощью ЧПУ станка значительно облегчает процесс сборки и уменьшает количество часов, которые будут потрачены на подгонку деталей. Главное преимущество при использовании 3D процессов – это способность видеть, как детали будут взаимодействовать вместе до того момента, как они будут изготовлены.

Если вы хотите изготовить действующий двигатель, обязательно зарегистрируйтесь на форумах соответствующей тематики. Ведь компания единомышленников значительно ускорить процесс изготовления самоделки и значительно повысит шансы на удачный результат.

Шаг 2:

Будьте внимательны при выборе турбокомпрессора! Вам нужен большой «турбо» с одной (не разделенной) турбиной. Чем больше турбокомпрессор, тем больше будет тяга готового двигателя. Мне нравятся турбины с крупных дизельных двигателей.

Как правило, важен не столько размер всей турбины, как размер индуктора. Индуктор – видимая область лопаток компрессора.

Турбокомпрессор на картинке – Cummins ST-50 с большого 18 колесного грузовика.

Шаг 3: Вычисляем размер камеры сгорания

В шаге приведено краткое описания принципов работы двигателя и показан принцип по которому рассчитываются размеры камеры сгорания (КС), которую необходимо изготовить для реактивного двигателя.

В камеру сгорания (КС) поступает сжатый воздух (от компрессора), который смешивается с топливом и воспламеняется. «Горячие газы» выходят через заднюю часть КС перемещаясь по лопастям турбины, где она извлекает энергию из газов и преобразует её в энергию вращения вала. Этот вал крутит компрессор, что прикреплён к другому колесу, что выводит большую часть отработанных газов. Любая дополнительная энергия, которая остаётся от процесса прохождения газов, создаёт тягу турбины. Достаточно просто, но на самом деле немного сложно всё это построить и удачно запустить.

Камера сгорания изготовлена из большого куска стальной трубы с крышками на обеих концах. Внутри КС установлен рассеиватель. Рассеиватель – эта трубка, что сделана из трубы меньшего диаметра, которая проходит через всю КС и имеет множество просверленных отверстий. Отверстия позволяют сжатому воздуху заходить в рабочий объём и смешиваться с топливом. После того, как произошло возгорание, рассеиватель снижает температуру воздушного потока, который входит в контакт с лопастями турбины.

Для расчета размеров рассеивателя просто удвойте диаметр индуктора турбокомпрессора. Умножьте диаметр индуктора на 6, и это даст вам длину рассеивателя. В то время как колесо компрессора может быть 12 или 15 см в диаметре, индуктор будет значительно меньше. Индуктор из турбин (ST-50 и ВТ-50 моделей) составляет 7,6 см в диаметре, так что размеры рассеивателя будут: 15 см в диаметре и 45 см в длину. Мне хотелось изготовить КС немного меньшего размера, поэтому решил использовать рассеиватель диаметром 12 см с длиной 25 см. Я выбрал такой диаметр, прежде всего потому, что размеры трубки повторяют размеры выхлопной трубы дизельного грузовика.

Поскольку рассеиватель будет располагаться внутри КС, рекомендую за отправную точку взять минимальное свободное пространство в 2,5 см вокруг рассеивателя. В моём случае я выбрал 20 см диаметр КС, потому что она вписывается в заранее заложенные параметры. Внутренний зазор будет составлять 3,8 см.

Теперь у вас есть примерные размеры, которые уже можно использовать при изготовлении реактивного двигателя. Вместе с крышками на концах и топливными форсунками – эти части в совокупности будут образовывать камеру сгорания.

Шаг 4: Подготовка торцевых колец КС

Закрепим торцевые кольца с помощью болтов. С помощью данного кольца рассеиватель будет удерживаться в центра камеры.

Наружный диаметр колец 20 см, а внутренние диаметры 12 см и 0,08 см соответственно. Дополнительное пространство (0,08 см) облегчит установку рассеивателя, а также будет служить в качестве буфера для ограничения расширений рассеивателя (во время его нагрева).

Кольца изготавливаются из 6 мм листовой стали. Толщина 6 мм позволит надежно приварить кольца и обеспечить стабильную основу для крепления торцевых крышек.

12 отверстий для болтов, которые расположены по окружности колец, обеспечат надежное крепление при монтаже торцевых крышек. Следует приварить гайки на заднюю часть отверстий, чтобы болты могли просто ввинчиваться прямо в них. Всё это придумано только из-за того, что задняя часть будет недоступна для гаечного ключа. Другой способ– это нарезать резьбу в отверстиях на кольцах.

Шаг 5: Привариваем торцевые кольца

Для начала нужно укоротить корпус до нужной длины и выровнять всё должным образом.

Начнём с того, что обмотаем большой лист ватмана вокруг стальной трубы так, чтобы концы сошлись друг с другом и бумага была сильно натянута. Из него сформируем цилиндр. Наденьте ватман на один конец трубы так, чтобы края трубы и цилиндра из ватмана заходили заподлицо. Убедитесь, что там будет достаточно места (чтобы сделать отметку вокруг трубы), так чтобы вы могли сточить металл заподлицо с отметкой. Это поможет выровнять один конец трубы.

Далее следует измерить точные размеры камеры сгорания и рассеивателя. С колец, которые будут приварены, обязательно вычтите 12 мм. Так как КС будет в длину 25 см, учитывать стоит 24,13 см. Поставьте отметку на трубе, и воспользуйтесь ватманом, чтобы изготовить хороший шаблон вокруг трубы, как делали раньше.

Отрежем лишнее с помощью болгарки. Не волнуйтесь о точности разреза. На самом деле, вы должны оставить немного материала и очистить его позже.

Сделаем скос с обеих концов трубы(чтобы получить хорошее качество сварного шва). Воспользуемся магнитными сварочными зажимами, чтобы отцентровать кольца на концах трубы и убедиться, что они находятся на одном уровне с трубой. Прихватите кольца с 4-х сторон, и дайте им остыть. Сделайте сварной шов, затем повторите операции с другой стороны. Не перегревайте металл, так вы сможете избежать деформации кольца.

Когда оба кольца приварены, обработайте швы. Это необязательно, но это сделает КС более эстетичной.

Шаг 6: Изготавливаем заглушки

Для завершения работ по КС нам понадобится 2 торцевые крышки. Одна крышка будет располагаться на стороне топливного инжектора, а другая будет направлять горячие газы в турбину.

Изготовим 2 пластины того же диаметра что и КС (в моём случае 20,32 см). Просверлите 12 отверстий по периметру для болтов и выровняйте их с отверстиями на конечных кольцах.

На крышке инжектора нужно сделать только 2 отверстия. Одно будет для топливного инжектора, а другое для свечи зажигания. В проекте используется 5 форсунок (одна в центре и 4 вокруг неё). Единственное требование – инжекторы должны располагаться таким образом, чтобы после окончательной сборки они оказались внутри рассеивателя. Для нашей конструкции – это означает, что они должны помещаться в центре 12 см круга в середине торцевой крышки. Просверлим 12 мм отверстия для монтажа форсунок. Сместимся чуть-чуть от центра, чтобы добавить отверстие для свечи зажигания. Отверстие должно быть просверлено для 14 мм х 1,25 мм нити, которая будет соответствовать свече зажигания. Конструкция на картинке будет иметь 2 свечи (одна про запас, если первая выйдет из строя).

Из крышки инжектора торчат трубы. Они изготовлены из труб диаметром 12 мм (внешний) и 9,5 мм (внутренний диаметр). Их обрезают до длины 31 мм, после чего на краях делают скосы. На обеих концах будет 3 мм резьба. Позже они будут свариваться вместе с 12 мм трубками, выступающими с каждой стороны пластины. Подача топлива будет осуществляться с одной стороны а инжекторы будут вкручены с другой.

Для того, чтобы сделать вытяжной колпак, нужно будет вырезать отверстие для «горячих газов». В моем случае, размеры повторяют размеры входного отверстия турбины. Небольшой фланец должен иметь те же размеры, что и открытая турбина, а также, плюс четыре отверстия для болтов, чтобы закрепить его на ней. Торцовый фланец турбины может быть сварен вместе из простого прямоугольного короба, который будет идти между ними.

Переходный изгиб следует сделать из листовой стали. Свариваем детали вместе. Необходимо, чтобы сварные швы шли по наружной поверхности. Это нужно для того, чтобы воздушный поток не имел никаких препятствий и не создавалась турбулентность внутри сварных швов.

Шаг 7: Собираем всё вместе

Начните с закрепления фланца и заглушек (выпускного коллектора) на турбине. Тогда закрепите корпус камеры сгорания и, наконец, крышку инжектора основного корпуса. Если вы всё сделали правильно, то ваша поделка должна быть похожа на вторую картинку ниже.

Важно отметить, что турбинные и компрессорные секции можно вращать относительно друг друга, ослабив зажимы в середине.

Исходя из ориентации частей, нужно будет изготовить трубу, которая соединит выпускное отверстие компрессора с корпусом камеры сгорания. Эта труба должна быть такого же диаметра, как выход компрессора, и в конечном счёте крепиться к нему шлангом соединителем. Другой конец нужно будет соединить заподлицо с камерой сгорания и приварить его на место, как только отверстие было обрезано. Для своей камеры, я использовать кусок согнутой 9 см выхлопной трубы. На рисунке ниже показан способ изготовления трубы, которая предназначена для замедления скорости воздушного потока перед входом в камеру сгорания.

Для нормальной работы нужна значительная степень герметичности, проверьте сварные швы.

Шаг 8: Изготавливаем рассеиватель

Рассеиватель позволяет воздуху входить в центр камеры сгорания, при этом сохранять и удерживать пламя на месте таким образом, чтобы оно выходило в сторону турбины, а не в сторону компрессора.

Отверстия имеют специальные названия и функции (слева направо). Небольшие отверстия в левой части являются основными, средние отверстия являются вторичными, и самые большие на правой стороне являются третичными.

• Основные отверстия подают воздух, который смешивается с топливом.
• Вторичные отверстия подают воздух, который завершает процесс сгорания.
• Третичные отверстия обеспечивают охлаждения газов до того, как они покинут камеру, таким образом, чтобы они не перегревали турбинных лопаток.

Чтобы сделать процесс расчета отверстия легким, ниже представлена , что будет делать работу за вас.

Поскольку наша камера сгорания 25 см в длину, необходимо будет сократить рассеиватель до этой длины. Я хотел бы предложить сделать её почти на 5 мм короче, чтобы учесть расширение металла, во время нагрева. Рассеиватель по-прежнему будет иметь возможность зажиматься внутри конечных колец и «плавать» внутри них.

Шаг 9:

Теперь у вас есть готовый рассеиватель, откройте корпус КС и вставьте его между кольцами, пока он плотно не войдет. Установите крышку инжектора и затяните болты.

Для топливной системы необходимо использовать насос, способный выдавать поток высокого давления (по меньшей мере 75 л/час). Для подачи масла нужно использовать насос способный обеспечить давление в 300 тис. Па с потоком 10 л/час. К счастью, один и тот же тип насоса можно использовать для обеих целей. Мое предложение Shurflo № 8000-643-236.

Представляю схему для топливной системы и системы подачи масла для турбины.

Для надежной работы системы рекомендую использовать систему регулируемого давления с установкой обходного клапана. Благодаря ему поток, который прокачивают насосы всегда будет полным, а любая неиспользованная жидкость будет возвращена в бак. Эта система поможет избежать обратного давления на насос (увеличит срок службы узлов и агрегатов). Система будет работать одинаково хорошо для топливных систем и системы подачи масла. Для масляной системы вам нужно будет установить фильтр и масляный радиатор (оба из них будут установлены в линию после насоса, но перед перепускным клапаном).

Убедитесь, что все трубы, идущие к турбине выполнены из «жесткого материала». Использование гибких резиновых шлангов может закончиться катастрофой.

Ёмкость для топлива может быть любого размера, а масленый бак должен удерживать по меньшей мере 4 л.

В своей масляной системе использовал полностью синтетическое масло Castrol. Оно имеет гораздо более высокую температуру воспламенения, а низкая вязкость поможет турбине в начале вращения. Для снижения температуры масла, необходимо использовать охладители.

Что касается системы зажигания, то подобной информации достаточно в интернете. Как говорится на вкус и цвет товарища нет.

Шаг 10:

Для начала поднимите давление масла до минимума 30 МПа. Наденьте наушники и продуйте воздух через двигатель воздуходувкой. Включите цепи зажигания и медленно подавайте топливо, закрывая игольчатый клапан на топливной системе до тех пор, пока не услышите «поп», когда камера сгорания заработает. Продолжайте увеличивать подачу топлива, и вы начнете слышать рёв своего нового реактивного двигателя.

Спасибо за внимание

Турбореактивный двигатель является одним из важнейших механизмов, который изобрели в двадцатом столетии. Поговорим о том, что сопутствовало этому открытию, каковы модели этого устройства сегодня и можно ли изготовить его самостоятельно.

