Физика турбореактивного двигателя 

Нужно поддать жидкого!

@@zoom5708 тушите свет!

Кофэ выпить не забудем! Жидкого давать мы будем!

Топим за безопасность!

Здесь и профессионалы есть)

Спасибо Вам большое за такой познавательный комментарий! Дай Бог Вам здоровья!

@@dimachet5775 наверное правильнее сказать "да продлит вашу жизнь наука"...

Благодарю

А на чем в основном теряется КПД турбореактивного двигателя?

@@НиколайБелый-ъ2я Тепло отработанных газов уносит много энергии и аэродинамические сопротивления с механическими потерями.

Спасибо. Вы ответили на тот ворос, ради которого я и смотрел этот горе-ролик. Я правильно понимаю, что расширение сечения двигателя в области кемеры сгорания должно компенисировать работу газа при сгорании топлива? Иначе при постоянном сечении нагретый за счет горения газ поднимал бы давление в этом сечении выше, чем входящий из компрессора?

@@grygory146 На самом деле все гораздо сложнее, конечно, чем простое объяснение, написанное мною. Но в целом вы правы, что сгорание топлива за счет повышения температуры увеличивает давление. В дальнейшем, газ совершает работу на турбинах и теряет давление. В том же турбовальном двигателе, который применяется на вертолетах, как Андрей правильно сказал, уже даже сопла не участвуют в создании тяги, а просто через них удаляются процессы горения. Их даже соплами называть не правильно.

В СГАУ хорошие преподаватели были ;) правда я на ракетные учился, мне ближе ракетные )

@@oldneor Можно наверное сказать, что сжигание топлива значительно увеличивает объем газа, находящегося при условно постоянном высоком давлении, которого с лихвой начинает хватать и для вращения компрессора посредством турбины и для совершения полезной работы.

@@oldneor Я понимаю, что это упращенная модель для общего понимания процесса. Мне как обывателю достаточно, я расчитывать турбореактивные двигатели не собираюсь. Еще один момент. Я правильно понимаю? Т.е. на выходе из камеры сгорания мы получаем газ с давлением не более чем на выходе компрессора и значительно большим объемом за счет теплоты сгорания топлива? В камере сгорания турбореактивного двигателя происходит изобарный процесс работы газа?

в компрессор упираеся воздух

диаметр рабочих колёс компрессора уменьшается ради уменшения объёма сжимаемого воздуха, а не ради температуры воздуха! когда температура и давление увеличивается местная звуковая скорость тоже увеличивается. волновой кризис ни причём к уменьшении диаметра колёс компрессора.

@@chichomancho1791 для уменьшения объема увеличивается внутренний диаметр рабочих колес, наружный можно увеличивать с одновременным пропорциональным увеличением внутреннего диаметра. Однако каждое колесо компрессора является нагнетающим, потому давление перед колесом ниже, чем после него, а это означает, что имеет место разряжение в зоне максимального радиуса, потому и местная скорость звука там меньше

@@tech_eng перед колесом температура и давление такие что местная звуковая скорость намного превосходит локальные линейные скорости потоков в по профилю лопаток или в периферии рабочего колёса. не путайте работы компрессора и турбины!

@@schetnikov читай внимательно контекст написанного, на дурацких вопросов не отвечаю.

@@chichomancho1791 понабегут школьники в комментарии... )

Даём жидкого

Топим за безопасность!

Это была первая мысль, когда увидел уведомление о этом ролике 😂😂😂

и не забываем экономить метал ;)

О работе микро-реактивного двигателя!

А ещё формулы не отпугивают, если их грамотно и доступно объяснять, с чем ведущии этого канала прекрасно справляются.

@@schetnikov диски маха повторим?)))

@@schetnikov очень стало интересно. Просто из-за своего принципа работы, прямоточный двигатель не может быть дозвуковым

@@schetnikov ого, теперь очень интересно видео с разбором таких двигателей!)

@@schetnikov формула интересная в ролике! заодно можно раскрыть ошибку многих "мыслителей по аналогиям", которые неправильно представляют себе работу ионных (и прочих реактивных) двигателей в космосе... а именно они забывают, что входящего потока-то там нет )))) + забывают про инерцию, что уже не просто странно, а смешно

Он не силён в теории. От слова совсем.

@@hotrodmobile если посмотреть, какие чертежи он бахает, то я б так не сказал. Возможно в образ это просто не входит. Подача была бы иной.

