Mikro-Turbojet-Triebwerk. Strahltriebwerk selber bauen

Artikel darüber, wie tun Düsentriebwerk ihr Hände.

Beachtung! Der Bau eines eigenen Düsentriebwerks kann gefährlich sein. Wir empfehlen dringend, dass Sie alle notwendigen Vorsichtsmaßnahmen treffen, wenn Sie damit arbeiten unter dem Baum und beim Umgang mit Werkzeugen äußerste Vorsicht walten lassen. BEIM hausgemacht extreme Mengen potentieller und kinetischer Energie (explosive Treibmittel und bewegliche Teile) sind enthalten, die während des Betriebs eines Gasturbinentriebwerks schwere Verletzungen verursachen können. Lassen Sie bei Arbeiten an Motor und Maschine stets Vorsicht und Umsicht walten und tragen Sie einen geeigneten Augen- und Gehörschutz. Der Autor ist nicht verantwortlich für die Verwendung oder Fehlinterpretation der in diesem Artikel enthaltenen Informationen.

Schritt 1: Arbeiten am grundlegenden Design des Motors

Beginnen wir den Motormontageprozess mit der 3D-Modellierung. Die CNC-Fertigung von Teilen vereinfacht den Montageprozess erheblich und reduziert die Anzahl der Stunden, die für die Montage von Teilen aufgewendet werden. Der Hauptvorteil der Verwendung von 3D-Prozessen ist die Möglichkeit zu sehen, wie Teile miteinander interagieren, bevor sie hergestellt werden.

Wenn Sie eine funktionierende Engine erstellen möchten, registrieren Sie sich unbedingt in den entsprechenden Foren. Schließlich wird ein Unternehmen mit Gleichgesinnten den Herstellungsprozess erheblich beschleunigen hausgemacht und die Chancen auf ein erfolgreiches Ergebnis deutlich erhöhen.

Schritt 2:

Vorsicht bei der Wahl eines Turboladers! Sie möchten einen großen "Turbo" mit einer einzelnen (nicht geteilten) Turbine. Je größer der Turbolader, desto größer der Schub des fertigen Triebwerks. Ich mag Turbinen von großen Dieselmotoren.

Dabei kommt es in der Regel nicht so sehr auf die Größe der gesamten Turbine an, sondern auf die Größe des Induktors. Der Induktor ist der sichtbare Bereich der Verdichterschaufeln.

Der Turbolader auf dem Bild ist ein Cummins ST-50 von einem großen 18-Rad-LKW.

Schritt 3: Berechnen Sie die Größe der Brennkammer

Im Schritt gegeben kurze Beschreibungen Prinzipien des Triebwerksbetriebs und zeigt das Prinzip, nach dem die Abmessungen der Brennkammer (CC) berechnet werden, die für ein Strahltriebwerk hergestellt werden müssen.

Druckluft (vom Kompressor) tritt in die Brennkammer (CC) ein, die sich mit Kraftstoff vermischt und entzündet. Die "heißen Gase" treten durch die Rückseite des CS aus und strömen über die Schaufeln der Turbine, wo sie den Gasen Energie entziehen und sie in Rotationsenergie der Welle umwandeln. Diese Welle dreht den Kompressor, der an einem anderen Rad befestigt ist, das die meisten Abgase entfernt. Jegliche zusätzliche Energie, die aus dem Prozess des Passierens von Gasen verbleibt, erzeugt Turbinenschub. Einfach genug, aber es ist tatsächlich ein bisschen schwierig, alles aufzubauen und erfolgreich zum Laufen zu bringen.

Die Brennkammer besteht aus einem großen Stück Stahlrohr mit Kappen an beiden Enden. Im Inneren des COP ist ein Diffusor installiert. Der Diffusor ist ein Rohr, das aus einem Rohr mit kleinerem Durchmesser besteht, das durch den gesamten CS verläuft und viele gebohrte Löcher hat. Durch die Löcher kann Druckluft in das Arbeitsvolumen eintreten und sich mit dem Kraftstoff vermischen. Nachdem ein Brand aufgetreten ist, reduziert der Diffusor die Temperatur des Luftstroms, der mit den Turbinenschaufeln in Kontakt kommt.

Um die Diffusorabmessungen zu berechnen, verdoppeln Sie einfach den Durchmesser des Turboladerinduktors. Multiplizieren Sie den Durchmesser des Induktors mit 6 und Sie erhalten die Länge des Diffusors. Während das Kompressorrad einen Durchmesser von 12 oder 15 cm haben kann, ist der Induktor viel kleiner. Der Induktor der Turbinen (Modelle ST-50 und BT-50) hat einen Durchmesser von 7,6 cm, sodass der Diffusor folgende Abmessungen hat: 15 cm Durchmesser und 45 cm Länge. Da ich den CV etwas kleiner machen wollte, habe ich mich für einen 12 cm Diffusor mit einer Länge von 25 cm entschieden, diesen Durchmesser habe ich vor allem deshalb gewählt, weil die Abmessungen des Rohres den Abmessungen des Auspuffrohres eines Diesel-LKWs entsprechen .

Da sich der Diffusor innerhalb des CC befinden wird, empfehle ich, als Ausgangspunkt einen Mindestfreiraum von 2,5 cm um den Diffusor herum anzunehmen. In meinem Fall habe ich den 20 cm Durchmesser des KS gewählt, weil er in die vorgegebenen Parameter passt. Die lichte Weite beträgt 3,8 cm.

Jetzt haben Sie ungefähre Abmessungen, die bereits bei der Herstellung eines Strahltriebwerks verwendet werden können. Zusammen mit den Endkappen und Einspritzdüsen bilden diese Teile zusammen die Brennkammer.

Schritt 4: Vorbereiten der KC-Endringe

Befestigen Sie die Endringe mit Schrauben. Mit diesem Ring wird der Diffusor in der Mitte der Kamera gehalten.

Der Außendurchmesser der Ringe beträgt 20 cm und die Innendurchmesser 12 cm bzw. 0,08 cm. Der zusätzliche Platz (0,08 cm) erleichtert die Installation des Diffusors und wirkt auch als Puffer, um die Ausdehnung des Diffusors (bei Erwärmung) zu begrenzen.

Ringe sind aus 6 mm Stahlblech gefertigt. Die Dicke von 6 mm ermöglicht es Ihnen, die Ringe zuverlässig zu schweißen und bereitzustellen stabiles Fundament zum Anbringen von Endkappen.

12 am Umfang der Ringe angeordnete Schraubenlöcher sorgen für einen sicheren Sitz bei der Montage der Endkappen. Muttern sollten auf die Rückseite der Löcher geschweißt werden, damit die Schrauben einfach direkt hineingeschraubt werden können. All dies wurde nur erfunden, weil der hintere Teil für den Schraubenschlüssel unzugänglich ist. Eine andere Möglichkeit besteht darin, die Fäden in den Löchern der Ringe zu schneiden.

Schritt 5: Schweißen Sie die Endringe

Zuerst müssen Sie den Korpus auf die gewünschte Länge kürzen und alles richtig ausrichten.

Beginnen wir damit, ein großes Blatt Zeichenpapier um ein Stahlrohr zu wickeln, sodass die Enden aufeinander treffen und das Papier stark gedehnt wird. Machen wir daraus einen Zylinder. Legen Sie das Papier auf ein Ende des Rohrs, sodass die Kanten des Rohrs und des Papierzylinders bündig sind. Stellen Sie sicher, dass genügend Platz vorhanden ist (um eine Markierung um das Rohr herum anzubringen), damit Sie das Metall bündig mit der Markierung schleifen können. Dies hilft dabei, ein Ende des Rohrs auszurichten.

Als nächstes sollten Sie die genauen Abmessungen der Brennkammer und des Diffusors messen. Von den zu verschweißenden Ringen unbedingt 12 mm abziehen. Da der RC 25 cm lang sein wird, sind 24,13 cm eine Überlegung wert Markieren Sie das Rohr und erstellen Sie mit dem Papier eine gute Schablone um das Rohr herum, wie Sie es zuvor getan haben.

Schneiden Sie den Überschuss mit einer Mühle ab. Machen Sie sich keine Sorgen um die Genauigkeit des Schnitts. Tatsächlich sollten Sie etwas Material zurücklassen und es später aufräumen.

Lassen Sie uns an beiden Enden des Rohrs eine Abschrägung machen (um eine gute Schweißnaht zu erhalten). Verwenden Sie die magnetischen Schweißklemmen, um die Ringe an den Rohrenden zu zentrieren und sicherzustellen, dass sie bündig mit dem Rohr abschließen. Greifen Sie die Ringe von 4 Seiten und lassen Sie sie abkühlen. Machen Sie eine Schweißnaht und wiederholen Sie die Vorgänge auf der anderen Seite. Überhitzen Sie das Metall nicht, um eine Verformung des Rings zu vermeiden.