Немного истории

Устройство

Рабочее тело двигателя состоит из:

• компрессора, служащего для сжатия воздуха;
• камеры сгорания для нагревания;
• турбины для расширения.

Охлаждающий эффект обеспечивается атмосферой.

В компрессоре имеются диски из металла, а на их венцах расположены лопатки, которые захватывают воздух снаружи и перемещают внутрь.

От компрессора воздух направляется в камеру сгорания, нагреваясь и смешиваясь с керосином, попадающим туда через ротор.

Далее действие переходит в турбину, где газ раскручивается подобно игрушке-пропеллеру. Обычно турбины имеют три-четыре ступени. Именно на этот механизм приходится наибольшая нагрузка. Турбореактивный двигатель вращается со скоростью до тридцати тысяч оборотов в минуту. Факел, выходящий из камеры сгорания, может иметь температуру до полутора тысяч градусов по Цельсию. Воздух, расширяясь здесь, начинает двигать турбину.

После этого в реактивном сопле рабочее тело достигает скорости большей, чем скорость встречного потока. Таким образом и получается реактивная тяга.

Виды

ТРД или турбореактивный двигатель, принцип работы которого описан выше, относится к классу газотурбинных. Он бывает:

• ТРД с форсажной камерой;
• двухконтурный ТРД;
• двухконтурный ТРД с форсажной камерой.

В настоящее время известно пять поколений турбореактивных двигателей. К первому относятся еще те, которые использовались в годы войны английскими, а также фашистскими силами. Во втором поколении в нем появились осевой компрессор, форсажная камера и воздухозаборник с возможностью регулирования. В третьем — увеличилось сжатие, в четвертом — удалось поднять рабочую температуру. Пятое поколение в отечественной разработке имеет усиленную мощность и лучшую маневренность. Агрегаты, предназначенные для истребителей, выпускаются на уфимском заводе.

Турбореактивный двигатель своими руками

Любителям-моделистам, которые хотят собрать мотор самостоятельно, сегодня предлагается полный ассортимент всех запчастей. В продаже имеются специальные наборы для сборки (например, Kit). Турбину можно приобрести как готовую, так и сделать самим. Последний вариант довольно хлопотный и может также обойтись в копеечку. Это самая сложная часть для тех, кто собирает турбореактивный двигатель своими руками, так как здесь потребуются и токарно-фрезерная установка, и сварочный прибор.

Перед изготовлением стоит изучить теорию по микро-ТРД. Для этого существуют специальные руководства, где приводятся расчеты и чертежи.

А затем, можно начинать путь в авиамоделирование.

В последнее время в ряде научно-популярных изданий опубликована информация о бурно развивающихся на Западе турбореактивных микродвигателях для авиамоделей, а также о проводимых Международным комитетом по реактивным моделям (IJMC) чемпионатах мира. Так, Российская команда RUSJET на чемпионате мира, проводившемся с 3 по 15 июля 2007 года в Северной Ирландии, на стендовой оценке моделей-копий с турбореактивной силовой установкой набрала наибольшее количество очков, а по результатам полетов заняла второе место в мире! Наконец свершилось то, к чему стремились мы, мечтали и фантазировали в 60-х – 70-х годах прошлого столетия!

Мой авиамодельный стаж начинался где-то в 1959 году под всесотрясающий грохот реактивной авиации и немыслимых ранее ее рекордов. Загадочные сверхзвуковые рекордсмены Е-33, Е-66, Е-166 и т.д. будоражили мозг и душу, заставляя по вырезкам фото из газет и журналов воссоздавать чертежи, по которым в дальнейшем проектировались и строились летающие модели-копии дозвуковых и сверхзвуковых реактивных самолетов с пороховыми ракетными двигателями. Полеты таких моделей вызывали восхищение и восторг молодой части населения и многозначительное неодобрение более зрелых соседей и прохожих. И поделом: нередко реактивные полеты сопровождались возгораниями и даже взрывами.
Осваивать общепризнанные авиамодельные технологии в обеспеченных кружках под руководством взрослого наставника мне не довелось. Однако моя «самоподготовка» в коммунальной квартире обеспечивала самостоятельность и свободу воплощения потока замыслов в реальные конструкции, приучая с юных лет идти малоизведанными путями. Страстное увлечение тех лет авиацией порождало любознательность, трудолюбие, интуицию и смекалку, которые кроме изготовления авиамоделей по выполненным собственными руками чертежам и разработанным технологиям, заставляли усердно рыться на полках библиотек и находить такие дорогие юному сердцу книги по авиационной и ракетно-космической тематике. «С затаенным дыханием» читалось все начиная от журнала «Юный техник» и не всегда оканчиваясь изданиями Оборонгиза. Аэродинамика, конструкция летательных аппаратов, теория и конструкция воздушно-реактивных и ракетных двигателей, авиационное материаловедение и даже устройство авиационных приборов и основы электроники, не по возрасту увлекали, раскрывая юной душе не всегда понятный, но такой необычный и интересный мир техники, мир авиации.
Остатки переработанной и усвоенной школьником информации, уже в 7-м классе, на уроках физики, при изучении 3-го закона Ньютона, позволили преподавателю полностью доверить проведение урока по изучению реактивного движения, принципов и устройства воздушно-реактивных и ракетных двигателей юному авиамоделисту, т.е. мне.
Позднее, во время службы в Вооруженных Силах, основы знаний электроники, приобретенные в школьном возрасте, как и умения собирать свои радиоприемники, позволили с отличием окончить Военную Авиационную Школу механиков, стать первоклассным специалистом-оператором наведения, командиром отделения РЛС и впоследствии офицером.
В 1969 году мной была разработана программа «Рубикон», в соответствии с которой проектировались и строились летающие модели с реактивными силовыми установками и сами двигатели. Мотокомпрессорная СУ: в носовой части модели – импеллер, в хвостовой – камера сгорания с принудительным впрыском топлива; СУ с ракетно-прямоточным реактивным двигателем: взлет на пороховом ракетном двигателе (РДТТ), закрепленном по оси прямоточного воздушно-реактивного двигателя, который после разгона РДТТ должен был обеспечить тягу такому аппарату и т.д. Эти эксперименты не всегда оканчивались успешно, и юная конструкторская мысль продолжала искать более эффективные и надежные пути внедрения реактивной тяги в авиационный моделизм.
В реализации программы «Рубикон» принимал активное участие мой друг и единомышленник Александр Селин – «АС», который, обладая неуемной энергией и богатой фантазией, всегда понимал меня и воодушевлял на все новые «реактивные подвиги». Не без влияния АСа, был использован, как нам тогда казалось, новый высокоэффективный состав топлива, для очередной многократно летавшей реактивной модели. Однако скорость горения этого топлива была столь высока и неконтролируема, что первый же полет окончился взрывом, а лицо бледнолицого АСа породилось мгновенно с негроидной расой. Но и после таких неудач мы не унывали, а думали, анализировали и снова «летали». АС не только плодил идеи и создавал конструкции, но и великолепно пилотировал испытываемые нами аппараты. В 1970 году АС уехал к себе домой в Донецкую область, стал шахтером, и авиация перестала его волновать… Мои творческие порывы без друга поугасли.
Вскоре пришло время выполнять священный долг по защите Родины. По возвращении из Армии, в 1973 году, сфера моих интересов охватила экранопланы, которыми я «болел» до 1976 года, а также учебу в Таганрогском радиотехническом институте (ТРТИ), куда я был направлен после службы в ВС. Однако в 1976 году мой «реактивный синдром» снова начал прогрессировать с воплощением новых технических идей.
К тому времени, на уровне подсознания, в течение многих лет я анализировал творение американской авиамодельной фирмы, которая в 1966 году сообщила миру о создании и поступлении в продажу микротурбодвигателя «Турбокрафт-22».
Эта информация, приводившая к обострению моего «реактивного синдрома», диплом техника-механика по «Самолетостроению», последующая учеба в филиале Московского авиационного института (МАИ) им. С. Орджоникидзе и работа инженером производственно-диспетчерского отдела Таганрогского машиностроительного завода (ныне ОАО ТАНТК им. Г.М. Бериева) сделали свое дело: наконец-то мне удалось разработать и построить турбореактивный микродвигатель ТД-01 с центробежным компрессором, кольцевой камерой сгорания, центробежным впрыском топлива и осевой турбиной диаметром 68 мм, что было также предусмотрено программой «Рубикон». Микро-ТРД, после неоднократных попыток его изготовления еще в школьные годы, удалось построить в заводских условиях, полулегально, только в возрасте 24-х лет.
Необходимые для постройки двигателя жаростойкие, жаропрочные и т.д. материалы выбирались по справочникам и благо, их можно было найти в отходах производства, а дефицита по ним в то время завод не испытывал. Их умели тогда обрабатывать высококлассные специалисты, всегда готовые оказать содействие в моих творческих изысканиях, умевшие, при этом, «держать крепко язык за зубами».
Все слесарные и несложные токарные операции я выполнял своими руками. Фрезерные, сварочные, давильные операции заказывал, но в моем присутствии. Подгонку, сборку, балансировку и т.д. выполнял сам.
Между делом были разработаны и построены три варианта ПуВРД (пульсирующего воздушно-реактивного двигателя), о котором я много читал в детстве, и работу которого первый раз в жизни довелось увидеть при испытании своего ПуВРД. Раскаленная до белого цвета камера сгорания и до вишнево-красного резонансная труба, на фоне режуще-оглушительного звука ПуВРД, быстро охладили мой запал по созданию реактивной модели-копии с ПуВРД, заставив отдавать все большее предпочтение ТРД. Примерно в это же время мной был разработан проект турбореактивного микродвигателя ТД-02 с центробежным компрессором, центростремительной турбиной и насосной подачей топлива через коллектор с форсунками. Но этому микродвигателю уже не суждено было воплотиться в металле.
Приступив к испытаниям моего микро-ТРД в заводской лаборатории отработки реальных авиационных двигателей, ввиду огромной разницы в размерностях объектов испытаний мне приходилось то попадать под перекрестный огонь утверждений высококвалифицированных авторитетных критиков о бесполезности и невозможности создания такого двигателя, то окунаться в волны океана рекомендаций коренной переделки агрегатов ТРД, чтобы они были похожими на агрегаты известных в то время на заводе двигателей: АЛ-7ПБ, РД-45Ф, Вк-1А, Аи-20,ТС-20 и т.п.
Одному ведущему инженеру, сочувствующему моим творческим изысканиям, пришла в голову мысль производить раскрутку вала двигателя не подачей воздуха на крыльчатку компрессора, а тангенциальным подводом воздуха на осевую турбину. Такое решение было опасно тем, что оно могло вывести турбину из строя по причине недостаточной ее прочности. Так и получилось. Без моего согласия в корпус турбины был впаян штуцер, через который по касательной к турбине подавался воздух под давлением около 10 атмосфер, при раскрутке турбины беспощадно «уложивший» все ее лопатки на ступицу. И таких примеров – множество.
И все-таки двигатель заработал, хоть и нестабильно. Его обороты холостого хода составляли примерно 40 000 об/мин. Свист турбины по мере роста оборотов уходил за порог слышимости. Иногда происходил срыв пламени в камере сгорания (КС), и тогда из сопла вырывалась струя воздуха с мелкодисперснораспыленным керосином. Система подачи топлива через центробежные форсунки работала безотказно. Вопросы организации горения керосина в КС малого объема решались установкой завихрителей и стабилизаторов пламени, эффективность которых наблюдалась в довольно узком диапазоне скоростей потока топливо-воздушной смеси. Расширение диапазона скоростей стабильного горения, требовало более качественной предварительной подготовки топлива к сгоранию и увеличения объема КС. Такое увеличение объема КС тянуло, в свою очередь, за собой изготовление нового полого вала двигателя с центробежными форсунками, замену жарового кожуха камеры сгорания и корпуса двигателя. Детали, по тем временам, несложные, но у меня уже не было средств для продолжения работ и настроения для борьбы со скептиками. Стабильное горение в КС мог, вероятно, обеспечить автоматический регулятор подачи топлива по показаниям миниатюрных термодатчиков и датчиков давления воздуха на выходе из компрессора, но такого оснащения с подходящими параметрами на заводе в то время не оказалось. Разработка и изготовление же такого устройства требовали финансовых средств, дополнительных исследований и экспериментов. К сожалению, заинтересованности и поддержки со стороны руководства авиационного КБ в доводке, этой опережающей время, разработки найти тогда так и не удалось.
Когда информация о моем микро-ТРД дошла до Главного конструктора, он сказал: «Мы (Машиностроительный завод. – Ю.В.) – не двигателестроительная фирма, и заниматься такой ерундой нам не к лицу…»
Опыт работ по созданию микро-ТРД, как и опыт работ по реализации более поздних проектов миниатюрных малозатратных летательных аппаратов с электронным оснащением и возможностями БЛА, рожденный трудом и инициативой инженеров и изобретателей города Таганрога, также не востребован и не поддержан. Эти наработки излагаются теперь, только в некоторых патентах на изобретения с правами и обязанностями авторов-патентообладателей, для их возможности входа в инновационную среду и участия в конкурсах инновационных проектов.
Сегодня, такую «ерунду» как микро-ТРД, можно приобрести в специализированных магазинах модельной продукции некоторых западных стран по цене от 3000 до 6000 $, т.е. по цене новой импортной кухни или подержанной иномарки, с целью применения не только для реактивных летающих моделей, но и для беспилотных летательных аппаратов, малогабаритных автономных энергетических установок и даже для новых видов пилотируемых летательных аппаратов с распределенной реактивной тягой.
Следует напомнить, что общепризнанным на Западе создателем микро-ТРД является Курт Шреклинг из Германии, которому якобы в 80-х годах прошлого столетия первым удалось разработать и построить авиамодельный турбореактивный двигатель. Однако по информации журнала «Моделист-Конструктор» №3 1966 года первенство в разработке такого микродвигателя принадлежит американской авиамодельной фирме (двигатель «Турбокрафт-22», который не являлся прототипом при разработке моего ТД-01, а был «катализатором» и подтверждением принципиальной возможности и реальности создания микро-ТРД в 60-х – 70-х годах).
С 1976 г. по совместительству я руководил авиамодельными кружками и лабораториями, где еще долго невостребованным лежало мое «турбореактивное творение», ожидая поддержки и Российского внедрения…