Мне все равно не понятно. Из ваших рассуждений получается, что давление в камере сгорания должно быть не больше, чем на выходе из компрессора. Иначе бы давление в камере сгорания выдавило газы в направлении компрессора. Тогда на что идет энергия сгоревшего топлива, за счет чего разгоняется входящий воздух? Собственно ради ответа на этот вопрос и смотрел видио. Но ведущий поступил некрасиво и самое важное не рассказал ради сбора комментариев под видио. Не к лицу преподавателю грязные приемчики малолетних блохеров. Заслуженный дизлайк под видио. Мой первый на этом канале. Надеюсь последний.

Подача топлива в камеру сгорания гту в три и более раза выше чем в компрессоре плюс скорость потока на входе в камеру сгорания увеличивается а давление падает и т.д

@@grygory146 , между компрессором и камерой сгорания находится диффузор (на схеме не показали), в котором воздух сперва уплотняется, а сразу за ним происходит его расширение, где поток теряет давление, но по закону Бернулли увеличивает скорость. В камере сгорания воздух нагревается, набирая ещё больше энергии и давит на лопатки турбины, раскручивая её. Так как турбина сидит на одном валу с компрессором, часть этой энергии расходуется на его вращение, а остальная энергия делает полезную работу вращая например винт самолёта, вертолета или любую другую нагрузку. Так как перед диффузором давление выше чем за ним, воздух не будет выдавливаться назад в компрессор. Кроме того, для предовращения противотока газов на двигателе устанавливаются противопомпажные трубы, которые сбрасывют избыточное давление.

@@alexeysever6907 , три раза перечитал первую часть вашего сообщения, но так и не понял зачем вы собираетесь подавать топливо на компрессор. Это так же безумно как лить топливо на маховик ДВС.

@@Jimmy_two_shots ...чем давление воздуха в компрессоре... судя по вашему комментарию выше вы поняли о чем я

@@СергейДеменков-л1х у турбины, как по мне, лопатки расположены под другим углом нежели у компрессора, вот и получается что легче турбину прокрутить чем компрессор остановить.

@@ПавелК-о3м на самом деле компрессор и турбина работают по-разному. Перед турбиной стоит сопловой аппарат, который понижает давление газа придавая ему высокую скорость, и уже этот высокоскоростной поток крутит турбину. Лопатки турбины не расширяют проходящий газ, а лишь перенаправляют его, а так как лопатки убегают от направления движения газа, то газ останавливается передавая свою кинетическую энергию лопаткам турбины. А вот лопатки компрессора работают по принципу крыла, создавая повышенное давление под собой.

@@lesindorf-904videos ровно по той-же причине по которой в поршневом двигателе на такте расширения поршень пересиливает поршни на всех остальных тактах. А именно дело в том, что расширение более горячего газа дает больше механической энергии чем требуется для сжатия более холодного.

@@lesindorf-904videos со стороны соплового аппарата давление ниже чем со стороны компрессора, так что они летят в сопловой аппарат =) Так получается из-за того, что при замедлении потока давление на выходе компрессора возрастает, а давление на входе СА снижается, таким образом поток движется как надо, если только его скорость не снижается настолько, что угол атаки лопаток не становится слишком высок. В этом случае происходит срыв потока - помпаж компрессора, и газ вылетает через компрессор назад.

По моему, тяга раскаленными газами создается по той причине, что их скорость очень большая, значит давление маленькое по сравнению с атмосферным давлением. Значит эта разность давлений и создает тягу реактивного двигателя.

Наверное всё таки упирается в камеру сгорания? Так же как и рабочее тело в поршневом двигателе отталкивает поршень от камеры сгорания

Оказывается всё гениально просто

Иногда идёт в обратную сторону. Помпаж называется. Не приятная ситуация для летунов. Вплоть до разрушения двигателя.

Не умничать тут собрался, просто интересно Недавно читал, что диффузор стоящий на входе в КС, уменьшает скорость, при этом температура и давление остаются прежними Объясни физику, почему если давление на входе в КС и после него будут равны, воздух пойдет в обратку?

@@alexanderbogdanov1864 Срыв потока на лопатках. Даже убогая педевикия об этом знает. Есть методы борьбы с этим, но увы и ах не всегда работает. Чаще всего проявляется при засосе курицы при взлëте. И беда в том, что именно в режиме TOGO эти защиты, чаще всего, отключаются по вполне понятным причинам. Дальше всë от экипажа зависит.

