Как устроена силовая установка пассажирского самолета

    Всем привет. Недавно я читал ликбез очередному студенту на тему общего устройства оборудования самолёта. Вводный рассказ, хоть и отработанный до автоматизма, отнял пару часов времени и выявил необходимость ещё в двух-трёх вводных. Но лень — двигатель прогресса и я наконец дозрел до оформления всех этих «лекций» в печатном виде. А там, где есть внутренняя методичка, недалеко и до публикации на Хабре: вдруг, кому ещё интересно почитать будет. 

    Перед началом изложения хочу оговориться, что моя основная специализация — бортовое оборудование, так что из моего описания может вполне получиться «идеальный самолёт для технолога». Тех, кого этот подход не пугает, а также всех тех, кому интересно зачем в кабине экипажа нужны все эти кнопки и ручки — прошу оценить первую публикацию: «Силовая установка».




    Кликабельная картинка, чтобы рассмотреть получше:




    Про силовую установку


    Силовая установка — общее название двигателей летательных аппаратов. Начну с них потому, что без двигателей самолет — не самолет, а в лучшем случае планер. Цена двигателей, к слову, составляет половину стоимости авиалайнера и компетенциями в разработке современных гражданских авиадвигателей обладают гораздо меньше стран, чем тех, кто обладают компетенциями в разработке самолетов.

    На авиалайнерах сейчас ставят почти исключительно двухконтурные турбореактивные двигатели (ТРДД). Вот принципиальная схема такого двигателя:


      
    Детали устройства можно прочитать во многих источниках, начиная с Википедии. Для нас, электронщиков, важно понимать следующие факты о работе такого двигателя:

    1. Компрессор сжимает забираемый снаружи воздух перед подачей его в камеру сгорания,
    2. В камере сгорания к воздуху подмешивается топливо,
    3. В камере сгорания происходит постоянное горение топливовоздушной смеси, приводящее к тому, что разогретый газ расширяется в сторону турбины,
    4. Турбина крутится под воздействием расширяющихся газов и крутит компрессор и/или вентилятор,
    5. Как правило, в двигателях бывает две связки турбина-компрессор: высокого давления и низкого давления. Они могут крутиться независимо друг от друга,
    6. Основную тягу, как это ни странно, даёт не горячий газ, выходящий из сопла, а вращение вентилятора,
    7. Обороты и тягу двигателя можно регулировать подачей топлива,
    8. В большинстве современных авиационных двигателей работой двигателя управляет специальный компьютер FADEC. Этот прибор анализирует параметры работы двигателя, внешние условия и управляющие сигналы от органов управления двигателем и управляет всеми приводами, влияющими на работу двигателя, например, топливным краном. Часть названия «Full Authority» означает, что: 
      • FADEC отвечает за ВСЕ аспекты работы двигателя,
      • Только FADEC отвечает за работу двигателя, т. е. нет никакого резервного контура управления, механических тяг управления газом и т. д.
    9. Кроме сигналов от органов управления двигателем FADEC анализирует данные от:
      • Системы воздушных сигналов (СВС): давление и температуру наружного воздуха, воздушную скорость самолёта — для уточнения параметров работы,
      • Датчиков обжатия шасси — для дополнительного контроля возможности включения реверса.

        Про обжатие шасси
        Обжатие шасси — термин, означающий, что самолёт не летит, опираясь на крылья, а стоит/едет по земле, опираясь на шасси. При этом амортизаторы шасси сжимаются и специальные датчики «датчики обжатия шасси» регистрируют это. Важно понимать, что коснуться полосы колёсами и обжать шасси — это два разных события.
      • Системы кондиционирования воздуха — чтобы вносить поправки в режимы работы двигателя в зависимости от количества воздуха, отбираемого для пассажирского салона и/или для работы пневматической системы для запуска второго двигателя.
    10. Основным параметром, ограничивающим предел мощности двигателя, является температура газов сразу за камерой сгорания. Разработчики двигателя хотели бы её поднять, но фундаментальные свойства известных материалов пока не позволяют этого сделать.