Председатель Координационного
Совета Благотворительного общества научно-технического творчества и экологии «Ювенал» г. Таганрога, инженер, изобретатель

General Electric напечатала на 3D-принтере миниатюрный реактивный двигатель

Сотрудники американской корпорации General Electric напечатали на 3D-принтере мини-версию реактивного двигателя, сообщили в компании. Частота вращений силовой установки достигла 33 тыс. оборотов в минуту. Размер модели составил около фута (30,5 см) в ширину и примерно 8 дюймов в высоту (20,3 см). Мини-двигатель собирался в течение нескольких лет. Он предназначен для испытаний, которые направлены на выявление возможностей напечатанных на 3D-принтере компонентов. Проверка работоспособности двигателя проводилась в тех же условиях, в которых испытываются полномасштабные модели. «Мы хотели посмотреть, получится ли у нас собрать работающую силовую установку при условии, что в ней будут использованы в основном детали, изготовленные с помощью аддитивных технологий», — рассказал один из инженеров, участвовавших в проекте. Двигатель создан командой технических специалистов, работающих над инновационными технологиями для авиационной промышленности в подразделении Additive Development Center. Эта лаборатория General Electric сосредоточена на разработке передовых аддитивных технологий, которые позволяют сделать сложные детали для ВС путем плавления металлического порошка слой за слоем. Двигатель, напечатанный на 3D-принтере, подходит для радиоуправляемых моделей самолетов. Полномасштабную силовую установку для коммерческого самолета, изготовленную с применением аддитивных технологий, в компании пока создать не смогли. Сегодня напечатанный двигатель демонстрируется в Additive Development Center. General Electric уже производит некоторые компоненты самолета с применением аддитивных технологий. В частности, речь идет о печати на 3D-принтере топливной форсунки для силовых установок CFM LEAP, предназначенных для коммерческих узкофюзеляжных самолетов (три варианта двигателя будут использоваться на новых машинах A320NEO, Boeing 737MAX и C919). Сегодня эта модель проходит испытания. Кроме того, Федеральная авиационная администрация США (FAA) одобрила первый напечатанный на 3D-принтере компонент для реактивного двигателя GE90 (устанавливается на Boeing 777). В отличие от традиционных методов изготовления компонентов ВС аддитивные технологии подразумевают использование лазеров для сплавления тонких слоев металла на верхней части друг с другом, поясняют в GE. Эта передовая техника наряду с другими преимуществами обеспечивает меньший расход материала. Серийное производство деталей для двигателей с применением аддитивных технологий запустила французская компания Turbomeca. Подготовкой к внедрению 3D-печати занимаются и другие участники авиапромышленного рынка.

Возврат к списку

Советский реактивный танк поразил американцев

Экспериментальный советский танк с реактивным двигателем до сих пор вызывает восторг за океаном.

Недавно интернет взорвало архивное видео советского «безумного» танка, усиленного реактивными двигателями.

Этот эксперимент позволил тяжелой боевой технике развивать большую скорость, и, не застревая в грязи, легко преодолевать труднодоступную местность.

— Реактивные двигатели могли бы стать тем ответом, который искал Советский Союз, известный своей изобретательностью, чтобы улучшить проходимость танков, — комментирует видео interesting engineering.

На практике вышла совсем другая история. Огромный расход топлива свел на нет дальнейшую разработку этого проекта. Другой вероятной проблемой была бы стоимость установки реактивных двигателей на танки при их массовом производстве.

Танк с реактивной тягой так и не был реализован, но эта идея легла в основу перспективных разработок российских военных инженеров.

Так, приобретенный опыт позволил создать легендарный «реактивный» танк Т-80 с газотурбинным двигателем. Эта бронемашина пользовалась большой популярностью в советское время, но из-за своей топливной «прожорливости» технику планировали списать.

Уже в современной России Т-80 получил вторую жизнь.Тяжелая машина с сокрушительной боевой мощью в результате модернизации обзавелась доработанным двигателем, в котором, благодаря разработанной системе автоматического стартера в генераторном режиме резко сократился расход топлива.

Кстати, эту версию «реактивного танка» отметили американские военные эксперты, считая его идеальным оружием при аномально низких температурах.

Как рассказали ранее «Кубанские новости», танк Т-80 установили в парке военной техники в Анапе.

как работает, устройство, виды двигателей

Путешествуя на самолетах, вы задумывались когда-нибудь о том, как работает двигатель реактивного самолета? О реактивной тяге, которая приводит его в действие, знали еще в Античные времена. Применить же ее на практике смогли только в начале прошлого века, в результате гонки вооружений между Англией и Германией.

Принцип работы двигателя реактивного самолета довольно прост, но имеет некоторые нюансы, которые строго соблюдаются при их производстве. Чтобы самолет смог надежно держаться в воздухе, они должны работать идеально. Ведь от этого зависят жизни и безопасность всех, кто находится на борту самолета.

Как работает реактивный двигатель?

Его приводит в действие реактивная тяга. Для этого нужна какая-то жидкость, выталкиваемая из задней части системы и придающая ей движение вперед. Здесь работает третий закон Ньютона, который гласит: “Любое действие вызывает равное противодействие”.

У реактивного двигателя вместо жидкости применяется воздух. Он создает силу, обеспечивающую движение.

В нем используются горячие газы и смесь воздуха со сгораемым топливом. Эта смесь выходит из него с высокой скоростью и толкает самолет вперед, давая ему лететь.

Если говорить об устройстве двигателя реактивного самолета, то оно представляет из себя соединение четырех самых важных деталей:

• компрессора;
• камеры горения;
• турбины;
• выхлопа.

Компрессор состоит из нескольких турбин, которые засасывают воздух и сжимают его по мере прохождения через расположенные под углом лопасти. При сжатии температура и давление воздуха повышаются. Часть сжатого воздуха попадает в камеру горения, где смешивается с топливом и поджигается. Это увеличивает тепловую энергию воздуха.

Реактивный двигатель.

Горячая смесь на высокой скорости выходит из камеры и расширяется. Там она проходит через еще одну турбину с лопастями, которые вращаются, благодаря энергии газа.

Турбина соединена с компрессором в передней части двигателя, и таким образом приводит его в движение. Горячий воздух выходит через выхлоп. К этому моменту температура смеси очень высока. И еще увеличивается, благодаря эффекту Дросселирования. После этого воздух выходит из него.

Разработка самолетов с реактивным двигателем началась в 30х годах прошлого века. Англичане и немцы начали разрабатывать подобные модели. В этой гонке победили немецкие ученые. Поэтому первым самолетом с реактивным двигателем стала “Ласточка” в Люфтваффе. “Глостерский метеор” поднялся в воздух немного позднее. О первых самолетах с такими двигателями подробно рассказано в этой статье.

Двигатель сверхзвукового самолета — тоже реактивный, но уже в совершенно другой модификации.

Как работает турбореактивный двигатель?

Реактивные двигатели применяются повсеместно, а турбореактивные устанавливаются больших пассажирских лайнерах. Отличие их в том, что первый несет с собой запас топлива и окислителя, а конструкция обеспечивает их подачу из баков.

Турбореактивный двигатель самолета несет с собой лишь топливо, а окислитель — воздух — нагнетается турбиной из атмосферы. В остальном принцип его работы совпадает с тем же, что и у реактивного.

Одна из самых важных деталей у них — это лопасть турбины. От нее зависит мощность двигателя.

Схема турбореактивного двигателя.

Именно они вырабатывают тяговые усилия, необходимые для ускорения самолета. Каждый из лопастей производит в 10 раз больше энергии, чем самый обычный, автомобильный двигатель. Они устанавливаются позади камеры сгорания, в той части двигателя, где самое высокое давление, а температура доходит до 1400 градусов по Цельсию.

В процессе производства лопастей они проходят через процесс монокристаллизации, что придает им твердости и прочности.

Перед тем, как установить на самолет, каждый двигатель проверяется на полное тяговое усилие. Он должен пройти сертификацию Европейского совета по безопасности и компанией, которая его произвела. Одной из самых крупных фирм по их производству является Роллс-Ройс.

Что такое самолет с атомным двигателем?

Во время Холодной войны были предприняты попытки создания реактивного двигателя не на химической реакции, а на тепле, который бы вырабатывал ядерный реактор. Его ставили вместо камеры сгорания.

Воздух проходит через активную зону реактора, понижая его температуру и повышая свою. Он расширяется и истекает из сопла со скоростью, большей чем скорость полета.

Комбинированный турбреактивно-атомный двигатель.

В СССР проводились его испытания на базе ТУ-95. В США тоже не отставали от ученых в Советском Союзе.

В 60х годах исследования в обеих сторонах постепенно прекратились. Основными тремя проблемами, которые помешали разработке, стали:

• безопасность летчиков во время полета;
• выброс радиоактивных частиц в атмосферу;
• в случае падения самолета, радиоактивный реактор может взорваться, нанеся непоправимый вред всему живому.

Как производят реактивные двигатели для моделей самолетов?

Их производство для моделей самолетов занимает около 6 часов. Сначала вытачивается базовая пластина из алюминия, к которой крепятся все остальные детали. По размеру она совпадает с хоккейной шайбой.

К ней прикрепляют цилиндр, поэтому получается что-то вроде консервной банки. Это будущий двигатель внутреннего сгорания. Далее устанавливается система подачи топлива. Чтобы его закрепить, в основную пластину вкручиваются шурупы, предварительно опущенные в специальный герметик.

Двигатель для модели самолета.

Каналы стартера крепятся с другой стороны камеры, чтобы перенаправлять выбросы газа в турбинное колесо. В отверстие сбоку от камеры сгорания устанавливается спираль накаливания. Она поджигает топливо внутри двигателя.

Потом ставят турбину и центральную ось цилиндра. На нее ставят колесо компрессора, которое нагнетает воздух в камеру сгорания. Его проверяют с помощью компьютера, прежде чем закрепить пусковую установку.

Готовый двигатель еще раз проверяют на мощность. Его звук немногим отличается от звука двигателя самолета. Он, конечно, меньшей силы, но полностью напоминает его, придавая больше схожести модели.

Сверхзвуковые флейты Гефеста – Наука – Коммерсантъ

Везувий в Италии — один из самых известных в мире вулканов. Сложение его конуса хорошо изучено, и многочисленные туристы осматривают кратер, прогуливаясь по самому краю кромки. Кратер представляет собой пропасть с почти вертикальными, слегка расходящимися кверху стенками. Можно взглянуть на него иначе. С точки зрения газодинамики перед нами вулканическое сопло.

Сопло — это структура, создающая струю истечения. Кратер и его канал извергают с большим давлением и температурой вулканические газы и пары, насыщенные минеральной взвесью. С такой большой плотностью энергии газ не течет пассивно и неизменно; он совершает работу. Это и образование минеральной взвеси, и взламывание пластов породы, и разброс твердого материала. При удачном стечении условий (готовый канал, слабое минеральное наполнение газов) много энергии парогазовой смеси может идти на разгон извергаемой струи.

Для этого нужна особая геометрия канала, делающая такой разгон высокоэффективным. У многих кратеров стенки почти отвесные, с расширением кверху — узкие воронки, идущие со дна кратера. Если под самым узким местом такого канала есть лежащее глубже расширение, то при достаточной энергии газов эта форма может работать соплом Лаваля, создавая сверхзвуковой поток.