@@alexanderbogdanov1864. Диффузор перед камерой сгорания действительно стоит. Нужен он для уменьшения скорости потока до скорости, при которой не будет сдувания пламени. Также снижается температура и давление. В самой камере сгорания температура растёт за счёт сгорания ТВС, а давление растёт за счёт роста температуры. Если посмотреть на график изменения параметров потока любого газотурбинного двигателя, это можно там увидеть. Также там можно увидеть, что давление на выходе из камеры сгорания несколько меньше давления на выходе из компрессора. Это следует из назначения этих узлов. Компрессор - для сжатия, камера сгорания - для нагрева. Поэтому камера сгорания никогда не переплюнет компрессор по давлению. Но возникает вопрос: почему газовый поток не идёт в обратку в самой камере сгорания, ведь давление на выходе больше давления на входе? А в компрессоре почему не идёт в обратку (не берём во внимание помпаж)? Там вообще давление на выходе превышает входное в десятки раз. Для этого существуют некоторые конструктивные решения. Например, в компрессоре применяются лабиринтные и контактно-кольцевые уплотнения. Они служат для предотвращения перетекания воздуха из области повышенного давления в область с пониженным. Возможно и в камере сгорания есть какие-то технические решения этой проблемы. Не готов сейчас сказать, подзабыл. Может ответ кроется в графике изменения параметров потока. В любом случае, в физике я не очень силён. Я больше по техническому исполнению

Логичное замечание. Это называют тепловым давлением, если мне не изменяет память. Для предотвращения расширения газа в сторону компрессора при запуске ротор двигателя предварительно раскручивают от стартера. Создают проток воздуха через двигатель. Затем подают керосин через форсунки. Далее ротор раскручивается и стартером и начавшей работать турбиной. Потом стартер отключается и двигатель выходит на режим малого газа. Это тепловое давление не очень большое. Порядка 5-ти процентов. И оно в принципе тоже участвует в создании тяги. Приблизительно так насчёт того, как это происходит в камере сгорания. На самом деле там очень много сложностей.

По-разному тяга зависит от скорости для разных типов: для винта тяга примерно обратно пропорциональна скорости, т.к. получается примерно постоянная мощность. Для одноконтурного турбореактивного без форсажа с дозвуковым соплом тяга почти постоянна (с небольшим провалом на средних скоростях и резким падением на сверхзвуковой скорости самолета), т.е. мощность в основном растет со скоростью. С форсажом и сверхзвуковым соплом тяга и мощность сильно растут и на сверхзвуке. На большом сверхзвуке компрессор и турбины уже не нужны, т.к. сжатие в воздухозаборнике уже обеспечивает хорошие параметры цикла. Ну а сильно двухконтурные/турбовентиляторные занимают промежуточное положение между турбореактивными и винтовыми. Экономичнее на малых скоростях, дают бОльшую тягу на месте и на взлете, но имеют зависящую от степени двухконтурности спадающую зависимость тяги от скорости.

"Зачем вертолёту такой большой винт" ru-vid.com/video/%D0%B2%D0%B8%D0%B4%D0%B5%D0%BE-7F6H04-eT88.html

@@lesindorf-904videos, так наоборот же. Компрессор спереди создаёт подпор. А турбина сзади. Её и раскручивают продукты сгорания. Они вылетают назад..

Чё то стремно летать с исключениями.

@@velodanc а с ними никто не летает: на двигателях, примыкающих к фюзеляжу, устанавливаются специальные отбойники пограничного слоя, а двигатели на крыло или пилоне устанавливаются по углом к оси фюзеляжа таким образом, что критический угол атаки двигателя значительно выше критического угла атаки крыла. Таким образом когда двигатель выходит на критический угол атаки, самолет уже глубоко в штопоре и двигатель ему не уже поможет))

@@lesindorf-904videos Я думал вполне очевидно, что поток испытывает меньше сопротивление двигаясь по основному потоку, а не против его, а основной поток создается компрессором, а значит при равных давлениях газу легче двигаться туда, где меньше сопротивление, то есть на направляющий аппарат турбины

написал: "Турбореактивный двигатель работает по циклу с постоянным давлением, то есть давление что на входе в камеру сгорания, что на выходе из нее постоянно, изменяется только сечение каналов, потому газы из камеры сгорания и не прорываются вперед." -- Давление на входе и выходе из камеры сгорания меняется с например с оборотами двигателя(ну или массы топлива сжигаемого в камере сгорания), а так-же может зависить от высоты полёта(т.е. от температуры или плотности воздуха), именно по этой причине существуют компрессоры низкого и высокого давления. -- Ну и сечения каналов тоже не объясняют причины по которым газы из камеры сгорания не попадают в компрессор, то как это объясняется принцепом Бернулли.