    Как запускать двигатель


    Чтобы запустить двигатель, надо раскрутить турбину высокого давления, подать топливо и дать первоначальную искру. После того, как турбина раскрутится примерно до 50% оборотов двигатель начнёт раскручивать себя сам.

    Первоначальную раскрутку двигателя можно осуществлять электрическим стартер-генератором (для маленьких двигателей) или специально поданным воздухом высокого давления от пневматической системы. К слову, воздух высокого давления в пневматической системе берется от второго (уже запущенного) двигателя, вспомогательной силовой установки (ВСУ) или внешнего источника. 

    Про ВСУ
    ВСУ — это такой небольшой (относительно основных, конечно) газотурбинный двигатель, который предназначен для генерации электроэнергии, давления в гидросистемах и воздуха высокого давления для запуска основных двигателей. Он меньше и его проще запустить электромотором от батарей. А раскручивать большие двигатели можно уже с его помощью. Также его используют, когда техникам надо поработать с оборудованием, а «гонять» большие двигатели, чтобы получить источник энергии, нецелесообразно. Подробнее про ВСУ расскажу в другой публикации.

    Пример пульта управления, используемого для запуска двигателя:


    Для автоматического запуска надо выполнить следующие действия:

    1. Переключатель «ENG START» (1) перевести в положение «IGN/ON» 
    2. Тумблер «ENG MASTER» (2) перевести в положение «ON» (вперёд). В этот момент FADEC:
      • Откроет кран пневматической системы для раскрутки турбины и компрессора высокого давления
      • Откроет кран топливной системы — чтобы было чему гореть
      • Даст искру на свечи зажигания
    3. Контролировать процесс запуска. Если что-то пойдёт не так — немедленно перевести тумблер запуска обратно в положение OFF
    4. Когда двигатель успешно выйдет на обороты малого газа — запустить второй двигатель по аналогичной процедуре
    5. Когда оба двигателя запустятся — перевести тумблер ENG START в положение OFF — во время нормальной работы двигателя дополнительные искры на свечах зажигания не нужны
    6. Во время автоматического запуска двигателя кнопки ручного запуска (3) не используются

    Иногда нам надо покрутить двигатель, но не заводить его. Например, для проверок или чтобы «помыть» его внутренности керосином после консервации. В этом случае переключатель ENG START надо переводить в положение CRANK (прокрутка). Вся процедура запуска будет та же, но искры на свечах не будет. Нет искры — нет огня. 

    Как управлять двигателем


    Управление двигателями осуществляется с помощью рычагов управления двигателями (РУД). 


    На каждый двигатель — свой рычаг. Тут всё просто: толкаем рычаг от себя — двигатель крутится быстрее, тяга растёт. Тянем рычаг на себя — крутится медленнее. Так как РУД не связан с топливным дросселем напрямую, можно не бояться, что мы сожжем двигатель большим количеством топлива или заглушим недостаточным. FADEC в любом случае не даст ему превысить предельную температуру выхлопных газов или заглохнуть. Кстати, с ограничением температуры выхлопных газов связан тот факт, что в жару и/или на высокогорных аэродромах двигатель может выдать меньшую тягу. 

    В районе «малого газа» у рычага упор. Чтобы разблокировать перевод рычагов в зону режимов реверса, надо потянуть за специальную скобу. При реверсе двигателя специальные створки разворачивают поток от вентилятора двигателя в обратном направлении помогая самолету остановиться:


    Вообще, с помощью реверса самолёт может даже поехать назад, но, так как в этом режиме для двигателей, висящих под крылом, возможна ситуация засасывания в двигатель мусора и даже камней с взлётно-посадочной полосы, для авиалайнеров не рекомендуется включать реверс на малых скоростях. 