Близким газодинамическим аналогом вулканического сопла выступает ракетный двигатель на твердом топливе. Температуры горения ряда твердых топлив (смесевых порохов без металлов в своем составе) невысоки, пара тысяч градусов. Их газы содержат мелкодисперсную минеральную взвесь продуктов сгорания. Очень похожую на минеральные пепловые компоненты вулканических газов, при схожих давлениях и температурах.

Канал вулкана начинается в магматическом котле. В верхней части котла иногда возникает газовая подушка, запертая кратерной пробкой. Температура смеси паров и газов достигает 1500–1800°C, давление — десятков атмосфер. По этим параметрам вулканические газы совпадают с газами ракетного двигателя с низкими температурами горения. После взрыва пробки освобожденные газы образуют поток с разгоном до сверхзвука, если есть сужение-расширение канала. Из кратера выходит сверхзвуковая струя.

Сопла бывают разными

Сопла Лаваля имеют разную геометрию, подчиняясь общему закону наличия талии. Внутреннее сужение — это возможность перехода потока в канале с дозвука в сверхзвук. В самом узком месте установится скорость звука. Разделив проточную часть на дозвуковую и сверхзвуковую.

Чем больше давление и температура перед соплом, тем больше расширяется газ и разгоняется поток. Расширение газа идет главным образом в сверхзвуковой части канала. Степень расширения — это отношение площадей выходного сечения (среза) и самого узкого (критического) сечения сопла. Например, в двигателях РД-107 и РД-108 первой ступени РН «Союз», возящей космонавтов, степень расширения 16. Для такого расширения давление в камере сгорания РД-107 держат на уровне 60 атмосфер. Что далеко не предел — в камерах бывают и две-три сотни атмосфер. Поэтому в двигателях мощных ракет самое узкое место выглядит осиной талией перед широкой юбкой сверхзвуковой части сопла.

Есть сверхзвуковые сопла с гораздо меньшим давлением. Это сопла авиационных форсажных двигателей боевых самолетов. Давление перед соплом лишь несколько атмосфер, поэтому степень его расширения невелика, порядка 2. В усиленном режиме (форсаже) перед соплом сжигают добавочные порции топлива. Газ нагревают на +1000°C, накачивая теплом. И сопло выдает усиленный сверхзвуковой поток, с ростом тяги почти вдвое. Геометрия кратера может быть близка к форме такого авиационного сопла с малым сужением и расширением. А параметры газа перед соплом двигателя схожи с вулканическими: температура 1700°C, давление 5–6 атмосфер.

Сверхзвуковые струи реальных извержений

Современные наблюдения фиксируют разные сверхзвуковые события в извержениях. Большую долю составляют ударные волны от взрывов, то есть движущиеся со сверхзвуковой скоростью колебания давления. В других случаях возникает сверхзвуковой газовый поток.

Шум его очень похож на звук авиационного форсажа и ракетного двигателя. И это не просто метафора. При извержении африканского вулкана Набро в Эритрее 12 июня 2011 года шум его струи записывался и сравнивался со звуком реактивной струи. Как пишут исследователи, «были выбраны данные испытаний реактивного двигателя самолета F/A-18E Super Hornet и ракетного двигателя GEM-60. Данные F/A-18E взяты из теста, в котором закрепленный самолет работал на форсаже, записи делались конденсаторным микрофоном Bruel and Kjaer 4938 диаметром 6,35 мм. GEM-60 — твердотопливная ракета, используемая в качестве ускорителя для ракеты-носителя Delta IV, со средней тягой в вакууме 83 тонны. Ракета имеет длину 16,2 м и сопло диаметром 1,52 м. Данные ускорителя GEM-60 записаны микрофоном GRAS 6,35 мм 40BD». Сравнение спектра звучания показало высокую степень сходства, подтверждая общую сверхзвуковую природу источника звука.

В России акустику извержений исследуют давно, на базе многочисленных камчатских вулканов; информация растет по мере наблюдений. Микробарографические данные позволили смоделировать и описать (П. П. Фирстов, 1996) динамику известного мощного извержения Шивелуча 11 ноября 1964 года. Тогда снесло больше кубического километра породы, возник кратер размером в пару километров. Автор не раз наблюдал след этого плинианского извержения в виде черно-бурого слоя пемзы шириной с ладонь, видный на стенках шурфов в десятке километров от кратера. Всякий, кто в шурф у подножий заглянет, сам наберет и подарит кому-то — пемзой оттуда орудует в бане личный состав измерительных пунктов.

Вулкан создает сопло Лаваля

Как возникнет сужение в канале вулкана, не разрушаясь при извержении? Возможно, временным ослаблением режима извержений. Сначала, при большом давлении в магматической камере, вулкан выбрасывает рыхлые раздробленные минеральные массы, слагающие его конус. Они сильнее насыщены газами, поэтому более пористые и легкие.

Если давление в камере слабеет (например, из-за прошлых извержений), выброс рыхлого материала прекращается и на конус вулкана с меньшим напором изливаются более плотные расплавы. Они отлагают прочный застывший каменный (обычно базальтовый или андезитовый) слой на рыхлом конусе. Далее питание вулкана может снова усилиться. Например, при подъеме к магматическому очагу порции расплава от субдуцирующей плиты под вулканом. Плотный лавовый пласт засыпается снова рыхлым и пористым материалом — продуктом возросшего давления в магматической камере и насыщения магмы газами.

Так внутри конуса вулкана отлагается прочный слой, образующий критическое сечение в канале вулкана. Нижние рыхлые слои могут обрушаться в пустеющую камеру, задавая дозвуковое сужение сопла (возможно, прямо в ходе извержения). А наружные рыхлые слои над прочными застывшими расплавами разбрасываются взрывами и расширяются эрозией парогазового потока, образуя сверхзвуковую часть сопла.

Время работы сопла может быть разным. Оно зависит от размеров канала, режима расхода, запаса газов в питающем очаге, температуры и давления газов, их состава, размеров магматической камеры, механизма и зональности выделения газов из магмы. В выпуске за сентябрь 2020 года «Ъ-Наука» писала о динамике дегазации магмы и механизмах обильного газоотделения из магмы на больших глубинах до 30 км, охватывающих очень большие объемы расплавов. Такие процессы играют ключевую роль в питании вулканического сопла. Объемы выделяемых газов определяют мощность и длительность работы сопла и изменение режима. На секунды и минуты поток может стать сверхзвуковым. В слабых проявлениях в кратере создается околозвуковой поток, дующий вверх по воронке несколько секунд.

Сверхзвуковой сверхвулканизм

Сверхзвуковое вулканическое сопло не обязательно круглое в сечении, оно может быть и щелевым, и трещинным

Фото: Getty Images

Чем ограничится мощность природного сопла Лаваля?

Очевидно, газ не должен взорвать конус кратера и разрушать сопло. При больших диаметрах канала газ может истекать не разрушая — был бы ему достаточный выход. Что ограничивает мощность явления в этом случае? Широкие каналы требуют большой расход газов. Насколько хватит источника, чтобы питать такое жерло? И развить в нем сверхзвуковое течение?

Вопрос расхода газов — это вопрос дегазации магмы. Чем больше объем магматического очага и насыщенность магмы газами — тем больше потенциал питания сопла. Важен механизм оперативной дегазации. Если все слагаемые велики, пределы газового питания сверхсопла просматриваются плохо, ибо объемы расплавов могут быть гигантскими. Так в прошлом могли возникать и работать сопла огромной мощности.

В ходе миллиардов лет вулканизма Земли, при масштабе и разнообразии его проявлений, природа могла создавать сверхмощные сверхзвуковые сопла в ряду столь же удивительных образований, как, например, протерозойский природный ядерный реактор в габонском Окло.

Работа вулканического сопла создает огромную реактивную силу. Она давит на вулкан с усилием в миллионы тонн, смотря по масштабу события. Под действием такой силы кратер должен оседать вниз сильнее обычного гравитационного процесса, вдавливаемый реактивной отдачей. Одновременно происходит коррекция формы чаши кратера за счет давления газов на ее поверхность.

Крупномасштабная сверхзвуковая струя способствует раннему обрушению конуса. Ее реактивная сила добавочно нагружает конус, провоцируя его провал в магматическую камеру раньше, при большем давлении в ней, делая такое обрушение более взрывообразным и динамичным.

Сверхмощные сверхзвуковые струи оставляли следы. Можно анализировать вулканические местности для поиска таких следов на окружающем рельефе. Можно попробовать найти сверхзвуковые кратерные формы, характерные сигнатуры, возникающие при воздействии реактивной силы на кратер. Газодинамический анализ кратеров обнаружит следы реактивного воздействия, ранее не открытые.

Кроме кратера, следы оставались на окружающем рельефе. Гигантская сверхзвуковая струя создавала колоссальное звуковое давление на прилегающую местность. Акустическое излучение гипотетически могло достигать плотности энергии, ровняющей ближний рельеф. Большое давление звукового поля могло, возможно, заставить катиться валуны, становящиеся в таком случае акустическими эрратическими валунами. И не обязательно вниз, но и вверх по склону. В зонах большого акустического давления может инициироваться оползневая активность на склонах, принимающих поток акустической энергии и разжижаемых вибрациями.

Человек встречал сильные акустические поля лишь в своем техническом масштабе. Максимальный уровень постоянного звука (ударные волны не в счет), созданный конструкциями человека, достигал 220 децибел при старте ракеты Saturn V. Вулканический сверхзвук мог превышать этот уровень на порядки, до многих сотен и до тысяч децибел. Моделирование воздействия вулканической сверхзвуковой струи на местность, выбор характерных картин и признаков создаст основу поиска следов этих воздействий.

На Земле, гипотетически, возникали крупномасштабные сверхзвуковые течения вулканических газов. Они оставляли специфические следы, которые могут сохраняться до наших дней и быть прочитаны, выделены в общем «шуме» воздействий на рельеф. Сверхмощные сверхзвуковые струи и их звуковые поля стоит признать отдельным фактором воздействия на местность. Возможно выделение звуковой или акустической эрозии, как комплекса специфических акустических воздействий. Поиск мощных сверхзвуковых струй прошлого можно вести по данным высокоточного картографирования, с моделированием вулканических сверхзвуковых структур. Прогнозировать остаточную морфологию после их «работы». Потребуются модели действия мощной сверхзвуковой струи на ландшафт.

Сверхзвуковой апокалипсис

Такие струи были катастрофическими событиями с непривычными факторами смертоносности. Диаметры сверхзвуковых струй могли достигать сотни метров, а может, и больше — вспомним про супервулканы. В небо на километры поднимались крупномасштабные сверхзвуковые потоки со скачками уплотнения — дисками Маха, лежавшими вертикальным слоеным столбом от кратера до облаков. Диски Маха излучали мощное акустическое поле на широкие окружающие пространства. Мгновенно погибали птицы в ближних окрестностях. За ними наземные животные. Происходило особое поражение местности — поражение звуковым полем. Иерихонская труба могла быть сверхзвуковой. Природной сверхзвуковой трубой. Вблизи она звучала смертельно — то есть никак. Время реакции человека на звук — порядка 0,12 секунды. Возле струи наблюдатель погибал раньше, чем успевал что-то услышать. Уровень шума 200 децибел для человека смертельный. Что тогда сказать об уровнях 500–800 децибел — это мгновенная смерть за доли секунды. Дальше от струи располагались нелетальные зоны звуковых контузий.

Возможно, шум такой мощности — сильнейший длительный звук, когда-либо возникавший на Земле. Звуковым полем могло ломать деревья, обрывать ветки. Катить камни. Вырывать заросли травы. Гнать воду из озер и ручьев. Делать рыхлой и быстротекучей ледниковую массу, превращая ее в сползающий сель. Он мог ползти и вверх по склону под действием сильного звукового давления.

При мощном акустическом воздействии на влажный воздух возникал плотный туман — на местность падала непроницаемая завеса. Но могло быть и ясно, смотря в какой климатической зоне и при какой погоде возникал сверхзвуковой апокалипсис. Пробивание тропопаузы вулканической струей происходило уже не тепловой энергией и архимедовой силой, а за счет кинетической энергии, являя особый, исключительный газодинамический тип проникновения в стратосферу. Столб пепла и пара мог оставаться сверхзвуковым до стратосферы. С падением плотности воздуха его тормозящее действие быстро снижалось, оставалась только гравитация. Запаса скорости хватало для кинетического прохождения стратосферы насквозь, до ионосферы. При хорошей освещенности столб крупномасштабного сверхзвукового потока виднелся за тысячу километров плотной вертикальной полосой над горизонтом. Происходил прямой газодинамический вдув в ионосферу вулканического материала — газов и паров, минеральной пыли, серной кислоты. Это изменяло ионосферу. В самых сильных сверхзвуковых извержениях поток мог достигать высот 200–300 км, с рассасыванием газовых компонент и последующим гравитационным оседанием минеральной пыли. Поднимаясь над 100-километровой линией Кармана, назначенной границей атмосферы, вулканические струи становились космическими.