Wenn beide Ringe geschweißt sind, verarbeiten Sie die Nähte. Dies ist optional, macht den CS jedoch ästhetisch ansprechender.

Schritt 6: Herstellung der Kappen

Um die Arbeit am COP abzuschließen, benötigen wir 2 Endkappen. Eine Kappe befindet sich an der Seite des Kraftstoffinjektors und die andere leitet die heißen Gase in die Turbine.

Machen wir 2 Platten mit dem gleichen Durchmesser wie die CS (in meinem Fall 20,32 cm). Bohren Sie 12 Löcher um den Umfang für die Schrauben und richten Sie sie mit den Löchern an den Endringen aus.

An der Injektorkappe müssen nur 2 Löcher gemacht werden. Einer ist für das Einspritzventil und der andere für die Zündkerze. Das Projekt verwendet 5 Düsen (eine in der Mitte und 4 um sie herum). Einzige Voraussetzung ist, dass die Injektoren so angeordnet sind, dass sie sich nach der Endmontage innerhalb des Diffusors befinden. Für unser Design bedeutet dies, dass sie in die Mitte des 12-cm-Kreises in der Mitte der Endkappe passen müssen. Wir bohren 12 mm Löcher zur Befestigung der Düsen. Etwas außerhalb der Mitte, um ein Loch für die Zündkerze hinzuzufügen. Das Loch muss für ein 14 mm x 1,25 mm Gewinde gebohrt werden, das zur Zündkerze passt. Das Design auf dem Bild hat 2 Kerzen (eine in Reserve, wenn die erste ausfällt).

Aus der Injektorkappe ragen Rohre heraus. Sie bestehen aus Rohren mit einem Durchmesser von 12 mm (Außendurchmesser) und 9,5 mm (Innendurchmesser). Sie werden auf eine Länge von 31 mm geschnitten, danach werden die Kanten abgeschrägt. An beiden Enden befindet sich ein 3-mm-Gewinde. Diese werden später mit 12-mm-Rohren zusammengeschweißt, die aus jeder Seite der Platte herausragen. Auf der einen Seite erfolgt die Kraftstoffversorgung und auf der anderen Seite werden die Injektoren eingeschraubt.

Um eine Abzugshaube herzustellen, müssen Sie ein Loch für "heiße Gase" schneiden. In meinem Fall wiederholen die Abmessungen die Abmessungen des Turbineneinlasses. Der kleine Flansch sollte auch die gleichen Abmessungen wie die offene Turbine haben, plus vier Schraubenlöcher, um ihn daran zu befestigen. Der Turbinenendflansch kann aus einem einfachen rechteckigen Kasten zusammengeschweißt werden, der zwischen ihnen verläuft.

Der Übergangsbogen sollte aus Stahlblech sein. Schweißen Sie die Teile zusammen. Es ist nötig dass Schweißnähte ging auf der Außenfläche. Dies ist notwendig, damit der Luftstrom keine Hindernisse hat und keine Turbulenzen innerhalb der Schweißnähte entstehen.

Schritt 7: Alles zusammenfügen

Beginnen Sie mit dem Anbringen des Flansches und der Stopfen (Auspuffkrümmer) am Turbo. Befestigen Sie dann den Brennkammerkörper und schließlich die Hauptkörperinjektorabdeckung. Wenn du alles richtig gemacht hast, dann dein Handwerk sollte wie das zweite Bild unten aussehen.

Es ist wichtig zu beachten, dass die Turbinen- und Verdichterteile relativ zueinander gedreht werden können, indem die Klemmen in der Mitte gelöst werden.

Basierend auf der Ausrichtung der Teile müssen Sie ein Rohr herstellen, das den Kompressorauslass mit dem Brennkammergehäuse verbindet. Dieses Rohr sollte den gleichen Durchmesser wie der Ausgang des Kompressors haben und eventuell mit einem Schlauchverbinder daran befestigt werden. Das andere Ende muss bündig mit der Brennkammer verbunden und nach dem Schneiden des Lochs verschweißt werden. Für meine Kamera verwende ich ein Stück gebogenes 9 cm Auspuffrohr. Die folgende Abbildung zeigt ein Verfahren zur Herstellung eines Rohrs, das die Geschwindigkeit des Luftstroms vor dem Eintritt in die Brennkammer verlangsamen soll.

Für den normalen Betrieb ist ein erhebliches Maß an Dichtigkeit erforderlich, überprüfen Sie die Schweißnähte.

Schritt 8: Herstellung des Diffusors

Der Diffusor lässt Luft in die Mitte der Brennkammer eintreten, während die Flamme an Ort und Stelle gehalten wird, so dass sie in Richtung der Turbine statt in Richtung des Kompressors austritt.

Löcher haben spezielle Namen und Funktionen (von links nach rechts). Die kleinen Löcher auf der linken Seite sind primär, die mittleren Löcher sind sekundär und die größten Löcher auf der rechten Seite sind tertiär.

• Die Hauptöffnungen führen Luft zu, die mit dem Kraftstoff vermischt wird.
• Sekundäre Öffnungen führen Luft zu, die den Verbrennungsprozess vervollständigt.
• Die Tertiärlöcher kühlen die Gase, bevor sie die Kammer verlassen, damit sie die Turbinenschaufeln nicht überhitzen.

Um den Bohrungsberechnungsprozess zu vereinfachen, finden Sie unten ein Tool, das die Arbeit für Sie erledigt.

Da unsere Brennkammer 25 cm lang ist, muss der Diffusor auf diese Länge gekürzt werden. Ich würde gerne vorschlagen, es fast 5 mm kürzer zu machen, um die Ausdehnung des Metalls beim Erhitzen zu ermöglichen. Der Diffusor kann immer noch in die Endringe geklemmt werden und darin "schwimmen".

Schritt 9:

Jetzt haben Sie Ihren Diffusor bereit, öffnen Sie das CC-Gehäuse und schieben Sie es zwischen die Ringe, bis es fest sitzt. Bringen Sie die Injektorkappe an und ziehen Sie die Schrauben fest.

Das Kraftstoffsystem muss eine Pumpe verwenden, die einen Hochdruckdurchfluss liefern kann (mindestens 75 l/h). Um Öl zu liefern, müssen Sie eine Pumpe verwenden, die einen Druck von 300 Eiben liefern kann. Pa bei einem Durchfluss von 10 l/h. Glücklicherweise kann für beide Zwecke der gleiche Pumpentyp verwendet werden. Mein Shurflo-Angebot Nr. 8000-643-236.

Ich präsentiere ein Diagramm für das Kraftstoffsystem und das Ölversorgungssystem für die Turbine.

Für einen zuverlässigen Betrieb des Systems empfehle ich die Verwendung eines geregelten Drucksystems mit dem Einbau eines Bypassventils. Dank ihm ist der Durchfluss, den die Pumpen pumpen, immer voll und nicht verbrauchte Flüssigkeit wird in den Tank zurückgeführt. Dieses System hilft, einen Gegendruck auf die Pumpe zu vermeiden (Erhöhung der Lebensdauer von Komponenten und Baugruppen). Das System funktioniert gleichermaßen gut für Kraftstoffsysteme und Ölversorgungssysteme. Für das Ölsystem müssen Sie einen Filter und einen Ölkühler installieren (beide werden in Reihe nach der Pumpe, aber vor dem Bypassventil installiert).

Achten Sie darauf, dass alle zur Turbine führenden Rohre aus „hartem Material“ bestehen. Die Verwendung flexibler Gummischläuche kann katastrophal sein.

Der Kraftstofftank kann beliebig groß sein und der Öltank muss mindestens 4 Liter fassen.

Ich habe Castrol vollsynthetisches Öl in meinem Ölsystem verwendet. Es hat einen viel höheren Flammpunkt und die niedrige Viskosität hilft der Turbine, sich zu drehen. Kühler müssen verwendet werden, um die Öltemperatur zu senken.

Was das Zündsystem betrifft, so gibt es im Internet genügend Informationen. Wie sie sagen, gibt es keinen Freund für Geschmack und Farbe.

Schritt 10:

Erhöhen Sie zunächst den Öldruck auf mindestens 30 MPa. Setzen Sie Ihre Kopfhörer auf und blasen Sie mit einem Gebläse Luft durch den Motor. Schalten Sie die Zündkreise ein und füllen Sie langsam Kraftstoff ein, indem Sie das Nadelventil am Kraftstoffsystem schließen, bis Sie ein „Plopp“ hören, wenn die Brennkammer zündet. Erhöhen Sie die Treibstoffzufuhr weiter und Sie werden das Dröhnen Ihres neuen Düsentriebwerks hören.

Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit

Cholodnij Maxim Vitaliyovych

National Aerospace University, benannt nach M. Y. Zhukovsky "Charkiv Aviation Institute"

Micro-GTE

7.1. Luft- und Raumfahrt

Zeichnungen, die von der Wettbewerbsleitung geändert wurden, können nach Ermessen des Experten in der Originalversion vorgelegt werden.

Einführung

Relevanz des Forschungsthemas. Die Miniaturisierung der Bordausrüstung, die Schaffung von Steuersystemen und eine Ziellast mit einer Masse von Hunderten von Gramm ermöglichen es, unbemannte Luftfahrzeuge (UAVs) mit einem Startgewicht von wenigen Kilogramm zu schaffen, die mit Satellitennavigations- und Funkkommunikationssystemen ausgestattet sind , mit der Fähigkeit, in fast jedem Gebiet der Welt als Teil des komplexen ferngesteuerten Luftfahrtsystems (DUAS) zu operieren.

Eines der wichtigsten Probleme bei der Erstellung von Allwetter-UAVs ist die Schaffung eines Antriebssystems (PS), das einerseits eine hohe Reisegeschwindigkeit des UAVs und andererseits einen ausreichenden Flug ermöglicht Dauer. Die Anforderungen an die Überwindung der Winddrift, den Flug bei Oberflächenturbulenzen und die Effizienz bei der Informationsbeschaffung legen die Notwendigkeit nahe, eine Reisefluggeschwindigkeit von M = 0,5 und eine Flugdauer von mindestens 30 Minuten sicherzustellen.

Angesichts des Rückgangs der Reynolds-Zahlen sowie der Zunahme der von der Strömung umspülten Fläche im Verhältnis zu Volumen und Masse mit abnehmenden physikalischen Abmessungen des Flugzeugs wird die Aufgabe, hohe Fluggeschwindigkeiten zu erreichen, durch eine überproportionale Zunahme erschwert der erforderliche Schub mit einer Verringerung der Dimension des UAV. Die Verwendung eines Luftstrahltriebwerks (AJE) als Antriebssystem eröffnet die Möglichkeit, Hbereitzustellen, ist jedoch für die Schaffung eines Mikro-AJE herkömmlicher Schemata mit einem Schub von bis zu 50-200 N geeignet Installation auf einem ultraleichten UAV, stößt auf erhebliche Schwierigkeiten, hauptsächlich im Zusammenhang mit einer großflächigen Degeneration des Arbeitsablaufs.

Daher scheint die Aufgabe der Schaffung einer Niedrigschub-WRRL (LTW) relevant zu sein.

Die Frage des Schaffens kleine Schubstrahltriebwerke auf Basis von Turbostrahltriebwerken sind in privaten Firmen tätig: Frankreich - Vibraye (JPX-t240 ...), Japan - Sophia-Precision (J-450 ...), Deutschland - JetCat (P-80 ... ), Österreich - Schneidtr-Sanchez (FD-3). Die Motoren der oben aufgeführten Firmen sind für Flugzeugmodelle bestimmt, werden aber offenbar mangels eines besseren in zivilen und militärischen unbemannten Flugzeugen eingesetzt.

Trotz der scheinbaren Einfachheit von Micro-GTE-Designs im Vergleich zu Full-Size-Designs ist ihre Herstellung auch mit Produktionsschwierigkeiten verbunden, da sie die gleichen grundlegenden Strukturelemente wie Full-Scale-Pendants enthalten: einen Kompressor, eine Düsenvorrichtung, a Turbine (mit einer Temperatur von über 700 Grad Celsius und Umfangsgeschwindigkeiten von 500 m/s).

Bei solch hohen Temperaturen und Umfangsgeschwindigkeiten können Bruchspannungen im Fußbereich der Schaufel 700 MPa und mehr erreichen. Daraus können wir eine einfache Schlussfolgerung ziehen: Für die Herstellung von Turbinen dieser WFD-Muster wurden hitzebeständige Stähle oder Legierungen verwendet - Analoga von heimischen Stählen: KhN62BMKTYU mit einem vorübergehenden Widerstand von 520-550 MPa bei einer Betriebstemperatur von 700 Grad Celsius, KhN50VMKTSR -540 MPa bei 900 Grad, was die hohen Endkosten der Fernbedienung bestimmt.

In unserem Land werden keine Gasturbinentriebwerke mit niedrigem Schub hergestellt, die für den Einbau in UAVs mit einem Startgewicht von bis zu 100 kg geeignet sind.

Forschungsziel war die Entwicklung einer Fernsteuerung für UAVs auf Basis von Mikro-Turbojet-Triebwerken.

Als Analogon wurde bei der Entwicklung ein Serienmotor von AMT-Olimpus mit einer Schubkraft von 230 N und einem Durchmesser von 130 mm gewählt.

Tisch. Eigenschaften des Motors des Autors und des seriellen Analogons

Aufgrund der hohen Kosten und Knappheit der oben genannten Stähle wurde entschieden, verfügbare Materialien zu verwenden und die maximalen Umfangsgeschwindigkeiten von 475 m/s (analog) auf 300 m/s zu reduzieren, was bei gleichem Mittelteil des PS unvermeidlich war Verringerung des Luftverbrauchs und infolgedessen bei gleicher Austrittsgeschwindigkeit aus der Düse - eine Verringerung des Frontalschubs.

In dem Bemühen, ein Triebwerk mit dem gleichen Frontalschub, aber niedrigeren Umfangsgeschwindigkeiten an der Peripherie der Turbinenschaufeln zu entwickeln, und basierend auf der Erfahrung bei der Herstellung von Gasturbinentriebwerken in Originalgröße mit einem Zentrifugalkompressor, fiel die Wahl auf ein Doppeltes -seitigen Zentrifugalkompressor (PPM), der eine Innovation in der Micro-GTE-Klasse darstellt. Diese Konstruktionslösung verdoppelt den Luftstrom, ohne den Diffusordurchmesser zu vergrößern.

Neuheit - besteht in einer neuen konstruktiv-technologischen Lösung, die es ermöglicht, die komplexeste Einheit eines Turbojet-Triebwerks mit einer Zellstoff- und Papierfabrik - einem Diffusor - maximal zu technologisieren und vollständig auf Schraub- und Schweißverbindungen zu verzichten (Abb. 3, 6).

Forschungsmethoden waren die numerische Simulation von Arbeitsprozessen in luftatmenden Flugzeugtriebwerken auf der Grundlage komplexer Modelle des Arbeitsprozesses und Tests im Originalmaßstab eines funktionierenden GTE-Musters.

Rotorbaugruppe: Kocher, Zweiwege-Zentrifugal-Turbokompressor, Welle, Turbine.

Turbine – aktiv-reaktiv axial einstufig mit einem Reaktivitätsgrad von 0,5.

Eine der Varianten der Scheibe wird vorgestellt, die Festigkeitsberechnung wurde mit dem CosmosWorks-Paket durchgeführt - Abb. neun.

Ein 3D-Modell der Turbinenbaugruppe ist in Bild 10 dargestellt. Einzelne Segmente des Schaufelkranzes sind sichtbar. Eines der drei Segmente ist dunkel hervorgehoben. Diese Gestaltung der Schaufelkrone erlaubt es, im Gegensatz zu einem Vollguss, die notwendigen Stähle in verschiedenen Belastungszonen einzusetzen, was Material spart. In den Übergangsbereichen des segmentierten Scheitels befinden sich Dehnungsfugen, die Vorspannungen in der Scheibe abbauen. Beim Gießen eines Segments treten aufgrund der geringeren relativen Dicken im Vergleich zu einer Vollscheibe nahezu keine Lunker auf. Ein solches Design der Turbine in einem Micro-GTE mit kleinem Schub wurde erstmals entwickelt.

Die technologische Ausrüstung, die bei der Herstellung des Motors verwendet wird, ist in Abb. 10-11. Die einzelnen Stadien der technologischen Prozesse sind in Abb. 1 dargestellt. dreizehn.

Kompressor - einstufiger Kreisel doppelseitig mit einem halboffenen Laufrad.

Einige Elemente technologischer Prozess Herstellung des Turboladers Abb. 15-18.

Die Brennkammer - Ringtyp, direkter Durchfluss. In Abb.19,20.

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Die Zahnradpumpe mit schwimmender Hülse verdient für sich genommen eine eigene Beschreibung, sie steht ihr in nichts nach industrielle Designs, das in der Automobilindustrie verwendet wird, bietet einen Druckabfall von bis zu 1 MPa bei einer Durchflussrate von nur 20 ml / s und einer Drehzahl von 12.000 U / min.

Brandversuche.