написал: "Исключение случается когда на входе в компрессор возникает недостаток воздуха из-за слишком большого угла атаки самолета, либо срыва потока с элементов конструкции. Тогда возникает помпаж и двигатель останавливается." -- Двигатель не останавливается по причине того, что у двигателя есть компрессор, который продолжает принудительно всасывать воздух, вот вам пример: ru-vid.com/video/%D0%B2%D0%B8%D0%B4%D0%B5%D0%BE-vqy5gySgkSg.htmlsi=cZ3rSX9zSdLgDmX3

Здесь говорилось о том, что воздух нагревается в цилиндре в процессе сжатия. Но есть и другой нагрев - перед цилиндром. Его используют не всегда. Бывает, что воздух и охлаждают, чтобы побольше его загнать в цилиндр.

@@АндрейКриворак , что кем говорилось - смотрите сами, вы не автор, чтобы отвечать за него. Я слышал, понял и высказал. Вы не поняли разницы между сказанным "нагревают" (т.е. целенаправленно) и фактическим "нагревается" (т.е. не нарочно))

Нагрев при сжатии - это таки целевой эффект. Т.е. если с ним бороться путём охлаждения (или просто в силу неизбежных факторов - банальных потерь тепла в стенки цилиндра, головки, поршня, клапаны), мы теряем и результирующую температуру сгорания, и давление в цилиндре - а значит, и механическую мощность на выходе. Именно размахом температур при сжатии и расширении мы достигаем искомой разницы температур на входе и на выходе правильным образом.Т.е. там, в "школьной термодинамике", если что, речь не о разнице температур в начале и конце сгорания, а о разнице температур в начале и конце сжатия и расширения (без сгорания/подогрева/охлаждения, только с подводом или отбором механической работы). Как раз сам процесс подогрева в идеале (для достижения максимального КПД) должен происходить полностью уже при максимальной температуре, поскольку только так мы можем минимизировать прирост энтропии. Когда мы начинаем подогревать относительно холодный воздух горячей химической реакцией (или просто сильно более горячим нагревателем), мы нагоняем много энтропии (а значит, теряем в КПД). Чтобы минимизировать прирост энтропии при подогреве, нужно заранее (до начала подвода тепла, напр. сгорания) поднять температуру рабочего тела по возможности ближе к температуре нагревателя. Охлаждение наддувочного воздуха в высоконаддувных поршневых двигателях - это скорее вынужденное решение (при этом охлаждении опять же идёт большой прирост энтропии) во избежание перегрева наиболее критичных частей двигателя (само по себе запихивание большего количества кислорода можно было бы осуществить просто ещё большим повышением давления наддува - но там начинаются чисто конструкционные проблемы с температурами).

@@tomankt , вы совершенно не знакомы с термодинамикой, поэтому несете галиматью (извините за прямоту). Для расчета работы тепловой машины в формуле применяется РАЗНОСТЬ ТЕМПЕРАТУР рабочего тела в начале цикла и в конце. Разность, а не одна только первоначальная температура. Пойдите в институт, пройдите курс термодинамики, сдайте экзамен, а потом поговорим.

@@tomankt , вы о чем, об абстрактном? Здесь конкретный ролик про конкретную машину - ТРД - гоаорится. И воздух в ТРД не нагревают, а сжимают для того, чтобы как можно больше закачать в камеру сгорания (КС) рабочего тела, и с ним - кислорода. Нагрев воздуха при этом являетмя вредным, паразитным эффеетом, потому что нагрев еще более повышает давление, не позволяя закачать больше РТ (рабочего тела) - т.к. давление ограничено прочностью конструкции, а увеличение прочности ведет к утяжелению ТРД. Ваще, что вы знаете в проектировании ТРД, чтобы рассуждать? Хотя, это относится и к ПД (поршневым дв)) - принципы работы тепловой машины универсальны.

@@lesindorf-904videos нет, тут его мотивация понятна - он байтит на коментарии, и делает это успешно для целевой аудитории. А аудитория реально грамотная, и всегда можно найти нормальные объяснения, которые потом наглядно разжёвываются в следующих видео. Таким образом на канале больше активности, она регулярна, и есть интерактив. Специфика платформы, на которой происходит распространение материала.

@Владимир Бондарь не особо. Статистических данных слишком мало

Правильно. На то он и упорный подшипник чтоб упираться. А всякие компрессоры с лопатками - это вспомогательные элементы.