Возможно, подобные картины встречал человек на своем долгом пути, на палеолитическом этапе или в более поздние времена. В человеческой культуре следы сверхзвуковых вулканических струй прямо не зафиксированы. Либо свидетели погибали в звуковом поле, хотя могли выживать с контузиями на периферии, где акустика слабела ниже смертельных уровней. Либо такие события происходили вне населенной людьми местности, в том числе до возникновения человека.

Мелкие флейты и грохот трещин

Могут существовать и мелкие формы сверхзвуковых вулканических струй. С соплами в десятки метров и метры. Важна форма, а не размер. Они работают с меньшими запасами рабочего тела в питающем резервуаре. Растет ли число природных сверхзвуковых сопел с уменьшением их размера?

Сверхзвуковое сопло к тому же не обязательно круглое в сечении. Оно может быть щелевым, но с тем же характером канала — сужением-расширением. В реактивной турбине разгон газа происходит в щелях между лопатками, со сверхзвуковым профилем щели. Щелевых сопел известно много, они есть и у авиадвигателей — например, на самолете F-22.

А у вулканов широко известен трещинный тип. Извержение происходит через трещину главного разлома — газодинамический аналог круглого кратера стратовулкана. Или систему разломов и трещин. Трещины с подходящей геометрией (сужение-расширение канала) могут сделать сжатый и нагретый газопылевой поток сверхзвуковым, работая щелевым соплом.

На местности действия таких трещин возникали сверхзвуковые заборы — плоские или изогнутые поверхности сверхзвуковых струй. Они могли располагаться как угодно — неровно, под наклоном, где усиливаясь, где ослабевая. Со временем меняя свое положение, направление и работу. Конфигурация трещин и режим подведения к ним газов варьировались.

Тут работала не только акустика. Плоские струи могут падать на близкий уступ, край разлома, течь по неровностям склона. Насыщенность газов минеральным материалом запускает сверхзвуковые пескоструйные машины, шлифующие твердые поверхности минеральным абразивом. Шлифовка газопылевым потоком сродни ледниковой штриховке твердых пород, но более растушеванная, с абразивным размывом.

Как выглядели черные или бурые сверхзвуковые стены, вдруг выраставшие на десятки и сотни метров? В них горели красным разогревом зоны скачков уплотнения. В плоской струе это уже не диски Маха, а вытянутые «доски Маха», располагавшиеся поперек плоского потока. Как грохотали эти плоские струи, могла ли их вогнутая форма фокусировать звуковое поле в каком-либо направлении, создавая направленные максимумы звукового давления? Точнее показало бы моделирование таких явлений, углубляя наше понимание. Возможно, даже до возможности услышать звучание сверхзвуковых сиринг Гефеста. Которые ждут своих исследователей и хранят для них будущие открытия.

Автор выражает искреннюю благодарность доктору физ.-мат. наук, профессору Н. М. Шапиро за ценные замечания при подготовке этого материала.

Николай Цыгикало

JS1-TJ JET SUSTAINER | Minijets

Двигатель и другие механические части смонтированы в несущем корпусе из углеродного волокна, который крепится болтами к фюзеляжу вокруг выреза в моторном отсеке.

Жгуты проводов имеют разъемы на опорном ящике, а топливопроводы имеют герметичные быстроразъемные вилки. Эта модульная конструкция обеспечивает легкий доступ и хорошую ремонтопригодность (что позволяет проводить техническое обслуживание и ремонт вне планера).

Моторный отсек закрыт тремя дверцами.Есть две главные двери по левому и правому борту, которые открываются во время развертывания и затем снова закрываются после того, как двигатель полностью развернут.

Третья «дверца с пальцами» находится внутри U-образной накладки и откидывается, образуя отверстие, в которое пилон входит заподлицо с окружающим фюзеляжем.

В сочетании с комбинированным кожухом двигателя и пилона такая компоновка сводит к минимуму лобовое сопротивление развернутого двигателя. Подсчитано, что развернутый двигатель имеет меньшее лобовое сопротивление, чем удлиненная ходовая часть.

Электромеханический линейный привод используется для запуска двигателя путем вращения трубчатой ​​конструкции пилона.

Слайдеры, работающие в профилированных рукавах с вырезом, соединенных с пилоном, открывают и закрывают главные двери по очереди по мере того, как двигатель разворачивается и снова складывается.

Подпружиненный нагруженный рычаг управляет маленькой «дверцей с пальцами».

В развернутом положении двигатель слегка наклонен для направления потока горячей струи от фюзеляжа и оперения.

Также рассматривается вопрос о дополнительном пост-отверждении передней кромки ребра для повышения TG (температуры стекла) в качестве дополнительной тепловой защиты.

Дроссельная заслонка представляет собой выдвижной блок и расположена на левой кромке панели сиденья.

Имеется главный выключатель с защитной крышкой, а информация о двигателе / ​​системе отображается на цифровом дисплее.

Система выдвижения-втягивания

После оценки различных концепций, учитывающих безопасность, минимальное пространство, жесткость, простоту обслуживания, время развертывания и требования к технологичности, была выбрана конфигурация с одной трубчатой ​​опорой.

Пилон приводится в движение электрическим приводом, управляемым ЭБУ.Система скользящего дросселя имеет фиксаторы для открытия и закрытия двигателя. Электрический привод имеет встроенные микровыключатели для ограничения полностью выдвинутого и втянутого положения, и, кроме того, на блоке двигателя установлены физические упоры.

Газотурбинный двигатель модели 502

Компания Boeing была крупным производителем небольших турбинных двигателей в 1950-х и 1960-х годах. Двигатели представляли собой одну из основных попыток компании расширить свою производственную базу за пределы военной авиации после Второй мировой войны.

Разработка бензинового газотурбинного двигателя началась в 1943 году, первые двигатели обеспечивали мощность около 160 лошадиных сил. Затем Boeing сосредоточил большую часть своих усилий на двухвальном газотурбинном двигателе, который компания произвела в 1947 году. В этом типе выходной вал и трансмиссия были отделены от самого двигателя.

Разработанный компанией Boeing газовый двигатель мощностью 175 лошадиных сил был испытан на грузовике Kenworth в 1950 году. Затем двигатель был испытан на лодках ВМС США в озере Вашингтон, недалеко от Сиэтла.К 1960-м годам двигатель выдавал около 500 лошадиных сил.

Двигатели

Boeing обладают преимуществами в отношении веса, крутящего момента, надежности, простоты и легкости запуска. Основное применение было для выработки энергии и силовой установки для тральщиков, пускателей сжатого воздуха для самолетов, повышения мощности для военных танков и мощности для противолодочных беспилотных вертолетов. Более поздние модели получили обозначения 520, 540, 551 и 553.

Компания Boeing построила 2461 двигатель до прекращения производства в апреле 1968 года. Многие применения газотурбинных двигателей Boeing считались первыми, в том числе первый вертолет и лодка с турбинным двигателем.Более 746 радиоуправляемых дронов QH-50C / D с турбинами Boeing T-50 было построено для ВМФ в течение 1960-х годов по программе противолодочных вертолетов. Более 300 турбин Boeing 551 и 553 приводили в действие шведские боевые бронированные машины.

В 1966 году ряд крупных программ конкурировал за ограниченные ресурсы компании, и было принято решение не продолжать бизнес по производству газотурбинных двигателей. В то время как ограниченное производство для выполнения контрактных обязательств продолжалось до 1968 года, большая часть ресурсов и инженеров подразделения была переведена на другие программы, в частности на разработку гигантского реактивного лайнера 747.Небольшая годовая прибыль Турбинного дивизиона была ничтожной по сравнению с обещанием равной суммы от продажи каждого Боинг 747.

Руководство по турбинным двигателям для новичков

Узнайте, что нужно, чтобы присоединиться к сообществу турбинных двигателей. Статья и фото Питера Голдсмита Представлено в июньском выпуске журнала Model Aviation за 2014 год.

Jets — один из самых перспективных и быстрорастущих сегментов самолетов RC. Десять лет назад шум на поле боя составлял около 40% самолетов типа Международного миниатюрного пилотажного клуба (IMAC).Люди хвастались: «У меня 40 процентов». Сегодня все говорят о реактивных турбинах. В большинстве крупных сегментов RC наблюдается стабилизация или снижение посещаемости мероприятий, но сообщество реактивных авиалайнеров демонстрирует значительный рост. Во многом это связано с тем, что форсунки такие крутые, и теперь они в значительной степени поддерживаются взрывом приличного качества ARF с высокой степенью предварительной обработки. Эксплуатация турбины стала проще, и у потребителя появилось больше возможностей. Я вижу, как многие из моих старых друзей, с которыми я соревновался в F3A и IMAC, тяготеют к самолетам.Это удовлетворяет нашу потребность погрузиться в хобби. Говорят, что мы живем в тяжелые экономические времена, но реактивное сообщество, похоже, все еще находит способ финансировать свои проекты и посещать мероприятия.

Выбор модели

Для начала необходимо определить, сколько вы планируете потратить. Хотя стоимость выхода на рынок реактивных самолетов за последние годы резко снизилась, это все еще дорого. Я использую термин «уровень эмоционального долга», который означает, насколько вы готовы инвестировать в свой следующий самолет.Если вы хотите только поэкспериментировать, ваш эмоциональный долг низок и у вас есть исследовательский предел, который вы готовы потратить. Если вы хотите погрузиться в атмосферу, ваш эмоциональный долг высок, и вы с большей готовностью потратите больше. Исходя из моего опыта, вы получаете то, за что платите. Нет дешевых ярлыков. Инвестируйте в лучшее оборудование, которое вы можете себе позволить — будь то планер, турбина, радиооборудование, сервоприводы и т. Д. — и вы будете уверены в большем успехе. Существует множество вариантов планера, поэтому я внесу предложения, основанные на моем опыте.Отличным местом для старта первого самолета будет BobCat или KingCat. Обе модели представляют собой великолепные летательные аппараты, простые в установке и оснащенные базовыми системами для начинающих пилотов. Они относятся к более высокому ценовому диапазону, но являются вершиной реактивной техники. Если вы эмоционально настроены на то, чтобы сесть за руль, это отличное место для начала. Для тех из вас, кто хочет попробовать перед тем, как совершить сделку, модели ARF из бальзы являются менее дорогой альтернативой, но вы должны проявить изобретательность в организации вспомогательного оборудования для завершения и иметь опытные навыки моделирования.Если у вас высокий уровень навыков и вам комфортно летать на более быстрых самолетах, то Bandits и Shockwaves — отличный выбор. Они немного сложнее и летают быстрее, но при этом хорошо спроектированы, имеют хорошее обслуживание и поддержку, а также предлагают запасные части. Если вы хотите попробовать струйный двигатель Scale, я рекомендую большинство из ранних реактивных самолетов или реактивных тренажеров. Масштабные форсунки — это круто, но они стоят немного дороже и сложнее. В настоящее время у меня есть Skymaster MB-339, T-33, BAe Hawk и Cougar. Все эти самолеты — хорошие самолеты, без плохих тенденций и поддерживаются несколькими мировыми дистрибьюторами.Если вы хороший пилот и знаете кого-то, кто может научить вас основам, я рекомендую любую из этих моделей. Базовый планер обычно составляет 50% инвестиций. Топливные элементы, редуктор, выхлопные трубы, радиооборудование и газотурбинный двигатель — это дополнительные расходы. У лучших самолетов есть полные системы. У них есть собственное оборудование, баки, колеса, тормоза, выхлопная труба и так далее — все специально разработано для этого самолета. Эти производители предлагают пакет «go fly», который устраняет все догадки и, в большинстве случаев, сэкономит вам немного денег.Популярные бренды самолетов имеют хорошую сеть поддержки на местах. Если вам нужен компонент шасси, совет по настройке или даже кто-то для тестового полета самолета, у компаний есть представители на большинстве крупных мероприятий, связанных с реактивными самолетами, и они будут рады удовлетворить ваши потребности.

Авторский Skymaster BAe Hawk 100. JetCat P120-SX приводит в движение этот 37-фунтовый реактивный учебно-тренировочный самолет Scale. Spektrum DX18 с полной системой телеметрии используется для наведения. Шасси с продольным рычагом делает Hawk идеальным для использования на травяных полях.

Послушная управляемость Skymaster F-9F Cougar делает его фантастическим первым реактивным самолетом Scale.Он оснащен JetCat P140-RX и весит 39 фунтов. Фото Барри Воота.