Umsetzung von Designlösungen. Gesamtansicht des entworfenen Mikro-GTE und seiner einzelnen Einheiten, die in den Figuren dargestellt sind. Alle Strukturelemente werden vom Autor des Artikels persönlich hergestellt.

Ergebnisse. Bisher erscheint der Einsatz von Micro-GTE bei Fahrzeugen ab etwa 100 kg Startgewicht am sinnvollsten. Mit einem Schub von 200-300 N können Mikro-GTEs hohe Unterschallfluggeschwindigkeiten für UAVs der leichten Klasse bieten. Vom Standpunkt der Massenvervollkommnung ist ein Antriebssystem mit einem kleinen Gasturbinentriebwerk attraktiv. Kurz spezifisches Gewicht micro-GTE ist bei kurzer Flugdauer (bis 30 Min.) besonders ausgeprägt. Wenn die Flugdauer auf 15-20 Minuten begrenzt ist. Basierend auf dem Micro-GTE kann ein hochmanövrierfähiges UAV mit einem Schub-zu-Gewicht-Verhältnis von mehr als 0,5 geschaffen werden.

Liste der verwendeten Quellen

ein. . Theorie der Flugmotoren. - Oborongis. –1958

2. . Numerische Modellierung thermophysikalischer Prozesse im Motorenbau. -Charkow, KhAI. –2005

3. , . Radial-Axial-Turbinen mit geringer Leistung. – Moskau, Maschgiz. –1963

4. . Luftmikroturbinen. - Moskau, Maschinenbau. –1970

5., Borovsky und Berechnung von Flüssigkrafteinheiten Raketentriebwerke. – Moskau, Maschinenbau. –1986

6. , . Prüfung von Flugzeugstrahltriebwerken. – Moskau, Maschinenbau. –1967

7. Artyomenko N. P. et al. Hydrostatische Lager von Rotoren von Hochgeschwindigkeitsmaschinen. -Charkow, Osnova. –1992

acht. . Theorie, Berechnung und Auslegung von Flugtriebwerken und Kraftwerken. – Moskau, Maschinenbau. –2003

neun. , . Berechnung von Flugtriebwerksturbinen. – Moskau, Maschinenbau. –1974

10. Hubschrauberkraftwerke // ed. . – Oborongiz, Moskau. –1959

11. Ernte- und Verarbeitungstechnologien in der Luft- und Raumfahrtproduktion Flugzeug// Lernprogramm, usw. - Charkow, KhAI. –1999

12. Die Konstruktion von Flugzeuggasturbinentriebwerken// ed. . – Moskau, Militärverlag. –1961

Viele Flugzeugtriebwerkskonstrukteure waren davon überzeugt, dass es auch theoretisch unmöglich sei, ein echtes Strahltriebwerk für Modellflugzeuge zu bauen. Trotzdem gibt es solche Triebwerke nicht nur, sondern fliegen seit mehr als zehn Jahren.

Alexander Grek

Die MiG-29 ist eines der beliebtesten Flugzeuge unter "Jet"-Flugzeugmodellbauern. Diese Liebe ist der hervorragenden Aerodynamik des Prototyps geschuldet.

Der weltweit komplexeste Bausatz für den Bau eines MiG-29-Jetmodells mit zwei Strahltriebwerken und einem hydraulischen Fahrwerkssystem wird von der deutschen Firma Composite-ARF hergestellt. Drei Jahre wurden für die Entwicklung und Verfeinerung des Modells aufgewendet. Der Preis des Sets ohne Motoren und Fernsteuerung beträgt 8.500 Euro. Die Genauigkeit der Modelle ist einfach fantastisch! Bis hin zur Skalierung der Kampfdüsen ist alles gewissenhaft nachgeahmt

Jetcat P-160: ein Serienmodell eines Turbojet-Flugzeugtriebwerks mit einem ablenkbaren Schubvektor und tatsächlich einem Schub von 16 kg

Ohne den Piloten in der Nähe könnte das Jet-Modell auf dem Foto leicht mit einem echten Flugzeug verwechselt werden.

Aufblasen des Pneumatiksystems des Flugzeugs

Wären da nicht die Koffer und Menschen auf der Landebahn, könnte man all dies mit einem Foto einer Flugzeugreihe auf der Rollbahn eines gewöhnlichen Flugplatzes verwechseln

Um ein Düsenflugzeug zu steuern, Ausrüstung mit die maximale Anzahl Kanäle. Viele Modellbauer entwerfen solche Konsolen selbst. Rekordhalter unter den seriellen Fernbedienungen - 14-Kanal Futaba

Eine Legende in der Welt des Jet-Modellbaus, ein Designer aus Deutschland, Peter Michel, wurde berühmt für die Erstellung von mehrmotorigen Turbojet-Modellen – Kopien großer Passagierflugzeuge: Concorde, Il-62, Boeing-747, Airbus A-380. Der Bau dieser teuren Flugmodelle wird entweder von Flugzeugherstellern oder Passagierfluggesellschaften finanziert.

Unsere Champions: das RUSJET-Team mit seinem Rekordflugzeug, das bei der Weltmeisterschaft 2007 Silber gewann

Die neueste supermanövrierfähige MiG-29OVT erstarrte auf der Landebahn und bewegte leicht die Düsen der Schubvektor-Triebwerke. Dann war das Pfeifen der Turbinen zu hören, und das Flugzeug begann, nachdem es sich geduckt hatte, einen schnellen Lauf über die Landebahn des Militärflugplatzes. Abheben - und er stieg wie eine Kerze in den Himmel, woraufhin er vor den bewundernden Zuschauern begann, Kunstflug zu drehen: Pugachevs Kobra, eine Glocke, ein doppelter Salto und andere, deren Namen noch nicht einmal erfunden wurden noch. Nach Abschluss des Programms landete der Jäger und rollte sanft zum besten Showpiloten Italiens, Sebastiano Silvestre. Erst jetzt wurde deutlich, dass das Leitwerk der MiG dem Piloten kaum bis zur Hüfte reicht.

Pioniere mit Feuerlöschern

Der Start der ersten Modell-Turbojet-Triebwerke, so Vitaly Robertus, ein Pionier dieser Technologie in Russland, erzählt uns, war wie eine kleine Leistung. Für den Start war unbedingt ein vierköpfiges Team erforderlich. Sie umringten das Modellflugzeug, der erste hielt eine Tauchflasche mit Druckluft in den Händen, die zweite - eine Flasche mit Haushaltsgas, die dritte - ein größerer Feuerlöscher und die vierte mit einem Bedienfeld war der Pilot selbst . Die Startsequenz war wie folgt. Zuerst wurde Druckluft auf das Laufrad des Kompressors geblasen und es auf 3000 U/min hochgedreht. Dann wurde Gas zugeführt und angezündet, wobei versucht wurde, eine stabile Verbrennung in den Brennkammern zu erreichen. Danach galt es, auf die Versorgung mit Kerosin umzustellen. Die Wahrscheinlichkeit eines erfolgreichen Ergebnisses war äußerst gering. In der Regel kam es in der Hälfte der Fälle zu einem Brand, der Feuerlöscher funktionierte nicht rechtzeitig und vom Turbojet-Modell blieben nur Brandstifter übrig. In der Anfangsphase versuchten sie, dies mit einfachen Mitteln zu bewältigen - indem sie das Startteam um eine weitere Person mit einem zusätzlichen Feuerlöscher aufstockten. In der Regel verflog die Begeisterung potenzieller Turbojet-Modellbauer nach dem Ansehen von Videos solcher Kunststücke schnell.

Der Vater des Modell-Turbojet-Triebwerks

Wir verdanken die Geburt von Modelltriebwerken für Turbojet-Flugzeuge sowie von Triebwerken in Originalgröße deutschen Ingenieuren. Als Vater der Mikrogasturbinen gilt Kurt Schreckling, der vor zwanzig Jahren einen einfachen, technologisch fortschrittlichen und billigen Motor schuf. Bemerkenswert ist, dass er das erste deutsche HeS 3-Turbojet-Triebwerk, das Pabst von Ohain bereits 1939 entwickelt hatte, im Detail wiederholte (siehe Artikel auf Seite 46). Ein Zentrifugalkompressor mit einem Kreislauf, der auf derselben Welle montiert ist wie eine Turbine mit einem Kreislauf. Das Design war so einfach wie herausragend. Schreckling entschied sich aufgrund der einfachen Umsetzung und der geringeren Toleranzanforderungen für einen Turbokompressor – er lieferte einen völlig ausreichenden Druckanstieg von 2,4-2,7-fach.