    Для включения реверса FADEC анализирует не только положение РУДов, но и датчики обжатия шасси, так что случайно в воздухе запустить реверс невозможно.

    Ещё у двигателей, бывает специальный «аварийный» режим. Включить его можно пересиливанием РУДов в положение, находящееся дальше взлетного режима (на картинке это положение APR — Automatic Power Reserve). Такой режим используется только при отказе одного из двигателей при взлете, когда надо гарантировать набор высоты в ущерб ресурса рабочего двигателя. Правда после приземления работающий в аварийном режиме двигатель придется «перебрать».

    Про индикацию и сигнализацию


    Данные работы двигателей, как правило, отображаются на неотключаемой части центрального дисплея пилотов и на специальной странице с расширенными данными по двигателю.


    В постоянно индицируемом окне статуса работы двигателя доступны следующие данные:

    а. Текущие обороты вентилятора двигателя (напрямую влияют на тягу)
    б. Температура выхлопных газов — параметр работы двигателя, часто ограничивающий максимальную тягу. FADEC ограничивает ток топлива в том числе, чтобы не расплавить конструкцию лопаток турбин. Лётчику тоже важно понимать, почему обороты не растут, хотя он «просит»
    в. Заданные обороты вентилятора двигателя (разгон двигателя с малого газа до взлётного режима занимает десятки секунд и текущие обороты не всегда совпадают с заданными)
    г. Обороты турбины высокого давления. Помните, что турбин две и они работают независимо? Так вот данные оборотов турбины высокого давления важны при запуске двигателя. В полёте контролировать их не надо
    д. Текущий расход топлива
    е. Признак включения реверса
    ж. Установившийся режим работы двигателя (малый газ, взлётный, набор высоты)

    На специальной странице дополнительных параметров работы двигателя может выводиться, например, такая информация как:

    • Уровень, давление и температура масла,
    • Уровень вибрации двигателя,
    • Количество топлива, израсходованного с момента последнего запуска,
    • Давление воздуха в пневматической системе,
    • И т.д.

    Варианты газотурбинных двигателей


    Двигатели, в которых вентилятор вынесен за пределы мотогондолы (корпуса двигателя) называются турбовинтовыми. Они обладают лучшими взлетно-посадочными характеристиками, но быстро теряют эффективность при росте скорости больше 0.5 скорости звука (приблизительно). Поэтому они в основном применяются в самолётах для местных авиалиний и военно-транспортной авиации, где возможность использования коротких и неподготовленных взлетно-посадочных полос важнее, чем крейсерская скорость. В конструкции таких двигателей также часто применяется понижающая трансмиссия, как, например, на рисунке ниже. 


    Газотурбинные двигатели также используются на вертолётах, только в этом случае они крутят не пропеллер, а винт, сами двигатели в этом случае называются турбовальными. Хорошее видео, иллюстрирующее принципы их работы:


    Ещё газотурбинные (турбовальные) двигатели ставят на танки (Т-80, Абрамс).
    К преимуществам таких двигателей относят: высокую удельную мощность, хороший запуск даже при низких температурах, возможность тянуть «с низов» — турбина высокого давления отделена от силовой турбины и двигатель не глохнет, когда гусеницы стоят неподвижно.
    К недостаткам: высокую стоимость двигателя, сложность технического обслуживания, низкую приёмистость. По каждой из особенностей применения газотурбинных двигателей для танков есть разные полярные мнения, я же не специалист по танкам — не кидайте в меня камни. Я мог ошибиться. :)

    Нелокализованный разлёт осколков


    Одним из «свойств» двигателя, сильно влияющим на конструкцию бортового оборудования, является так называемый «нелокализованный разлёт осколков двигателя». Это событие возникает при взрывном разрушении двигателя, когда лопатки компрессоров и турбин разлетаются во все стороны. 