Важность отказа

AMA регулирует использование турбины, требуя, чтобы каждый пилот имел отказ от турбины. Хотя этот процесс может показаться простым и рудиментарным, отнеситесь к нему серьезно. Самолеты — это сложные модели самолетов — относитесь к ним с уважением. Даже если вы самый опытный, талантливый и опытный пилот RC из когда-либо существовавших, вам есть чему поучиться. Вам нужно провести некоторое время с опытным пилотом реактивного самолета, который научит вас основам.Я выяснил это на собственном горьком опыте. С моим летным прошлым и, возможно, излишней гордостью и отсутствием смирения я рискнул вступить в сообщество реактивных самолетов. Я искал минимальную помощь, думая: «Я получил это». Примерно через шесть месяцев моей карьеры в сфере авиалайнера, с несколькими порванными шасси, неудачными посадками и нехваткой талантов, я решил обратиться за помощью. Я позвонил своему местному специалисту по реактивным самолетам и договорился о том, чтобы поговорить с ним об основах полетов на реактивных самолетах. На самолетах летать несложно, они просто разные, и вам нужно научить их различать.Взлеты и посадки особенно уникальны. За всю свою летную карьеру я ни разу не спускался по взлетно-посадочной полосе, удерживая от половины до трех четвертей высоты подъема до поворота, и заходя на посадку с одной третью или половиной дросселя до упора. После того, как вы приземлились, вам еще предстоит много летать, пока скорость не снизится. Самолеты также быстро покрывают большую часть неба, поэтому вам придется научиться использовать дроссель и понимать управление энергией. После дня просветления, корректировки эго и внимательного слушания мой инструктор по реактивным самолетам подписал меня и сказал, что я официально являюсь пилотом реактивного самолета! Я дал тот же совет таким людям, как Майк МакКонвилл, Сет Арнольд, Кайл Гудвин, Стив Стрикер и так далее.Это пилоты, обладающие лучшими навыками и опытом, но они согласились с тем, что это был необходимый шаг к тому, чтобы стать успешным пилотом радиоуправляемого реактивного самолета.

Следите за своей моделью

Когда я впервые заинтересовался реактивными самолетами, я посетил семинар в Toledo R / C Expo, который проводил «дедушка Jetsb» Боб Виолетт. Если у вас есть немного реактивного интереса, вы, вероятно, слышали о Бобе Виолетте. Он легенда в реактивном сообществе. Он не только отличный пилот, но и знает все о самолетах.Насколько я знаю, Боб занимается бизнесом как минимум 25 лет, и он первым в отрасли создал успешные высокопроизводительные реактивные самолеты. Его компания Bob Violett Models (BVM) производит самолеты, аксессуары и поддерживает модельное сообщество. Я дважды читал лекцию Боба на Толедо-шоу, потому что мне нужно было так многому научиться! Я помню один конкретный алмаз информации, который обсуждал Боб. Он очень подробно говорил о важности знать, где находятся ваши переключатели. Никогда не спускайте глаз с самолета или любой модели.Единственный способ добиться этого — знать механику передатчика вслепую. Я имею в виду не программирование, а расположение переключателей, триммеры, положения тормозов, расположение скоростных тормозов, освобождение купола, переключение передач и т. Д. Боб предложил моделистам положить свои передатчики в черный мешок, а затем попросить друга вызывать различные функции, пока пилот представляет, как летит на реактивном самолете. Поставьте свой реактивный самолет перед собой и смоделируйте полет, уберите шасси, включите скоростные тормоза, колесные тормоза, схему посадки и так далее.Продолжайте делать это до тех пор, пока вы не научитесь свободно говорить, не глядя на передатчик. Повторяйте этот процесс до тех пор, пока вы не сможете сделать это подсознательно.

Какой тип турбины использовать

Эта тема субъективна и противоречива, но проведите базовое исследование рынка. Следите за вводящей в заблуждение информацией на форумах (или где-либо еще). Форумы полезны и занимательны, но обычно они составляют лишь небольшой процент от базы сегмента. Если кто-то заявляет, что он или она является экспертом, бегите в противоположном направлении.Не бывает скромного мнения. Я не ругаюсь по темам, но часто бывает сложно проверить информацию, особенно если вы новичок и не знаете, с кем ведете переписку. Я предлагаю вам посетить мероприятие с реактивным двигателем в качестве наблюдателя. Запишите, какие турбины популярны, у которых меньше всего проблем, а у каких больше всего проблем. Если вы посетите несколько мероприятий, вы начнете понимать, кто что использует и почему. После того, как вы решили, какой бренд использовать, узнайте, насколько хорош сервис производителя.Вы не можете починить турбину, поэтому это важно. За девять лет полетов я отправил производителю две турбины для общего обслуживания. Их отремонтировали за несколько недель, а счет составил несколько сотен долларов. Для меня это отлично. Большинство новых брендов хорошо представлены и работают хорошо. JetCat, Jet Central, Wren Turbines и King-Tek — это бренды, которые я чаще всего вижу в этой области. Эти компании также вносят свой вклад в сообщество, жертвуя продукты и оказывая поддержку на местах, что ценится и является хорошим признаком уровня приверженности производителей.Многие спрашивают меня, какого размера турбинный двигатель им следует купить. Это ваш эмоциональный долг. Если вы идете олл-ин, я предлагаю один в диапазоне от 120 до 140. Струи измеряются по их статической тяге в килограммах. 120 — это 12 кг или чуть меньше 27 фунтов тяги. Этот размер даст вам возможность летать практически на чем угодно, а его эксплуатационные расходы не обойдутся вам дорого. Если вы хотите попробовать струи, но не уверены, понравятся ли они вам, меньший диапазон от 60 до 100 может быть лучшим маршрутом. Позже вы всегда сможете получить двигатель побольше.В большинстве комплектов есть турбины разных размеров.

Техническое обслуживание

Для большинства из нас реактивный самолет — независимо от его типа и размера — будет самым дорогим самолетом, который у нас когда-либо будет. Техническое обслуживание струи имеет решающее значение. Турбинные двигатели имеют нулевую вибрацию, поэтому, если о них позаботиться, они прослужат долго. Я потерял два самолета почти за 10 лет — оба были механическими неисправностями, которые можно было предотвратить. Одна была вызвана плохим обслуживанием аккумуляторной батареи, а другая — незакрепленной выхлопной трубой. Я усвоил урок и хочу, чтобы вы знали о важности технического обслуживания.Я рекомендую соотношение 1: 1 — 1 час полета равен 1 часу обслуживания для первых 50 полетов. После этого вы можете установить соотношение 2: 1. Регулярно проверяйте свою топливную систему — заправочные линии и линии сцепления должны быть в идеальном рабочем состоянии. Самолетам нужно много топлива, и один пузырь воздуха может их закрыть. Используйте качественную систему жатки и часто проверяйте ее. Я использую систему Ultimate Air Trap, которая отлично работает. Вы должны использовать напорный бак со всеми турбинами, чтобы предотвратить образование пузырьков воздуха в топливной системе.Проверяйте давление в топливных баках после каждого летного сезона. Наполнение и опорожнение под высоким давлением могут со временем ослабить швы и арматуру резервуара. Проверьте шасси, потому что отказ шасси может разрушить ваш самолет. Проверьте свои воздушные системы — они должны долго удерживать воздух. Я стреляю не более, чем на 2–3 фунта на квадратный дюйм в час. Проверьте свои батареи. Я использую в своих самолетах LiPo или LiFe аккумуляторы, поэтому необходимость в кондиционировании аккумуляторов не так велика, как для NiMH или Ni-Cd. Я до сих пор постоянно проверяю их емкость и скорость разряда.Осмотрите свои колесные тормоза. Колесные тормоза — это основной элемент управления самолетом RC, и без них у вас могут быть большие проблемы. Я проверяю тормоза перед взлетом на каждом рейсе. Если они не работают, я не летаю. Все осматривайте и, если в чем-то не уверены, не летите. На всякий случай попросите кого-нибудь более опытного проверить свои опасения.

Топливная система, установленная на Hawk, с блоком управления двигателем, топливным насосом, пусковым баллоном пропана, топливными соленоидами, топливным фильтром и платой наземного опорного устройства.Самолет оснащен тремя LiPo аккумуляторными батареями емкостью 4000 мАч. Один предназначен для турбины, а два других — для управления полетом.

Обход турбины TA обеспечивает более высокие крейсерские характеристики при немного меньшем ускорении на взлете. Этот JetCat P140-RX работает на авторском Skymaster F-9F Cougar. Обратите внимание на запорный топливный клапан, что очень важно.

Телеметрия

Я летал на реактивных самолетах до того, как стали доступны телеметрические системы, и у меня был менталитет незаметности и невнимательности. У меня всегда был уровень подсознательного беспокойства, когда я летал на этом дорогом самолете.Когда появилась телеметрия, я быстро ее освоил и никогда бы не стал летать на реактивном самолете без нее. Независимо от того, какую марку радиоприемника вы выберете, у большинства из них есть системы телеметрии. Пожалуйста, узнайте, как это работает, и используйте его. Знайте, в каком состоянии находятся ваши аккумуляторы во время полета. У меня тоже есть информация о турбине. При использовании турбины JetCat и передатчика DX18 с телеметрическим модулем TM1000 вы можете установить несколько предупреждений для напряжения насоса, температуры выхлопных газов и т. Д. Это также говорит мне, что происходит в начальной последовательности.У меня также есть информация об исчезновении или задержках сигнала, передаваемая обратно на передатчик. Вся эта информация бесценна, и я бы задал вопрос, зачем кому-то вообще летать на дорогой модели без нее. У моих самолетов есть три основных предупреждения. Самое главное — низкое напряжение аккумулятора, второе держится, а третье — обороты турбины. Если обороты упадут ниже 30 000, скорее всего, он не работает. Эта информация очень важна. После рабочего дня я часто загружаю данные о рейсах на свой компьютер и просматриваю их.Существует программное обеспечение ROBO Software, которое позволяет загружать отдельные полеты на свой компьютер. Это экономически выгодно — примерно 19,99 доллара США. Однажды после загрузки моего полета я заметил на своем Cougar, что, когда я опускал закрылки, у меня упало напряжение батареи. Оно все еще находилось в безопасном диапазоне напряжения, но было отклонением от нормы. Я исследовал механику, и все оказалось в порядке. Затем я поместил амперметр на каждый из сервоприводов закрылков и обнаружил, что один из сервоприводов потребляет чрезмерный ток в одном направлении.Я заменил сомнительный сервопривод закрылков, и продолжающиеся полеты показали более нормальное напряжение. Я бы никогда не узнал этого без телеметрии. Это полезный инструмент, разработанный для повышения безопасности моделей.

Связи

Связи и геометрия рычагов важны для любого самолета, а для реактивных двигателей они чрезвычайно важны из-за высоких скоростей полета самолета. Это создает более высокие, чем обычно, нагрузки на поверхность управления. По возможности следует использовать качественные металлические связи. Большинство производителей поставляют хорошее оборудование, но в инструкциях часто предполагается, что вы уже построили самолет раньше.Если вы не знаете, что делать, обратитесь за советом к более опытному человеку. Плотно заблокируйте все соединения металл-металл, особенно тяги шасси. Обратите внимание на геометрию, чтобы получить максимальную производительность от своих сервоприводов. Помните, что установка 2-дюймового рычага на сервопривод на 500 унций дает только 250 унций крутящего момента. Чем меньше рупор сервопривода, который вам может сойти с рук, тем большую мощность вы получите от сервопривода.

Колесные тормоза

На реактивном двигателе необходимы тормоза.В «Правилах безопасности для моделей самолетов с газовыми турбинами» AMA говорится, что «модель должна иметь возможность останавливаться по команде». Самолеты приземляются и взлетают на более высоких скоростях, чем большинство других радиоуправляемых самолетов, поэтому им действительно нужны тормоза. Некоторыми самолетами можно управлять с небольших травяных полей. Фактически, мой «Ястреб» мог легко попасть на 500-футовую взлетно-посадочную полосу и съехать с нее, но мне нужно было бы тормозить перед финишем, если бы я приземлился слишком быстро или прервал взлет. Большинство людей думает, что тормоза предназначены только для посадки, но они не менее важны для взлета.Я видел модель, сильно поврежденную, когда пилот пытался прервать взлет. Его тормоза не сработали, и он на огромной скорости скатился с конца полосы. Все популярные тормозные системы — это пропорциональные пневматические тормоза. Наибольшего успеха я добился с BVM Smooth Stop и сверхточным клапаном UP6 от ElectroDynamics. Оба варианта пропорциональны и просты в настройке.

Резервирование систем

Хотя многим это может показаться очевидным, вы будете удивлены, увидев, сколько происходит одноточечных отказов.Хотя некоторые из них неизбежны, многих можно избежать. Я предпочитаю две батареи с переключателем безопасности. Я вижу много отказов переключателей, поэтому снимаю все переключатели с блока питания. Приемники с мягким переключателем имеют переключатель отдельно от основного источника питания — все, что они делают, это выключают систему. Если вы отсоедините выключатель от сети, система включится, поэтому при выходе из строя главного выключателя питания это сценарий постоянного сбоя. Если у вас нет приемника безопасного питания, подключите к основной шине приемника два переключателя.Несколько приемников (или несколько пультов, если вы используете систему Spektrum) очень важны. Я всегда использую четыре пульта Spektrum, стратегически размещенных по всей струе, чтобы получить хороший сигнал независимо от ориентации. Это гарантирует, что хорошие данные радиопередачи передаются во всех направлениях. По возможности старайтесь удвоить сервоприводы. Иногда этого невозможно избежать, особенно с форсунками Scale. Я стараюсь всегда иметь два сервопривода на элероне и руле высоты.