Schreckling fertigte das Verdichterlaufrad aus Holz (!), verstärkt mit Kohlefaser. Das selbstgebaute Turbinenrad wurde aus 2,5mm Blech gefertigt. Eine echte technische Offenbarung war die Brennkammer mit einem Verdunstungseinspritzsystem, bei dem der Kraftstoff durch eine etwa 1 m lange Spule zugeführt wurde. Bei einer Länge von nur 260 mm und einem Durchmesser von 110 mm wog der Motor 700 g und erzeugte eine Schubkraft von 30 N! Es ist immer noch das leiseste Turbojet-Triebwerk der Welt, da die Gasgeschwindigkeit, die die Triebwerksdüse verlässt, nur 200 m / s betrug. Das alles ist kaum zu glauben – ein Mensch allein hat einen Weg beschritten, den Staaten vor einem halben Jahrhundert noch nicht bewältigen konnten. Trotzdem wurde der Shrekling-Motor entwickelt, Modellflugzeuge flogen darauf und mehrere Länder etablierten die Produktion von Selbstbausätzen in Lizenz. Am bekanntesten war der FD-3 der österreichischen Firma Schneider-Sanchez.

Die ersten komplett montierten Serienflugmodellturbinen waren die JPX-T240 der französischen Firma Vibraye und die japanische J-450 Sophia Precision. Das Vergnügen war nicht billig, eine „Sofia“ kostete 1995 5800 Dollar. Und man musste schon sehr gewichtige Argumente haben, um seiner Frau zu beweisen, dass eine Turbine viel wichtiger ist als eine neue Küche, und dass ein altes Familienauto durchaus ein paar Jahre halten kann, aber man mit einer Turbine nicht auf ein warten kann Flugzeug.

Fast ein Raumschiff

Die zweite Revolution im Miniturbinenbau wurde von der deutschen Firma JetCat gemacht. „In einem Jahr im Jahr 2001 stieß ich in irgendeinem westlichen Flugzeugmodellgeschäft auf einen Graupner-Katalog“, erinnert sich Vitaly Robertus, „darin stieß ich auf eine Beschreibung der JetCat P-80, einer Turbine mit automatischem Start. „Legen Sie den Schalter am Sender um, in 45 Sekunden dreht sich die Turbine von selbst, startet und übergibt die Steuerung an den Sender“, versicherte der Katalog.Im Allgemeinen nicht glaubend, aber nachdem ich die notwendigen 2.500 US-Dollar gesammelt hatte, kehrte ich zu ihm zurück Russland als glücklicher Besitzer des ersten Modell-Turbojet-Triebwerks des Landes Ich war unaussprechlich glücklich, als hätte er sein eigenes gekauft Raumschiff! Aber vor allem hat der Katalog nicht gelogen! Die Turbine wurde wirklich mit einem einzigen Knopf gestartet.

intelligente Turbine

Das Kern-Know-how des deutschen Unternehmens ist die von Hurst Lehnerz entwickelte elektronische Turbinensteuerung. Wie funktioniert eine moderne Flugzeugturbine?

JetCat fügte der bereits standardmäßigen Schreckling-Turbine einen Elektrostarter, einen Temperatursensor, einen optischen Drehzahlsensor, einen Pumpenregler und ein elektronisches „Gehirn“ hinzu, das alles zusammenarbeitete. Nach dem Startbefehl schaltet sich als erster der E-Starter ein, der die Turbine auf bis zu 5000 U/min dreht. Außerdem beginnt durch sechs Düsen (dünne Stahlrohre mit einem Durchmesser von 0,7 mm) ein Gasgemisch (35 % Propan und 65 % Butan) in die Brennkammer zu strömen, das von einer herkömmlichen Modellflugzeug-Glühkerze gezündet wird. Nach dem Auftreten einer stabilen Verbrennungsfront beginnt Kerosin gleichzeitig mit dem Gas den Düsen zugeführt zu werden. Bei Erreichen von 45.000-55.000 U / min schaltet der Motor nur auf Kerosin um. Dann fällt es auf niedrige (Leerlauf-) Drehzahl (33.000-35.000). Ein grünes Licht auf der Fernbedienung leuchtet – das bedeutet, dass die Bordelektronik die Steuerung der Turbine an das Funkbedienpult übergeben hat. Alles. Sie können abheben.

Der neueste Schrei der Mikroturbinenmode ist der Ersatz einer Glühkerze eines Flugzeugmodells durch ein spezielles Gerät, das Kerosin versprüht, das wiederum eine heiße Spirale zündet. Ein solches Schema ermöglicht es Ihnen, das Gas am Anfang vollständig aufzugeben. Ein solcher Motor hat zwei Nachteile: eine Erhöhung des Preises und des Stromverbrauchs. Zum Vergleich: Ein Kerosinstart verbraucht 700-800 mAh Akku und ein Gasstart 300-400 mAh. Und an Bord des Flugzeugs befindet sich in der Regel ein Lithium-Polymer-Akku mit einer Kapazität von 4300 mAh. Wenn Sie einen Gasstart verwenden, müssen Sie ihn am Tag des Fluges nicht aufladen. Aber im "Kerosin" -Fall wird es notwendig sein.

Eingeweide

Jets heben sich in der Welt des Modellflugs ab, die Jet Aviation Federation ist nicht einmal Teil der FAI. Das hat viele Gründe: Die Piloten selbst sind jünger, die „Eintrittskarte“ teurer, die Geschwindigkeiten höher und die Flugzeuge komplizierter. Turbinenflugzeuge sind nie klein - 2-2,5 m lang. Mit Turbojet-Triebwerken können Sie Geschwindigkeiten von 40 bis 350 km / h erreichen. Es ist möglich und schneller, aber dann ist nicht klar, wie man damit umgeht. Die übliche Steuergeschwindigkeit beträgt 200-250 km / h. Der Start erfolgt mit einer Geschwindigkeit von 70-80 km / h, die Landung mit 60-70 km / h.

Solche Geschwindigkeiten stellen ganz besondere Anforderungen an die Festigkeit - die meisten Strukturelemente sind 3-4 mal stärker als in der Kolbenfliegerei. Schließlich steigt die Belastung proportional zum Quadrat der Drehzahl. In der Jet-Luftfahrt kommt es häufig vor, dass ein falsch berechnetes Modell mitten in der Luft zerstört wird. Große Lasten stellen auch spezifische Anforderungen an Steuermaschinen: Sie reichen von einer Kraft von 12-15 kgf bis zu 25 kgf an Klappen und Landeklappen.

Die Mechanisierung des Flugzeugs ist ein separates Gespräch. Ohne Flügelmechanisierung kann die Landegeschwindigkeit 120-150 km / h betragen, was mit ziemlicher Sicherheit droht, das Flugzeug zu verlieren. Strahlflugzeuge sind daher zumindest mit Landeklappen ausgestattet. In der Regel gibt es eine Luftbremse. Bei den komplexesten Modellen sind auch Vorflügel eingebaut, die sowohl beim Start und bei der Landung als auch im Flug funktionieren. Fahrgestell - natürlich einziehbar - mit Scheiben- oder Trommelbremsen ausgestattet. Manchmal sind Flugzeuge mit Bremsfallschirmen ausgestattet.

All dies erfordert viele Servos, die viel Strom verbrauchen. Ein Stromausfall führt mit an Sicherheit grenzender Wahrscheinlichkeit zu einem Modellabsturz. Daher werden alle elektrischen Leitungen an Bord dupliziert, und die Stromquellen werden ebenfalls dupliziert: In der Regel gibt es zwei davon mit jeweils 3-4 A. Plus - eine separate Batterie zum Starten von Motoren.

Selbst eine ganze Batterie von Servos löst nicht alle Flugzeugprobleme: Schilde, Fahrwerk, Fahrwerksklappen und andere Servicemechanismen sind mit elektronischen Ventilen, Sequenzern und pneumatischen Aktuatoren ausgestattet, die von einem bordeigenen Druckluftzylinder mit 6-8 Atmosphären angetrieben werden . In der Regel reicht eine volle Ladung für 5-6 Fahrwerkauslösungen in der Luft.

Bei sehr aufwendigen und schweren Modellen funktioniert die Pneumatik nicht mehr - es fehlt der Luftdruck. Sie verwenden hydraulische Bremssysteme und Fahrwerksreinigungssysteme. Dazu wird an Bord eine kleine Pumpe installiert, die für einen konstanten Druck im System sorgt. Womit Modellbauer immer noch nicht umgehen können, ist die ständige Leckage von Miniatur-Hydrauliksystemen.

Aus der Schachtel

Jetmodelle sind kein Hobby für Einsteiger oder gar Fortgeschrittene, sondern für Profis. Der Preis eines Fehlers ist zu hoch, es ist zu schwierig, ihn nicht zu machen. Vitaly zum Beispiel hat in fünf Jahren zehn Modelle kaputt gemacht. Aber er ist der Silbermedaillengewinner der Weltmeisterschaft!