А где шутка про помпаж? Не верю!

Помпаж - это совсем совсем другое! Запирается компрессор и воздух не может продвигаться по контуру ( происходит из-за срыва потока воздуха на лопатках, например при запуске двигателя или попадания крупного постороннего предмета) . Для этого существуют : клапана перепуска ваздуха, ленты перепуска, или поворотные лопатки. Если знакомы с треугольником скоростей, то все поймёте, если нет - обращайтесь!

@@МихаилСотников-н7п ГДЕ шутка про ПОМПАЖ?

Я думаю там еще и разница давлений присудствует

@@s-klass7619 естественно, что компрессор создаёт разницу давления. Это его прямое предназначение.

"Активная" турбина или "реактивная" турбина? Меня так учили.

@@ИзяШнобельман Или так!

На самом деле воздух в компрессоре раскаляется до 450гр.Цельсия за счет сжатия.

А! Понял!!!! Газы упираются в крыльчатку компрессора или турбины. Не знаю как правильно назвать

@@СашаРябчик-й2с -- Упираются в диффузор, который находится между компрессором и камерой сгорания, и с одной стороны понижает скорость потока, а с другой повышает давление потока в соответствии с принцепом Бернулли, и именно в диффузоре перед самым входом в камеру сгорания самое высокое давление в двигателе.

это в 1ую очередь намек на энергию связей. Т.е., что будет при ослаблении энергии связей?

@@schetnikov А вот в том-то и дело, что тема-то довольно любопытная. На стыке фундаментальной физики и электротехники. У Джона Хатчисона были свои наработки (т.н. "эффект Хатчисона") ru-vid.com/video/%D0%B2%D0%B8%D0%B4%D0%B5%D0%BE-pPYCKySAePQ.html . Я с ним не знаком, опыты его не проверял. Но очень похоже, что ему просто удалось подстроить резонансную частоту...

Я бы все же не согласился. Можно по аналогии взять паровую турбину. У паровой турбины также есть несколько ступеней давления, но для расширения пара, а здесь та же конструкция компрессора, но для несколько ступеней сжатия. И там, и там есть статорные(неподвижные) крыльчатки, как вы говорите для сжатия воздуха, но думаю правильнее говорить для изменения направления вектора скорости.

т.е. если воздух не сжимать, то кпд падает? мне кажется, в двс сжатие никак на кпд не влияет, потому что на сжатие тоже уходит энергия. но так ли это и в турбореактивных двигателях? не знаю

@@ernest-ru он имеет ввиду, что без сжатия кпд сильно упадёт

@@ernest-ru Да, думаю решений существует много, я в этих вопросах не очень силен, но немного поумничаю... Я в общих чертах размышляю так: есть компрессор для сжатие воздуха и есть турбина, которая отбирает кинетическую энергию от выхлопов двигателя для работы компрессора, а может и для винта. В компрессоре главная проблема, чтобы от разницы давления не погнулись и не перегрелись лопатки, если мы сразу в один этап захотим сжать воздух в 40-к раз. Разница давления равна давлению после лопатки минус давления перед лопаткой. Поэтому ставят несколько камер с лопатками, то есть сжатие с увеличением давления не в 40-к раз, а например в несколько раз. После каждой камеры давления увеличивается на некоторую дельта P и после нескольких камер получим 40-кратное увеличение давления без повреждений и перегрева лопаток. В турбине после камеры сгорания главная задача максимально отобрать кинетическую энергию не повредив(не перегрев от резкого торможения потока) лопатки. Это возможно при линейной скорости лопаток равной половине скорости потока. Но скорость расширения(перехода их потенциальной энергии в кинетическую) уходящих газов зависит тоже от разницы давления. Если все давления газов расширить в одной камеры от давления в камере сгорания до давления воздуха на выходе двигателя, то скорость потока точно повредит лопатки. Поэтому тоже несколько камер, то есть несколько ступеней давления, то есть расширение в несколько этапов при которых обороты турбины безопасны для подшипников.

А самолёт тогда чем толкают эти газы?

К сожалению, такое неправильное изображение газовоздушного тракта весьма распространено в литературе для неспециалистов. Сам с детства встречал только такую схему и только позже увидел правильную.

Более того, если по такой схеме ТРД ещё можно понять принцип его работы, то подобное изображение прямоточника полностью сбивает с толку, не давая правильного понимания о принципе его работы. Неудивительно - прямоточник с таким сечением просто неработоспособен.