Вопросы по турбине

Q: Нужен ли мне отказ для эксплуатации модели с турбинным двигателем? О: Да, в соответствии с действующим Кодексом безопасности AMA и правилами для турбин.Q: Как я могу получить отказ от права на турбину? О: Вы можете найти необходимые документы на веб-сайте AMA. Перейдите на вкладку Документы AMA (www.modelaircraft.org/documents.aspx) и выберите Турбины из списка содержимого. Это приведет вас к соответствующей информации о турбине. Имейте в виду, что отказы от прав для самолетов и вертолетов выдаются, и для каждого из них применяется отдельный процесс. Свяжитесь с AMA, если вы хотите, чтобы бумажная копия была отправлена ​​вам по почте. Q: Взимается ли плата за отказ от прав на турбину? A: Нет.Вам просто нужно предоставить заполненную документацию.

Завершение

Сложно написать убедительную статью о том, как попасть в струи в отведенном месте. Я надеюсь, что это охватывает для вас основы. Рекомендации, которые я передал, — это то, что делают от 70 до 80% реактивного сообщества, и я уверен, что если вы будете следовать основам, у вас будет отличный опыт. Самолеты классные. Они обладают самыми чистыми и мощными характеристиками, которые вы когда-либо испытывали на радиоуправляемых самолетах. Запах реактивного топлива вызывает привыкание, и успешный полет на радиоуправляемом реактивном двигателе чрезвычайно полезен.Когда вы будете готовы к своему первому реактивному самолету или к исследовательской миссии, я надеюсь увидеть вас на следующем реактивном мероприятии. —Питер Голдсмит

ИСТОЧНИКИ

Горизонт Хобби (800) 338-4639 www.horizonhobby.com JetCat США (661) 822-4812 www.jetcatusa.com BVM (407) 327-6333 www.bvmjets.com Skymaster [email protected] www.skymasterjet.com Организация реактивных пилотов www.jetpilots.org Правила техники безопасности турбин AMA www.modelaircraft.org/files/510-a.pdf

Эти инженеры напечатали на 3D-принтере мини-реактивный двигатель, а затем разогнали его до 33 000 об / мин

[встроить] https: // www.youtube.com/watch?v=W6A4-AKICQU [/embed]
Считайте это реактивным двигателем для Oompa-Loompas. Инженеры GE, работающие над будущим авиастроения, недавно продемонстрировали некоторые из своих возможностей. Они сделали простой миниатюрный реактивный двигатель, напечатанный на 3D-принтере, который вращался со скоростью 33 000 оборотов в минуту ( см. Видео выше ).

Реактивный двигатель размером с рюкзак был построен группой техников, машинистов и инженеров, которые работают в Центре разработки аддитивов GE Aviation за пределами Цинциннати, лаборатории, специализирующейся на разработке аддитивного производства, технологии следующего поколения, которая может создавать сложные 3D-структуры с помощью слой за слоем плавящегося металлического порошка.Они построили движок в течение нескольких лет, чтобы проверить возможности технологии и вместе поработать над дополнительным проектом.

«Мы хотели посмотреть, сможем ли мы построить небольшой двигатель, который почти полностью будет работать из деталей аддитивного производства», — говорит один из инженеров. «Это был забавный побочный проект». Команда GE не смогла встроить всю сложность двигателя коммерческого самолета в свою рабочую модель. Вместо этого они разработали более простой двигатель для моделей самолетов с дистанционным управлением и настроили их для своих машин для 3D-печати.Их конечный продукт имеет длину около фута и высоту около восьми дюймов.

Когда они были закончены, они установили его в испытательной камере, обычно используемой для испытания полномасштабных двигателей, и запустили ее. Механизм модели теперь демонстрируется в Центре разработки аддитивов вместе с другими экспонатами.

В отличие от традиционных методов обработки, которые обычно вырезают детали из более крупных деталей, чтобы получить готовую форму, в аддитивном производстве используются лазеры для сплавления тонких слоев металла друг над другом для создания деталей с нуля.Эта передовая технология означает меньшие отходы материала и более сложные детали, которые могут быть сконструированы таким образом, чтобы оптимизировать их работу внутри машины.

Команда разработчиков уже одержала крупную победу в использовании аддитивного производства при производстве компонентов самолетов. Они спроектировали и разработали топливную форсунку, которая будет производиться аддитивно для включения в реактивный двигатель CFM LEAP для коммерческих узкофюзеляжных самолетов.

«Использование добавок дает действительно много преимуществ, — говорит Мэтт Бенви, представитель GE Aviation.«Вы получаете скорость, потому что меньше необходимости в инструментах, и вы сразу переходите от модели или идеи к созданию детали. Вы также можете получить геометрию, которую просто невозможно сделать другим способом «. Изображение предоставлено: GE Aviation

Использование машинного обучения Cloudera для построения модели профилактического обслуживания реактивных двигателей

Введение

Управление крупной коммерческой авиакомпанией требует комплексного управления критически важными компонентами, включая фьючерсные контракты на топливо, техническое обслуживание самолетов и ожидания клиентов.Авиакомпании только в США в среднем совершают около 45 000 рейсов в день, перевозя более 10 миллионов пассажиров в год (источник: FAA). Авиакомпании обычно работают с очень низкой рентабельностью, и любая задержка в расписании немедленно раздражает или расстраивает клиентов. Полет по своей сути не опасен, но последствия отказа катастрофичны. У авиакомпаний такая сложная бизнес-модель, которая включает в себя культуру оптимизированных цепочек поставок, профилактического обслуживания и неизменной удовлетворенности клиентов.

Чтобы обеспечить максимальную безопасность всех пассажиров и членов экипажа, а также обеспечить прибыль, авиакомпании вложили значительные средства в прогнозную аналитику, чтобы получить представление о наиболее экономически эффективном способе поддержания производительности двигателя в реальном времени. Кроме того, авиакомпании обеспечивают доступность и надежность своего флота, используя организации по техническому обслуживанию, капитальному ремонту и ремонту (MRO), такие как Lufthansa Technik.

Lufthansa Technik — это специалист по ТОиР, который работал с Cloudera над созданием платформы для профилактического обслуживания, которая обслуживает парк из 5000 самолетов по всей глобальной сети из 800 объектов ТОиР.Lufthansa Technik расширила стандартную практику размещения датчиков на авиационных двигателях и включения профилактического обслуживания для автоматизации решений по выполнению заказов. Объединив глубокий опыт эксплуатации авиакомпаний, науку о данных и анализ двигателей с прогнозным графиком технического обслуживания, Lufthansa Technik теперь может гарантировать, что критически важные детали будут на земле (OTG), когда это необходимо, вместо того, чтобы весь самолет был OTG и не приносил прибыли.

Цель этого блога — показать, как использовать машинное обучение Cloudera (CML) на платформе Cloudera Data Platform (CDP) для построения модели профилактического обслуживания на основе передовых концепций машинного обучения.

Процесс

Многие компании создают модели машинного обучения с использованием библиотек, независимо от того, создают ли они уровни восприятия для автономных транспортных средств, обеспечивают автономную работу транспортных средств или моделируют сложный реактивный двигатель. Kaggle, сайт, который предоставляет наборы тестовых обучающих данных для построения моделей машинного обучения, предоставляет наборы данных моделирования от НАСА, которые измеряют деградацию компонентов двигателя для турбореактивных реактивных двигателей. Модели в этом блоге построены на CML и основаны на вводе различных параметров двигателя, показывающих типичные значения датчиков температуры двигателя, расхода топлива, вибрации или смеси топлива с кислородом (см. Рис. 1).В этом блоге следует отметить, что термин «отказ» означает не катастрофический отказ, а то, что один из его компонентов (насосы, значения и т. Д.) Не работает в соответствии со спецификациями. Авиакомпании проектируют свои самолеты с надежностью 99,999%.

Рис. 1: Турбореактивный двигатель

Шаг 1. Использование данных обучения для создания модели / классификатора

Во-первых, четыре набора тестовых и обучающих данных для различных условий и режимов отказа были организованы в рамках подготовки к CML (см. Вставку 1 на рис. 2).

• Каждый набор обучающих данных показывает параметры двигателя для каждого полета, когда каждый двигатель «работает» до тех пор, пока какой-либо компонент двигателя не выдаст сигнал отказа. Это делается как на уровне моря, так и при любых условиях полета. Эти данные будут использоваться для обучения модели, которая может предсказать, сколько полетов у данного двигателя до отказа.
• Для каждого обучающего набора существует соответствующий набор тестовых данных, который предоставляет данные о 100 реактивных двигателях на различных этапах эксплуатации с фактическими значениями, на которых можно проверить точность прогнозной модели.

Рис. 2. Схема, показывающая, как CML используется для построения обучающих моделей машинного обучения

Шаг 2. Итерации по модели для проверки и повышения эффективности

CML использовался для создания модели, которая оценивала оставшийся срок полезного использования (RUL) для данного двигателя с использованием предоставленных наборов тестовых и обучающих данных. Пороговое значение в одну неделю — время, необходимое для размещения деталей на земле — было запланировано для сценария, предупреждающего авиакомпанию перед потенциальным отказом компонента двигателя.Если предположить, что выполняется четыре рейса в день, это означает, что авиакомпания хотела бы с уверенностью знать, выйдет ли из строя двигатель в течение 40 рейсов. Модель была протестирована для каждого двигателя, и результаты были классифицированы как истинные или ложные для потенциального отказа в течение 40 полетов (см. Таблицу 1).

Таблица 1: Данные в таблице основаны на данных 40 рейсов за одну неделю.

Шаг 3. Примените добавленную стоимость к результатам

Без профилактического обслуживания двигатель, который выходит из строя или выходит из строя, может поставить под угрозу безопасность и стоить миллионы долларов на замену двигателя.Если двигатель обслуживается или ремонтируется до того, как он исчерпает ресурс, затраты на капитальный ремонт будут значительно меньше. Однако, если двигатель будет отремонтирован слишком рано, существует потенциальный срок службы двигателя, который можно было бы использовать. Расчетная стоимость в этой модели для каждого из результатов капитального ремонта представлена ​​ниже (см. Рис. 3).

Рис. 3: Матрица смешения затрат и выгод

Заключение

Используя машинное обучение Cloudera для анализа данных моделирования реактивного двигателя НАСА, предоставленного Kaggle, наша модель прогнозного обслуживания предсказывала, когда двигатель может выйти из строя или когда потребуется капитальный ремонт с очень высокой точностью.Сочетание анализа затрат и выгод с этой прогнозной моделью на основе наборов тестовых данных предложило значительную экономию во всех применяемых сценариях. Решения авиакомпаний всегда принимаются в первую очередь с учетом соображений безопасности, а затем — во вторую очередь — прибыли. Прогностическое обслуживание предпочтительнее, потому что это всегда самый безопасный выбор, и оно обеспечивает значительно более низкие затраты на обслуживание по сравнению с реактивным (замена двигателя после отказа) или упреждающим (замена компонентов перед заменой двигателя) подходами.

Следующие шаги

Чтобы увидеть все это в действии, нажмите на приведенные ниже ссылки на несколько различных источников, демонстрирующих созданный процесс.

• Видео. Если вы хотите увидеть и услышать, как это было построено, посмотрите видео по ссылке.
• Учебники. Если вы хотите сделать это в удобном для вас темпе, просмотрите подробное руководство со снимками экрана и построчными инструкциями по настройке и выполнению.
• Meetup — Если вы хотите поговорить напрямую с экспертами из Cloudera, присоединитесь к виртуальной встрече, чтобы увидеть презентацию в прямом эфире.В конце будет время для прямых вопросов и ответов.
• Страница пользователей CDP — Чтобы узнать о других ресурсах CDP, созданных для пользователей, включая дополнительные видео, учебные пособия, блоги и события, щелкните ссылку.

реактивный двигатель | инженерия | Britannica

Газовая турбина работает по циклу Брайтона, в котором рабочая жидкость представляет собой непрерывный поток воздуха, попадающего во впускное отверстие двигателя. Воздух сначала сжимается турбокомпрессором до степени сжатия, обычно в 10-40 раз превышающего давление входящего воздушного потока (как показано на рисунке 1).Затем он поступает в камеру сгорания, куда вводится постоянный поток углеводородного топлива в форме капель распыляемой жидкости и пара или того и другого, и он сгорает при приблизительно постоянном давлении. Это приводит к возникновению непрерывного потока продуктов сгорания под высоким давлением, средняя температура которого обычно составляет от 980 до 1540 ° C или выше. Этот поток газов проходит через турбину, которая связана с компрессором крутящим моментом вала и отбирает энергию из газового потока для приведения в действие компрессора.Поскольку тепло было добавлено к рабочему телу при высоком давлении, поток газа, который выходит из газогенератора после расширения через турбину, содержит значительное количество избыточной энергии, т. Е. Мощность газа в лошадиных силах, благодаря своему высокому давлению, высокой температура и высокая скорость, которые могут быть использованы для двигательных целей.