Die eigenständige Herstellung eines fertigen Modells ist ein teures, langwieriges (etwa drei Jahre) und mühsames Geschäft. Das ist praktisch die Produktion eines echten Flugzeugs: mit Blaupausen, Windkanälen und experimentellen Prototypen. In der Regel fertigen sie Kopien von gut fliegenden „erwachsenen“ Flugzeugen im Maßstab 1:4 bis 1:9 an, hier geht es vor allem darum, die Endgröße von zwei bis drei Metern zu treffen. Eine einfache Kopie wird, wenn überhaupt, schlecht fliegen - in der Aerodynamik funktioniert eine einfache Skalierung nicht. Daher berechnen sie unter Beibehaltung der Proportionen Flügelprofile, Steuerflächen, Lufteinlässe usw. vollständig neu - nicht umsonst haben viele der Jet-Modellbauer ihren Abschluss am Moskauer Luftfahrtinstitut gemacht. Aber auch eine sorgfältige Berechnung bewahrt Sie nicht vor Fehlern - Sie müssen von drei auf fünf Prototypen brechen, bevor das Modell "geleckt" wird. Der erste Prototyp geht in der Regel aufgrund von Ausrichtungsproblemen verloren, der zweite - mit Steuerflächen, Festigkeit usw.

Die meisten Flugzeugmodellbauer bauen Modelle jedoch nicht zusammen, um sie zu bauen, sondern um sie zu fliegen. Daher werden sehr erfolgreiche Modelle in modernen Manufakturen nachgebaut und als Bausätze zum Selbstbau verkauft. Der renommierteste Hersteller ist die deutsche Firma Composite-ARF, in deren Werk die Rümpfe und Tragflächen auf einem echten Fließband in deutscher Qualität gefertigt werden. Zu den Top 3 gehören auch die deutsch-ungarische AIRWORLD und die amerikanische BVM Jets. Bausätze für den Bau von Strahltriebwerken aus modernsten Materialien – Glas- und Kohlefaser – unterscheiden sich preislich um eine Größenordnung von ähnlichen Bausätzen für den Modellbau von Kolbenflugzeugen: Die Preise beginnen bei 2.000 Euro. Gleichzeitig müssen Sie sich sehr anstrengen, um aus einem Set ein fliegendes Modell zu machen - Anfänger können es einfach nicht. Aber es ist verständlich - das ist ein echtes modernes Flugzeug. Bei Wettbewerben werden Sie beispielsweise niemanden mit Modellen mit Motoren mit auslenkbaren Schubvektoren überraschen. Anders als leider von kämpfenden Militäreinheiten, wo Sie solche Flugzeuge tagsüber nicht mit Feuer finden.

Unsere Champions

Modellbauer von Düsenflugzeugen sind weltweit ein besonderer Treffpunkt. Sie Hauptorganisation, das IJMC International Jet Model Committee, organisiert alle zwei Jahre die wichtigste Jetshow - die Weltmeisterschaft. Zum ersten Mal nahm das russische Team RUSJET daran 2003 in Südafrika teil (50 Teilnehmer). Dann gab es Ungarn-2005 (73 Teilnehmer) und dieses Jahr Nordirland (100 Teilnehmer).

IJMC ist vielleicht der informellste Modellverband - übrigens hat er nichts mit dem Kolbengleiter FAI zu tun. Es gab einen Versuch, sich zu vereinen, aber nach dem Treffen trennten sich die Parteien ohne Reue. Das „Reactive Committee“ ist jünger und ambitionierter, konzentriert sich auf die Show, die „alte“ FAI ist ein Anhänger der Klassiker. Das ist eigentlich der Grund, warum die IJMC-Wettkämpfe über hundert Teilnehmer versammeln, und in einigen alten FAI-Disziplinen gibt es fünf Athleten. Aber überlassen wir die Meinungsverschiedenheiten den Verbänden, und wir selbst werden zur Jet-Luftfahrt zurückkehren.

Die spektakulärste Weltmeisterschaft im ferngesteuerten Nachbau findet in zwei Etappen statt, in denen der Teilnehmer jeweils 50% der Punkte erhält. Die erste ist die Tischmodellbewertung, bei der die Juroren die Übereinstimmung mit dem Original akribisch bewerten, indem sie das ausgestellte Modell mit Zeichnungen und Fotografien vergleichen. Übrigens, bei der letzten Weltmeisterschaft, die vom 3. bis 15. Juli 2007 in Nordirland stattfand, hat unser RUSJET-Team mit einer Kopie des BAe HAWK TMk1A 208 SQUADRON RAF Valley 2006 Display Team (so der vollständige Name) die meisten Punkte erzielt der Stand. Aber alles wird natürlich durch Flüge entschieden. Jeder Teilnehmer absolviert drei Testflüge, von denen die beiden besten in die Endwertung kommen. Nicht jedes Flugzeug schafft es in die Endwertung. Acht Modelle stürzten in Afrika, vier in Ungarn und zwei in dieser Meisterschaft. Übrigens hat RUSJET in seinen ersten beiden Meisterschaften Modelle nur durch Katastrophen verloren. Umso bedeutender ist unser zweiter Platz bei der diesjährigen Weltmeisterschaft, bei der es russischen Piloten gelungen ist, die Deutschen, die unbestrittenen Autoritäten in der Kleinjet-Luftfahrt, zu überfliegen. „Es ist, als würde man in einem Formel-1-Rennwagen um Schumacher herumfahren“, sagt RUSJET-Fahrer Vitaly Robertus.

Na, hat es dir gefallen? Aber es gibt immer noch Turboprop-Modelle von Flugzeugen und Turbojet-Hubschraubern. Glauben Sie nicht? Ich habe es selbst gesehen.

Mikro-Turbostrahltriebwerk für unbemannte Luftfahrzeuge

Der Artikel diskutiert die Eigenschaften und Konstruktionsmerkmale von Mikroturbomotoren, die für die Modellfliegerei hergestellt werden. Eine Analyse der Eigenschaften zeigt ernsthafte Aussichten für solche Triebwerke in unbemannten Luftfahrzeugen für spezielle (militärische, zivile und experimentelle) Zwecke. Das Kraftwerk ist das wichtigste Bestandteil UAV, da es aufgrund seiner technischen Ausgereiftheit möglich ist, das Notwendige bereitzustellen Leistungsmerkmale LA. Die Entwicklung von Technologien zur Herstellung von luftatmenden Motoren in Kombination mit dem Einsatz von Methoden mathematische Modellierung Gasdynamische Prozesse und Festigkeitsberechnungen von thermisch belasteten Teilen ermöglichten es einer Reihe von Unternehmen, sich der Serienproduktion von kleinen Luftstrahltriebwerken (Mikro-Turbojet, Mikro-Turbojet und Mikro-PUVRD) zu nähern. Bis vor kurzem waren die Hauptverbraucher dieses Produkts Flugzeugmodellbauer, die fliegende Kopien bemannter Fahrzeuge erstellen. In letzter Zeit tauchen jedoch UAV-Muster auf, die kleine Turbojet-Triebwerke im Kraftwerk verwenden (z. B. das Shtil-3-Modell des UAV VVP, Abb. 1). Es ist bemerkenswert, dass das erste öffentlich präsentierte Modell dieser Art über ein Verbundkraftwerk aus drei kleinen Turbojet-Triebwerken verfügt, das dem UAV nach Angaben des Entwicklers sowohl einen vertikalen Start als auch einen Start in einem Flugzeug ermöglicht. Da fliegende Modellkopien von bemannten Flugzeugen hauptsächlich dazu bestimmt sind, den Flug eines echten Strahlflugzeugs in Sichtweite des Bedieners zu simulieren, sind die Eigenschaften des Strahltriebwerks angemessen. An sich ist die Tatsache, eine Mikro-WRRL zu schaffen, jedoch bemerkenswert, und wir sollten in sehr naher Zukunft mit dem Aufkommen einer ganzen Familie von UAVs mit Kraftwerken auf der Grundlage der WRRL rechnen. Daher ist die Frage der Konstruktionsanalyse und Bewertung der verfügbaren Eigenschaften von Mikro-Turbostrahltriebwerken sehr wichtig. Darüber hinaus verursachen die kleinen Abmessungen der Strukturelemente, aus denen ein solcher Motor besteht, bestimmte Probleme beim Versuch, eine hohe spezifische Leistung zu erzielen, und die Hersteller stellen in der Regel keine vollständigen Informationen über ihre Produkte zur Verfügung.