    При оценке последствий такого отказа, считается, что осколки обладают «бесконечной» энергией, которой достаточно, чтобы пробить любые преграды, разрубить любые трубы и провода. Для обеспечения безопасного завершения полета в случае такого нелокализованного разлета разработчики архитектуры электронного оборудования для каждого критического провода должны предусмотреть резервный, проложенный в отдельном канале, который не может быть перебит тем же осколком, что и основной провод.

    Примечание для впечатлительных: на самом деле разработчики двигателей делают всё возможное, чтобы избежать нелокализованного разлёта, и действительно они случаются очень редко. Даже попадание крупной птицы в двигатель не сломает его. Но авиация — отрасль консервативная и мы закладываем в архитектуру противодействие всем потенциально возможным рискам.

    Пояснение про 'идеальный самолёт для технологов':
    Идеальный самолёт глазами инженеров. Лично мне взгляд технологов особенно симпатичен.


    Comments 107

      +3
      1. А турбовинтовые двигатели меняют тягу изменением числа оборотов турбины или углом установки лопастей?
      2. Всегда интересовало — насколько важно синхронно двигать РУДы. Ведь как не старайся — 2 ручки (или 4, а то и 6, как на АН-225) трудно двигать точно одинаково.
      Основную тягу, как это ни странно, даёт не горячий газ, выходящий из сопла, а вращение вентилятора

      Это, наверное, справедливо лишь для двигателей с высокой степенью двухконтурности?

      Спасибо за статью.
        0

        Есть механические системы, которые позволяют даже 4 РУДа двигать одновременно. При необходимости механическая связи легко размыкается, и пилоты переходят на раздельное управление РУДами.

          0
          На более старых машинах такая механическая связка рычагов почти всегда была. Там же был и «тормоз» РУДов — чтобы от тряски не сползали. На современных машинах ни разу не видел, но за многодвигательные не поручусь.
            0
            А какой смысл в точности перемещения РУДов если при взлёте дается полный газ, а дальше автопилот? При приземлении либо та же автоматика управляет до самого касания (а то и до посадки), либо в ручном режиме пилот и так контролирует положение самолета и корректирует его.
              +1
              Если двигатели работают на разных режимах, то самолёт летит «боком». Чем больше разнотяг, тем с большим скольжением (угол скольжения — угол между осью самолёта и вектором воздушной скорости. При нуле самолет летит прямо, при 90 градусах — точно в бок). Основная причина не делать так — экономия топлива. Меньше угол скольжения — лучше обтекание — меньше расход топлива.

              Ещё примечание: автопилот тягой не управляет. Тягой управляет автомат тяги. Он формально и физически независим от автопилота, хотя управляется с того же пульта.
                0

                Если быть точным, то не всегда при взлёте даётся полный газ. Бывает и меньше.
                Автомат тяги — отдельная система, как уже сказали. Более того, не на всяком самолёте он есть (хотя при этом САУ вполне может быть).

              +2
              А турбовинтовые двигатели меняют тягу изменением числа оборотов турбины или углом установки лопастей?

              И оборотами и углом установки лопастей (шагом винта). Турбовинтовые двигатели не все одинаковые и схема работы различается, но в общем виде у двигателя есть несколько режимов работы (скажем, взлётный 100% оборотов винта, набор высоты 86%, крейсерский 77%, малый газ 65%) в каждом из режимов обороты винта поддерживаются постоянными. Тяга в пределах режима регулируется шагом винта.
              Реверс тоже «включается» разворотом лопастей таким образом, что они начинают тянуть назад а не вперёд.

              Всегда интересовало — насколько важно синхронно двигать РУДы. Ведь как не старайся — 2 ручки (или 4, а то и 6, как на АН-225) трудно двигать точно одинаково.