Рис. 1: Поперечное сечение турбореактивного двигателя и (ниже) график типичных условий эксплуатации его рабочего тела.

Британская энциклопедия, Inc.

Тепло, выделяемое при сжигании типичного реактивного топлива в воздухе, составляет примерно 43 370 килоджоулей на килограмм (18 650 британских тепловых единиц на фунт) топлива. Если бы этот процесс был на 100 процентов эффективен, он бы производил мощность газа на каждую единицу расхода топлива в 7,45 лошадиных сил / (фунтов в час) или 12 киловатт / (кг в час). Фактически, некоторые практические термодинамические ограничения, которые являются функцией максимальной температуры газа, достигаемой в цикле, ограничивают эффективность процесса примерно до 40 процентов от этого идеального значения.Пиковое давление, достигаемое в цикле, также влияет на эффективность производства энергии. Это означает, что нижний предел удельного расхода топлива (SFC) для двигателя, производящего газовую мощность, составляет 0,336 (фунта в час) / лошадиная сила или 0,207 (кг в час) / киловатт. На практике SFC даже выше этого нижнего предела из-за неэффективности, потерь и утечек в отдельных компонентах первичного двигателя.

Получите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту.Подпишитесь сейчас

Поскольку вес и объем имеют большое значение в общей конструкции самолета и поскольку силовая установка составляет значительную долю от общего веса и объема любого самолета, эти параметры должны быть минимизированы в конструкции двигателя. Воздушный поток, который проходит через двигатель, является репрезентативной мерой площади поперечного сечения двигателя и, следовательно, его веса и объема. Следовательно, важным показателем качества первичного двигателя является его удельная мощность — количество энергии, которое он вырабатывает на единицу воздушного потока.Эта величина очень сильно зависит от максимальной температуры газа в активной зоне на выходе из камеры сгорания. Современные двигатели вырабатывают от 150 до 250 лошадиных сил / (фунт в секунду) или от 247 до 411 киловатт / (кг в секунду).

Движитель

Мощность газового двигателя, создаваемая первичным двигателем в виде горячего газа под высоким давлением, используется для приведения в действие движителя, позволяя ему создавать тягу для приведения в движение или подъема самолета. Принцип создания такой тяги основан на втором законе движения Ньютона.Этот закон обобщает наблюдение, что сила ( F ), необходимая для ускорения дискретной массы ( м ), пропорциональна произведению этой массы на ускорение ( a ). Фактически, где масса принимается как вес ( w ) объекта, деленный на ускорение свободного падения ( g ) в месте, где объект был взвешен. В случае реактивного двигателя обычно имеют дело с ускорением постоянного потока воздуха, а не с дискретной массой.Здесь эквивалентное утверждение второго закона движения состоит в том, что сила ( F ), необходимая для увеличения скорости потока жидкости, пропорциональна произведению скорости массового потока ( M ) потока и изменение скорости потока, где скорость на входе ( V ₀ ) относительно двигателя принимается за скорость полета, а скорость выброса ( V _j ) — за скорость выхлопа или струи скорость относительно двигателя. W — это скорость массового расхода рабочего тела (т. Е. Воздуха или продуктов сгорания), деленная на ускорение свободного падения в месте измерения массового расхода. Относительно небольшой эффект массового расхода топлива на создание разницы между массовым расходом входящего и выхлопного потоков намеренно не принимается во внимание.

Таким образом, можно сделать вывод, что компоненты движителя должны оказывать силу F на поток воздуха, проходящий через движитель, если это устройство ускоряет воздушный поток от скорости полета V ₀ до скорости выброса V _Дж .Реакция на эту силу F в конечном итоге передается от опор движителя к летательному аппарату как движущая сила.

Существует два общих подхода к преобразованию мощности на газе в тягу. В одном из них вторая турбина (то есть турбина низкого давления или мощная турбина) может быть введена в тракт двигателя для извлечения дополнительной механической мощности из доступной газовой мощности. Затем эту механическую мощность можно использовать для приведения в действие внешнего движителя, такого как винт самолета или винт вертолета.В этом случае тяга развивается в движителе, поскольку он возбуждает и ускоряет воздушный поток, проходящий через движитель, то есть воздушный поток, отдельный от потока, проходящего через первичный движитель.

Во втором подходе высокоэнергетический поток, подаваемый первичным двигателем, может подаваться непосредственно в реактивное сопло, которое ускоряет газовый поток до очень высокой скорости на выходе из двигателя, что характерно для турбореактивного двигателя. В этом случае тяга развивается в компонентах первичного двигателя, поскольку они приводят в действие газовый поток.

В других типах двигателей, таких как турбовентиляторный, тяга создается обоими подходами: большая часть тяги создается вентилятором, который приводится в действие турбиной низкого давления и который возбуждает и ускоряет байпасный поток ( см. Ниже ). Оставшаяся часть общей тяги получается за счет основного потока, который выходит через реактивное сопло.

Подобно тому, как первичный двигатель является несовершенным устройством для преобразования теплоты сгорания топлива в мощность газа, так и движитель является несовершенным устройством для преобразования мощности двигателя на газе в тягу.Обычно в высокотемпературном высокоскоростном реактивном потоке, выходящем из движителя, остается много энергии, которая не полностью используется для движения. Эффективность движителя, тяговая эффективность η _p , представляет собой долю доступной энергии, которая эффективно используется для приведения в движение летательного аппарата, по сравнению с полной энергией реактивного потока. Для простого, но представительного случая, когда поток нагнетаемого воздуха равен входящему потоку газа, было обнаружено, что

Хотя скорость струи V _j должна быть больше, чем скорость воздушного судна V ₀ для создания полезная тяга, большая скорость реактивной струи, значительно превышающая скорость полета, может быть очень пагубной для тяги.Максимальный тяговый КПД достигается, когда скорость струи почти равна (но, при необходимости, немного выше) скорости полета. Этот фундаментальный факт привел к появлению большого количества реактивных двигателей, каждый из которых предназначен для создания определенного диапазона скоростей реактивной струи, который соответствует диапазону скоростей полета самолета, на котором он должен работать.

Чистая оценка эффективности реактивного двигателя — это измерение расхода топлива на единицу создаваемой тяги (например,g. в фунтах или килограммах в час израсходованного топлива на фунты или килограммы создаваемой тяги). Простого обобщения значения удельного расхода топлива тягового двигателя не существует. Это не только сильная функция эффективности первичного двигателя (и, следовательно, его степени давления и температуры пикового цикла), но также и тягового коэффициента полезного действия движителя (и, следовательно, типа двигателя). Это также сильно зависит от скорости полета самолета и температуры окружающей среды (которая, в свою очередь, сильно зависит от высоты, времени года и широты).

Аргоннские инженеры модернизируют конструкцию реактивного двигателя

Любой, кто смотрит на звезды, мечтает отправиться в космос. Воплощение этой мечты в реальность зависит от бесчисленных технологических достижений. Одна из них — новые ракетные и авиационные двигатели, проектирование и испытание которых становится все проще и дешевле, отчасти благодаря ученым Аргоннской национальной лаборатории Министерства энергетики США (DOE).

Более совершенные ракеты и реактивные двигатели приблизят нашу мечту к реальности.Что еще более важно, они также сделают воздушный транспорт чище и эффективнее, одновременно укрепив нашу национальную безопасность.

Аэрокосмические и оборонные компании тратят миллиарды лет на разработку и испытание новых ракет и газотурбинных двигателей. К счастью, ученые могут резко сократить эти усилия, если построят эффективный цикл экспериментов и компьютерных симуляций. Команда аргоннских ученых объединяет уникальные рентгеновские эксперименты с новейшими компьютерными симуляторами, чтобы помочь инженерам аэрокосмических и оборонных компаний сэкономить время и деньги.

Рентгеновские лучи открывают двери

Процесс начинается с усовершенствованного источника фотонов (APS) Аргонны, который производит сверхъяркие рентгеновские лучи; они более чем в миллион раз ярче, чем в кабинете стоматолога. Используя рентгеновский луч 7-BM на APS, инженеры Брэндон Сфорцо, Алан Кастенгрен и Крис Пауэлл изучают сталь топливной форсунки двигателя с помощью этого совершенного трехмерного микроскопа, который отличает возможности Аргонны от других.

«Визуализация сквозь сталь с такими деталями невозможна с помощью каких-либо других диагностических методов», — сказал Притвиш Кунду, аэрокосмический инженер из Аргонна, который разрабатывает прогностические компьютерные модели, полученные в результате экспериментов в APS, офисе научного центра Министерства энергетики США.

Сфорцо соглашается. «Если у вас нет такой яркости, как у нас, вы не сможете увидеть, что происходит внутри этих устройств», — сказал он. «Никто больше не исследует динамику жидкости в соответствующих условиях с помощью источника света на основе ускорителя (рентгеновские лучи высокой яркости APS), как мы».

Еще в 2019 году команда исследовала гидродинамику в газотурбинном двигателе и обнаружила поведение, которое удивило Сфорцо и его коллег. «Мы могли видеть, как брызги жидкости оказывались в неожиданных местах.”

Эти типы откровений, описанные в новой статье, помогают ученым понять фундаментальную физику, которая, в конечном итоге, влияет на характеристики двигателя, тягу и выбросы. Они также дают таким ученым, как Кунду, которые вводят эту информацию в суперкомпьютеры лаборатории, строительные блоки, известные как граничные условия, которые позволяют моделировать с высокой точностью. Они открывают множество дверей для исследования.

Начало новой эры дизайна

Граничные условия — это подробные параметры, которые действуют как ограждения; с правильными граничными условиями ученые могут создавать модели, которые предсказывают множество характеристик двигателя, включая давление, температуру, массу, скорость и так далее, которые могут быть неизмеримы во время экспериментов.

«Используя правильные модели прогнозирования, мы можем значительно сократить затраты на тестирование и разработку», — сказал Кунду.

Стремление сократить время и затраты набирает обороты. В то время как инженерия процветает на высокоточных 3D-моделях, эти модели часто месяцами работают на суперкомпьютерах — дефицитный ресурс для большинства предприятий.

Сибенду Сом и его исследовательская группа обсуждают проблемы балансирования понимания компьютерного моделирования с данными из реального опыта. Команда стоит перед суперкомпьютером Mira в Аргонне.(Изображение Аргоннской национальной лаборатории.)

Чтобы решить эту задачу, Кунду вместе с Опеолувой Овоейле и Пинаки Пал в настоящее время исследуют тип искусственного интеллекта, известный как глубокие нейронные сети, который помогает компьютерам находить закономерности в больших и сложных наборах данных. Они уже разработали нейросетевые алгоритмы, которые значительно сокращают время, необходимое для оптимизации моделей; уравнения также помогают ученым понять хаотическую внутреннюю работу двигателей внутреннего сгорания.

«В двигателе так много параметров — человеческий разум не может анализировать 10-мерное пространство», — сказал Кунду.

Используя высокопроизводительные компьютеры Argonne Blues и Bebop, Кунду и Сибенду Сом, менеджер группы мультифизических вычислений лаборатории, недавно создали высокоточную модель, которая измеряет поведение двух различных реактивных топлив в секции камеры сгорания газотурбинного двигателя. .

Их открытие? Как показано в исследовании 2018 года, вычислительные модели смогли предсказать тенденции «выброса обедненной смеси» — состояния, при котором пламя газотурбинного двигателя разбрызгивается в ответ на меньшее количество топлива.

В другом исследовании Пал в сотрудничестве с Исследовательской лабораторией ВВС разработал моделирование с высокой точностью для двигателей с вращательной детонацией (RDE). Эти инструменты помогут инженерам ускорить разработку RDE, которые потенциально могут обеспечить сверхзвуковые и гиперзвуковые полеты в будущем.

Скорость искривления вперед

Команда Кунду и Сома в настоящее время работает с НАСА в Лэнгли над моделированием сверхзвукового горения и добавлением некоторых лабораторных моделей в код вычислительной гидродинамики космического агентства, известный как VULCAN.

В APS Сфорцо, Кастенгрен и Пауэлл стремятся наблюдать за поведением топлива сразу после его выхода из форсунки. «Мы надеемся перейти к более подходящим условиям двигателя — более высокому давлению, более высоким температурам, более подходящим жидкостям», — сказал Сфорцо.

Тем временем Кунду ждет результатов экспериментов. «Если мы сможем охарактеризовать диаметр и скорость капель топлива еще ближе к соплу, точность прогнозов наших моделей значительно возрастет», — сказал он.

Управление энергоэффективности и возобновляемых источников энергии Министерства энергетики США, Управление автомобильных технологий финансирует программу исследования распыления топлива, относящуюся к непосредственному впрыску бензина и дизельного топлива.