Bestimmung der Betriebseigenschaften von Mikro-Turbojet-Triebwerken
Bekanntermaßen umfasst das Triebwerk (CS) eines Luftfahrzeugs, in diesem Fall eines UAV, eine Eingabevorrichtung, eine WFD mit einer Ausgabevorrichtung, ein TRD-Schubsteuersystem (genauer gesagt einen Schubvektor) und ein Kraftstoffversorgungssystem vom Kraftstofftank bis zum Motor. Die Hauptgröße, die den WJE als Element des Flugzeugtriebwerks charakterisiert, ist die von ihm erzeugte Schubkraft, die sich aus allen auf die Innen- und Außenflächen des WJE wirkenden Kräften ergibt. Typischerweise bezieht sich eine solche Definition auf das Konzept des inneren Schubs des WJ. Bei der Analyse der Betriebseigenschaften des WJE als Teil eines Flugzeugs wird das Konzept des effektiven WJE-Schubs verwendet, das auch Verluste in den Ein- und Ausgabegeräten berücksichtigt. Im allgemeinen Fall wird der Innenschub eines Turbojet-Triebwerks (im Folgenden der Einfachheit halber einfach Schub) durch den bekannten Ausdruck bestimmt:

Um die Eigenschaften einer WRRL zu analysieren, sind ein Verständnis ihrer Konstruktion und die Kenntnis der Werte der Hauptgrößen erforderlich, die Hersteller in der Regel nicht in der Dokumentation für solche Motoren angeben. Strukturell sind alle hergestellten Mikro-Turbostrahltriebwerke Turbostrahltriebwerke mit einem einstufigen Zentrifugalverdichter mit Einwegeinlass und einer einstufigen axialen Gasturbine (Abb. 2). Es wird eine Verdampfungsbrennkammer verwendet. In der Regel sind alle Mikro-Turbostrahltriebwerke mit einem Eingabegerät ausgestattet, das eine lemniskatennahe Konfiguration aufweist (Abb. 3).

Das Außengehäuse des Mikro-Turbojet-Triebwerks ist eine dünnwandige Hülle aus hitzebeständigem Stahl, die den Luftdurchtritt vom Verdichterleitblech durch die Bohrungen im Gehäuse in die Brennkammer zu den Verdampferrohren gewährleistet. (Abb.4)

Die geringe Dimensionierung des Triebwerks im Hinblick auf den Luftverbrauch erlaubt es nicht, bewährte Konstruktionslösungen in der Praxis des Flugzeugtriebwerksbaus einzusetzen.

Die Ausgangsvorrichtung eines solchen Motors ist eine konvergierende Unterschalldüse, die durch die äußere Hülle und den zentralen Körper in Form einer dünnwandigen Hülle gebildet wird, die den Hülsenabschnitt des Laufrads bedeckt Gasturbine(Abb.5).

Das Layout des Mikro-Turbojet-Triebwerks mit entfernter Außenhülle ist in Abb. 6 dargestellt. Der Motorrotor wird durch die Welle 1 gebildet, auf der das Zentrifugalkompressor-Laufrad 7 montiert und mit einer Schraube 6 vorne befestigt ist, und das Gasturbinen-Laufrad 12, das mit einer Schraube 5 auf der Welle befestigt ist, auf der Rückseite montiert ist Das in Fig. 1 dargestellte Innengehäuse des Stators 3 ist über zwei Lager 2 und 4 gelagert. Hinter dem Verdichterrad 7 befindet sich ein Verdichterstator mit einem Gleichrichter 8. Das Brennkammergehäuse 9 ist mit dem Gasturbinen-Düsenapparat 11 und dem Brennstoff verbunden Der Verteiler 10 befindet sich in der ringförmigen Nische zwischen dem Brennkammergehäuse und dem Flansch des Düsengehäuses. Der Außenmantel der Ausgabevorrichtung 13 hat einen eigenen Flansch, mit dem er mit dem Flansch der Düsenvorrichtung verschraubt ist. Der Zentralkörper wird mit Hilfe von radialen Blechhaltern (deutlich sichtbar in Abb. 5) durch die Außenhülle der Austrittsvorrichtung montiert und zentriert.

Betriebseigenschaften (Höhengeschwindigkeit und Gas) können unter Berücksichtigung der oben genannten Abhängigkeiten für die gesamte Familie von Mikro-Turbostrahltriebwerken bestimmt werden, die von Unternehmen im Ausland hergestellt werden (In Russland haben solche Triebwerke noch keine breite Anwendung gefunden). Betrachten wir die Höhen-Geschwindigkeits-Eigenschaften (VSH) eines Mikro-Turbostrahltriebwerks in Bezug auf interne Parameter mit einem geschätzten Kompressionsverhältnis im Kompressor von 3,0. Die berechneten VSH wurden unter Berücksichtigung der Installation eines Unterschall-Lufteinlasses vor dem Einlass zum Zentrifugalkompressor erhalten. Die Konstruktionsparameter des Mikro-Turbojet-Arbeitsprozesses sind in Tabelle 1 angegeben.

Reis. 11. Abhängigkeit und Motorhöhe und Fluggeschwindigkeit

Auf Abb. 9-11 zeigt den VSH-Mikroturbojet und die Abhängigkeit der charakteristischen Parameter von Höhe und Fluggeschwindigkeit. Wie aus dem Schema der Mikro-Turbostrahltriebwerke ersichtlich ist, setzen sie das Regulierungsgesetz um:

In diesem Fall hat die Gleichung der Linie der gemeinsamen Regime des Kompressors und der Turbine bekanntermaßen die Form:

Der Einbau einer ungeregelten Auslassvorrichtung in Form einer sich verjüngenden Düse mit Zentralkörper führte dazu, dass bei Fluggeschwindigkeiten von mehr als M ~ 0,45 die Auslassvorrichtung den Grenzwert = 1,85 realisiert und es zu einer Schubzugabe kommt der Druck des unterexpandierten Gases entlang des Flüssigkeitskreislaufs (Abb. 10) . Es sollte eine charakteristische Zunahme der Kompressorstabilitätsspanne mit einer Abnahme der reduzierten Rotorgeschwindigkeit mit einer Zunahme der Fluggeschwindigkeit festgestellt werden (Abb. 11). Eine Analyse des VSH und der Merkmale der Änderung der Parameter des Arbeitsprozesses des Turbostrahltriebwerks zeigt, dass es bei einer geeigneten Auswahl des Turbostrahltriebwerks für die Eigenschaften der Flugzeugzelle möglich ist, ein UAV mit ausreichend hoher Flugleistung zu erstellen. Der Wirkungsgrad solcher Triebwerke lässt jedoch keine relativ langen UAV-Flugdauern zu. Außerdem ist zu berücksichtigen, dass der Verwendungszweck und die geringe Größe solcher Motoren kein hocheffizientes System zulassen. automatische Kontrolle, was sich unweigerlich zunächst auf die Gasannahme und die Genauigkeit der Aufrechterhaltung eines bestimmten Gasmodus auswirkt. Die Notwendigkeit, die Drosselklappencharakteristik von Mikro-Turbostrahltriebwerken zu berechnen, ist darauf zurückzuführen, dass Flugzeuge in der Regel nicht ständig in den Grenzmodi fliegen. Die Hauptbetriebsarten der Motoren von Kraftwerken liegen im Bereich von 75 bis 95 % des Maximalbetriebs. Daher ist die Bewertung der Eigenschaften von Mikro-Turbojet-Triebwerken im Drosselmodus sinnvoll.

Wie aus den Diagrammen (Abb. 12 und 13) ersichtlich ist, weist die Drosselcharakteristik der betrachteten Motoren keine ausgeprägten Merkmale auf, die besonderer Untersuchungen bedürfen. Zu berücksichtigen ist auch, dass die vom Hersteller deklarierten Effizienzkennzahlen (Minutenverbrauch) um ca. 30 % aufwärts von den errechneten abweichen. Dies liegt an den relativ geringen Wirkungsgraden. Elemente des Gasturbinentrakts, die von Herstellern in der Regel nicht in offenen Quellen gemeldet werden. Das Design dieser Motoren zeigt, dass die Gasannahme solcher Motoren sehr unbefriedigend ist:

• die Gasturbine ist ungekühlt und kann überhitzen;
• die Kompressorstabilitätsspanne nimmt mit einer Erhöhung der reduzierten Frequenz ab und der Kompressor kann in Zustände fallen, die zum Auftreten eines instabilen Betriebs beitragen;
• möglicher Flammenausfall in der Brennkammer.