              Специально вопросом не задавался. Из практики: точность установки ручек не очень критична. ± пара градусов установки РУД не влияет на «одинаковость» тяги. Возможно, это достигается тем, что двигатели между собой общаются и при близких установках синхронизируют тягу (уточню завтра у коллег), а возможно с тем, что система управления современных самолётов сама парирует маленькие возмущения и я просто не замечал их. В двухдвигательных машинах, с которыми я работал, рычаги механической связи не имели. За А380 не поручусь.

              Это, наверное, справедливо лишь для двигателей с высокой степенью двухконтурности?

              Конечно.
                0

                дисбаланс тяги (равно как и естественный дисбаланс сопротивления крыльев) исправляется триммером, а там уже электроника решает как эффективнее это сделать (сначала тягой, потом управляющими плоскостями)

                  0
                  Именно так, только управление двигателями не используется в качестве триммера. Детали чуть ниже описал
                +2
                насколько важно синхронно двигать РУДы

                Сильно переживать за синхронность не стоит. В силу большой массы и оборотов, газотурбинные двигатели довольно инертные. Режимы изменяюстся не мгновенно, «погазовать» как на автомобиле не получится.
                  0

                  Переживать стоит только при увеличении тяги до взлётной при начале разбега. Т.к. моторы сейчас очень тяговитые и стоят зачастую под крылом, то неодновременных выход на режим может создать большой вращающий момент, который сложно парировать.

                    +2
                    Уточнил у коллег. На взлётном режиме и на режиме набора высоты (это те режимы, где разница в 1% оборотов даёт существенную разницу в тяге) есть «полка» тяги в зависимости от положения РУДов. Т.е. если выставить РУД в положение CLIMB (скажем, 65 градусов) с точностью ± 3 градуса (62-68 градусов) режим двигателей всё равно будет CLIMB и разнотяга не будет.
                    На режимах меньших, чем режим набора высоты, разнотяг при неровной выставке уже не так существенен и компенсируется системой управления.
                    Также выяснил, что двигатели между собой не общаются и работают полностью автономно.
                      0
                      Почему лопаток на газотурбинном двигателе в разы больше, чем лопастей у винта на турбовинтовом?
                        0
                        Там физика процесса разная совсем. Я подробности пересказывать не буду, не специалист — навру что-нибудь.
                  0
                  Обычно там устанавливаются винты с постоянной частотой вращения.
                  На малом газу обороты винта ниже номинала и винт установлен на минимальный шаг.
                  После выхода двигателя на режим обороты воздушного винта стабилизируются и дальнейшее увеличение тяги осуществляется за счет увеличения шага винта пропорционально росту крутящего момента.
                  Регулировка шага винта отдельной рукояткой позволяет уменьшить частоту вращения винта за счет увеличения шага при неизменном режиме двигателя.
                    0
                    Это, наверное, справедливо лишь для двигателей с высокой степенью двухконтурности?
                    Это звучит, как «ветер дует потому, что деревья качаются» :) Степень двухконтурности — это и есть соотношение между тягой внешнего и внутреннего контура.
                    0

                    Внезапно к танкам очень неплохо и приладили… ГТД-1250

                      0
                      Доработал раздел про танки. Не судите строго. Я больше про самолёты-вертолёты.
                        0

                        С танками свои проблемы. Во-первых, нужен прицеп с бочкой керосина (у газотурбинных двигателей просто бессовестный расход). Во-вторых — песок в воздухе: расход воздуха тоже большой, а танк не летает, а ездит по пересечённой местности. В-третьих, в ИК диапазоне запущенный двигатель с орбиты видно.

                        +1
                        компетенциями в разработке современных гражданских авиадвигателей обладают гораздо меньше стран, чем тех, кто обладают компетенциями в разработке самолетов.

                        Аж любопытство взяло — а сколько? Сколько стран и фирм?
                        Среди меня на слуху (кроме отечественных) — аж 3 фирмы: P&W, GE и Rolls-Royce.
                        Соответственно 2 страны: США и Великобритания.
                        Это те, которые полностью сами разрабатывают и производят большие турбореактивные двигатели.
                        Я ошибаюсь?