Eine Analyse der möglichen dynamischen Eigenschaften von Mikro-Turbojet-Triebwerken lässt den Schluss zu, dass die Schubdynamik solcher Triebwerke gering ist: Der Übergang vom MG-Modus (Leergas) zum MAXIMUM-Modus dauert mindestens 30 s. Auch der Startvorgang solcher Motoren ist sehr aufwändig und problematisch: Das Fehlen einer einfachen Kraftstoffstartautomatik (FAZ) erfordert einen zusätzlichen Behälter mit Brenngas zum Starten der Brennkammer mit anschließendem Übergang auf Kraftstoff. Das Schmiersystem der Motorrotorhalterungen besteht aus einem oder einem System von Strahldüsen, die Kraftstoff zuführen ( Kerosin für die Luftfahrt) an den Lagern. Manchmal wird Kerosin Paraffin zugesetzt, um die Schmiereigenschaften zu verbessern, manchmal 4 ... 5% Motoröl. Abbildung 15 zeigt eine Schmieroption für Micro-Turbojet-Stützen. Das Schmiermittelgemisch wird durch die Rohrleitung dem Lager der vorderen Stütze zugeführt.

Die vordere Abstützung wird mit Luft unter Druck gesetzt, die dem Kompressorlaufrad durch den Spalt zwischen der Laufradwand und der Statorstrebe des Kompressors entnommen wird. Durch das Lager des vorderen Trägers, den Spalt zwischen der Rotorwelle und dem Innengehäuse des Stators des Motors, wird das Schmierluftgemisch dem Lager des hinteren Trägers zugeführt. Nach dem Passieren des Lagers der hinteren Stütze wird das Gemisch in den Strömungsweg der Gasturbine ausgestoßen. Die Ressourcenindikatoren der hergestellten Mikro-Turbostrahltriebwerke liegen bei 100 bis 120 Betriebsstunden, vorausgesetzt, dass die routinemäßige Wartung regelmäßig alle 25 bis 30 Stunden durchgeführt wird. Die Hersteller empfehlen, Motoren alle 50 Betriebsstunden zur Beurteilung des technischen Zustands ins Werk zu schicken. In der Praxis werden solche Motoren entsprechend ihrem technischen Zustand betrieben, wobei bei jeder Inspektion fehlerhafte Teile ausgetauscht werden. Die Hauptanforderung für den Betrieb eines Mikro-Turbostrahltriebwerks besteht darin, sicherzustellen, dass die Art und Reinheit des Kraftstoffs von den Herstellern empfohlen werden.

Die Struktur des von Unternehmen hergestellten Mikro-Turbojets
Die Struktur der von Mikro-Turbojet-Triebwerken erzeugten Typenreihen in Form eines Histogramms für den Innenschub und den Grad des Druckanstiegs im Kompressor für die Bedingungen des Standes mit automatischen Steuerungssystemen ist in Abb. 16-17 dargestellt.

Da der Hauptzweck von hergestellten Mikro-Turbostrahltriebwerken der Einbau in fliegende Modelle bemannter Flugzeuge ist, zeigt die Analyse der Struktur von hergestellten Triebwerken einen klaren Fokus auf den Verbraucher von relativ preiswerten Produkten.

Reis. 17. Gliederung der Baureihen nach dem Grad der Druckerhöhung im Kompressor

Im Durchschnitt liegt der Verkaufspreis solcher Triebwerke ab Werk innerhalb von 17 ... 25 $ / N Schub (Abb. 18) oder, wenn wir uns auf die Masse von Mikro-Turbojet-Triebwerken konzentrieren, 1600 ... 2000 $ / kg Masse der Struktur.

In einigen Fällen ist es sinnvoll, Masse-, Größen- und Kostenindikatoren ausdrücklich zu bewerten. Dazu zeigen die Graphen (Abb. 18-20) die entsprechenden Leistungspolynome, die die Abhängigkeit von Kosten, Masse, Länge und Durchmesser des Mikro-Turbojet-Triebwerks von seinem Schub unter Prüfstandsbedingungen beschreiben.

Die obigen Polynome können verwendet werden, um die Möglichkeit der Verwendung von Mikro-Turbostrahltriebwerken in den zu entwickelnden Entwürfen zu bewerten. Sie geben jedoch eine ziemlich grobe Schätzung, und für tiefere Studien oder vorläufige Konstruktionen ist es notwendig, mit den Daten fortzufahren, die vom Hersteller des Mikro-Turbostrahltriebwerks bereitgestellt werden.

Abb.20. Die Beziehung zwischen der Länge eines Mikro-Turbojet-Triebwerks (ohne Starter in der Kompressornabe) und seinem Schub

Die vorgestellten Ergebnisse der Studie zeigen, dass Mikro-Turbojet-Triebwerke nicht nur in der Modellklasse, sondern auch für Spezialzwecke eine bedeutende Rolle bei der Entwicklung unbemannter Fahrzeuge spielen können. Die Erfahrung bei der Entwicklung und dem Betrieb solcher Motoren ist von unschätzbarem Wert und sollte von allen Entwicklern und Herstellern unbemannter Fahrzeuge genutzt werden.

Literatur

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• Handbuch Modellstrahlturbine TJ-67. Alfred Frank Modellturbinen.Tanneneckstraße 27.D-93453 Neukirchen b. Hl. Bl. www.frankturbine.de

Das Turbojet-Triebwerk ist einer der wichtigsten Mechanismen, der im zwanzigsten Jahrhundert erfunden wurde. Lassen Sie uns darüber sprechen, was diese Entdeckung begleitet hat, welche Modelle dieses Gerät heute gibt und ob es möglich ist, es selbst herzustellen.

Ein bisschen Geschichte

Gerät

Der Arbeitskörper des Motors besteht aus:

• ein Kompressor zum Komprimieren von Luft;
• Brennkammern zum Heizen;
• Turbinen zum Ausbau.

Die Kühlwirkung wird durch die Atmosphäre bereitgestellt.

Der Kompressor hat Metallscheiben und auf ihren Kronen befinden sich Schaufeln, die Luft von außen einfangen und nach innen bewegen.

Vom Kompressor wird Luft in die Brennkammer geleitet, erwärmt und vermischt sich mit Kerosin, das dort durch den Rotor eintritt.

Außerdem geht die Aktion in die Turbine über, wo sich das Gas wie ein Propellerspielzeug dreht. Normalerweise haben Turbinen drei oder vier Stufen. Es ist dieser Mechanismus, der die größte Belastung trägt. Das Turbojet-Triebwerk dreht sich mit einer Geschwindigkeit von bis zu dreißigtausend Umdrehungen pro Minute. Die aus der Brennkammer austretende Fackel kann eine Temperatur von bis zu anderthalbtausend Grad Celsius haben. Die Luft, die sich hier ausdehnt, beginnt die Turbine zu bewegen.

Danach erreicht das Arbeitsmedium in der Strahldüse eine Geschwindigkeit, die größer ist als die Geschwindigkeit der Anströmung. Somit wird Strahlschub erhalten.

Arten

TRD oder Turbostrahltriebwerk, dessen Funktionsprinzip oben beschrieben ist, gehört zur Klasse der Gasturbinen. Es passiert:

• Strahltriebwerk mit Nachbrenner;
• Zweikreis-Turbostrahltriebwerk;
• Zweikreis-Turbostrahltriebwerk mit Nachbrenner.

Derzeit sind fünf Generationen von Strahltriebwerken bekannt. Die erste umfasst auch diejenigen, die während der Kriegsjahre von den Briten sowie den faschistischen Streitkräften eingesetzt wurden. In der zweiten Generation tauchten darin ein Axialkompressor, ein Nachbrenner und ein Lufteinlass mit Regulierungsmöglichkeit auf. Im dritten - erhöhte Verdichtung, im vierten - konnte die Betriebstemperatur erhöht werden. Die fünfte Generation in der heimischen Entwicklung hat die Leistung und die Manövrierfähigkeit verbessert. Im Werk Ufa werden Einheiten für Jäger hergestellt.

DIY Turbostrahltriebwerk

Für Hobby-Modellbauer, die den Motor selbst zusammenbauen möchten, bietet sich das heute an vollständige Palette alle Ersatzteile. Es werden spezielle Bausätze zum Zusammenbauen (z. B. Bausatz) angeboten. Die Turbine kann sowohl fertig gekauft als auch selbst gebaut werden. Die letztere Option ist ziemlich mühsam und kann auch einen hübschen Cent kosten. Dies ist der schwierigste Teil für diejenigen, die ein Turbostrahltriebwerk mit ihren eigenen Händen zusammenbauen, da hier sowohl eine Drehmühlenanlage als auch ein Schweißgerät erforderlich sind.

Vor der Herstellung lohnt es sich, die Theorie der Mikro-Turbostrahltriebwerke zu studieren. Dazu gibt es spezielle Handbücher, die Berechnungen und Zeichnungen liefern.

Und dann können Sie Ihre Reise in den Flugmodellbau beginnen.