                          0

                          Del

                            +2
                            Хороший вопрос. Поехали:
                            1. General Electric (США)
                            2. Pratt&Whitney (США)
                            3. SNECMA (Франция)
                            4. Rolls-Royce (Великобритания)
                            5. Пермские моторы (РФ)
                            6. Сатурн (РФ)
                            7. Прогресс (Украина)

                            Последние три, к сожалению, по количеству производимых двигателей с первой четвёркой тягаться не могут, но учтём и их.
                            У Праттов есть подразделение в Канаде.
                            Итого по странам:
                            1. Великобритания
                            2. Канада
                            3. Россия
                            4. США
                            5. Франция
                            6. Украина

                            Вроде все. Я больше не вспомнил.
                              +1
                              Давайте посмотрим внимательно на уточнения «кроме отечественных» и "*полностью самостоятельно* разрабатывают и производят".
                              Согласно википедии (сам я не сварщик):
                              — SNECMA: компрессоры ВД — от GE (судя по всему это самая критичная часть ТРД)
                              — P&W Canada: *подразделение* P&W (США)
                              Украинские и российские фирмы можно посчитать отечественными.
                              Но как бы мало они не производили, а а) разрабатывают и б) производят движки в) полностью самостоятельно.
                              Т.о. остается 4 страны и 6 фирм итого. Из тех и других половина — отечественные.
                              PS. и да — «Мотор сiч» забыли, раз уж.
                                0

                                Там в первоначальном пассаже было про "современные". Этот критерий в обсуждении учтён?

                                  0
                                  Естественно.
                                  Те, которые сейчас выпускаются и используются.
                                  0
                                  SNECMA как раз осваивает навыки проектирования «горячей» части двигателя — на двигателях Sam146 (производятся PoweJet — СП Snecma и Сатурна) — они как раз отвечали за горячую часть, а Рыбинск — за холодную.
                                  Правда поговаривают, что накосячили и двигатели не выдерживали межсервисный интервал и их приходилось менять чаще именно по причине проблем в горячей Снекмовской части.

                                  А Мотор сiч — это же завод, выпускающий двигатели, разработанные Прогрессом, если не ошибаюсь. Я их отдельно считать и не стал.
                                    0
                                    Я читал, что после завершения испытаний ПД-14 на его базе будут разрабатывать силовую установку для обновленного SuperJet, которая будет полностью отечественной сборки, чтобы уйти от иностранной зависимости.
                                    На Сатурне до сих пор изготавливают и ремонтируют Д30-КУ/КП, в т.ч. для Китая. Двигатель можно считать условно современным, ибо он соответствует нормам по шуму и расходу топлива.
                                  +3
                                  А китайцы разве своих не делают?
                                  0

                                  Рыбинск?

                                    0
                                    НПО «Сатурн» находится в Рыбинске
                                      0
                                      Верно, я перепутал. Делают пермские Д-30 :)
                                    0
                                    Украинская Заря-Машпроект ещё производит ГТД. Но там не авиационные, а побольше. Для кораблей, электростанций, газоперекачки и т.п.
                                    0
                                    Это смотря как понимать «полностью сами разрабатывают и производят». Вот, например, MTU: разрабатывает и производит компрессоры и турбины для P&W и GE как партнёр и еще как подрядчик для CFM работает.
                                    Не стоит у бизнеса задачи «надо сделать всё самим», он деньги зарабатывает.
                                    0

                                    одно из преимуществ современных технологий-автоматическое управление работой двигателей. можно в ютюбе посмотреть, сколько нужно было раньше действий, чтобы вывести двигатель на взлетный режим.

                                      0
                                      Целого инженера удалось исключить из состава экипажа.
                                        0
                                        Целого инженера удалось исключить из состава экипажа.

                                        Автоматизация приводит к потере раб мест? Или этим инженерам есть возможность применить свои навыки?
                                          +2
                                          В чистом виде навыки авиационного бортинженера не особо где нужны, в любом случае переучиваться.

                                          Поэтому, кстати, когда Boeing 737 появился, была куча проблем — профсоюзы блокировали внедрение.
                                            0

                                            Но в то же время автоматизация взамен бортинженера создаёт рабочие места по обслуживанию, ремонту, разработке и поддержке всей этой автоматизации. Так что не исключено, что рабочих мест стало даже больше.

                                              0
                                              что рабочих мест стало даже больше.

                                              Пойдет ли уволенный бортинженер работать над этой автоматизацией? Захочет ли.
                                                +1
                                                Может пойти работать на машину, где он ещё в экипаже. И на пенсию выйти вместе с нею.
                                              0
                                              Были примеры, когда бортинженер переучивался на пилота. У него уже есть серьезный задел для освоения профессии.
                                          +2
                                          «Ещё газотурбинные (турбовальные) двигатели пытались приладить к танкам (Т-80)»
                                          уточнение — не пытались, а сделали! Этот танк(Т80) всё ещё стоит в РФ на вооружении. Такая силовая установка, безусловно, накладывает определённые ограничения на эксплуатацию и обслуживание, но она отлично запускается за полярным кругом, чего нельзя сказать о поршневых двигателях, которые требует долгого дополнительного подогрева.
                                          Второй танк с ГТД — американский Абрамс M1A.
                                            +3
                                            Поправил пассаж про танки, который оказался самым обсуждаемым из статьи про ГТД самолётов. :)
                                              +1
                                              Всем хорош ГТД на танке, кроме одного…
                                              Жрет он много. Даже для танка.
                                              ЕМНИТ на Т-80 только на запуск уходит 16 литров керосина.
                                              10 раз завел — минус бочка)
                                              Военных конечно цена топлива волнует мало, но это топливо надо еще где-то на танке разместить… По нашим нормативам принято что бронетехника должна проехать 500км на одной заправке. И с этим у газотурбинных танков есть проблемы. По этой причине на восьмидесятках сзади стоят две дополнительные бочки с керосином. На одних внутренних баках он далеко не уедет…
                                              Ну и плюс пыль просто сьедает лопатки…
                                              ЗЫ
                                              Кстати еще у шведов турбины на танках стоят. Но там двойная силовая установка.
                                                +1
                                                про таки читал подробнее
                                                там тоже есть некое подобие ВСУ — маленькая турбинка около 15 Квт, которая стартует первой и потом с ее помощью запускают основную турбину.
                                                  +1
                                                  некое подобие ВСУ — маленькая турбинка около 15 Квт,
                                                  Вот это уже получше для пати в лесу, а то самолётный ВСУ уж больно здоровый (на сотню+- kW вроде?)
                                                  0
                                                  Да, пыль для Абрамсов была серьезной проблемой на Ближнем Востоке.
                                                  Аналогично, в Афганистане от этого очень страдали Ми-8.
                                                    0
                                                    Вот кстати странно, но Эд Мейси, автор книги «Апач», не отмечал этой проблемы, хотя неоднократно упоминал дороговизну обслуживания. Пилоту, конечно, заботы техников неблизки, но грохнуться из-за пыли на территории, контролируемой противником явно не хочется.
                                                      0
                                                      Пыль как правило не приводит к отказу в полёте, она просто ускоряет износ лопаток, уменьшая ресурс и постепенно снижая характеристики.
                                                  0

                                                  Ещё на автомобили пытаются иногда ставить (даже серийные выпускались, гуглятся по "газотурбинные автомобили"), и даже на мотоциклы… но в целом, чем легче и манёвреннее механизм, тем менее целесообразно применение ГТД.

                                                    0
                                                    Про автомобили читал (советский опыт), там по итогу получилось «не лучше дизеля, но при этом дороже». Ну и еще, есть (как я понимаю, вполне живой) проект установки на локомотив
                                                      0
                                                      Он очень вялотекущий. GE тоже пытались, и толком ничего не вышло, насколько я помню. ГДТ всё-таки штука дорогая.
                                                  +2
                                                  А по турбовинтовым не «также часто применяется понижающая трансмиссия», а редуктор является обязательным и самым проблемным узлом этой конструкции.
                                                    0
                                                    Посмотрел внимательно, действительно всегда используется. Я полагал, что на двигателях со свободной турбиной(вроде Pratt & Whitney Canada PT6) её нет — ошибся.
                                                    +1
                                                    Отличная статья и замечательные иллюстрации. Видео про вертолётик тоже отличное.
                                                    Турбовинтовой «от винта» механически не запустишь уже явно, и там тоже с шансами воздушный стартер от ВСУ — основной вариант. Ибо электростартер даже на такой движок (в целом сильно поменьше чем «бочка» LEAP'a какого-нибудь) будет немаленькой тяжёлой чушкой.
                                                    Как у нас на турбопропах с этим? Таки воздух? Или везём на каждом движке стартеры?
                                                      +1
                                                      В PW PT6 электрический стартер, насчет других турбопропов не знаю.
                                                      На моем типе стоят PW306A, если не ошибаюсь, PW300 series — самый большой турбофан с электрическим стартером. Можно стартовать от GPU, APU + батареи или только от батарей.
                                                        +1
                                                        На АИ-24 (стоит на Ан-24) электрический стартер-генератор
                                                          +1

                                                          Т.к. Генераторы возить полюбому надо, то чтобы отдельный стартер не возить используют гетератор в двигательном режиме как стартер.

                                                            0
                                                            Говорят, что уже и большие двигатели электростартером запускают. Сам не встречал, если что-то узнаю, напишу.
                                                              0

                                                              На земле всё, что было с пневмо и гидростартером, переделывают на электрический.

                                                            0

                                                            «Кстати, с ограничением температуры выхлопных газов связан тот факт, что в жару и/или на высокогорных аэродромах двигатель может выдать меньшую тягу.»
                                                            Скорее снижение мощности в таких условиях связано с уменьшением плотности воздуха и, соответственно, массы рабочего тела двигателя в единицу времени.

                                                              0
                                                              Оба фактора влияют. Но я специально не стал вдаваться в подробности, статья ведь про взгляд «электронщика». :)
                                                              0
                                                              Спасибо, автор, за отличную статью
                                                                0
                                                                Благодарю за отличную статью!
                                                                Некоторое время назад видел ролик, где пилот включал реверс ненадолго (одна-две секунды) до прикосновения к полосе. Я так понимаю, чтобы погасить излишнюю скорость и не заходить на второй круг. К сожалению тот ролик сейчас найти не могу, но у самолёта было 2 двигателя в районе хвостового оперения (поэтому включение реверса было явно видно), самолёт явно побольше частных реактивных самолётов, но не больше, например, боинга 737. Это старый самолёт/запись со времен, когда «обжим шасси» был необязательным для включения реверса, или на относительно малых самолётах это требование необязательно?
                                                                  0
                                                                  ru.wikipedia.org/wiki/Реверс_(авиация)#Использование_реверса_в_воздухе

                                                                  По моему я у Ершова читал, что ТУ-154 допускал включение реверса в воздухе.
                                                                    0
                                                                    У вас кажется ссылка не вставилась…
                                                                    Погуглил, похоже вы правы, кажется на ролике я видел ТУ-154.
                                                                    UPD: Кажется я видел этот ролик.
                                                                      0
                                                                      Перепечатал ссылку вручную, лучше не стало…

                                                                      Возможно вы видели ТУ-134, или DC-9 — они двухдвигательные. В те годы такая компоновка была популярна, и внешне они мало друг от друга отличаются. Причина выноса двигателей в хвост — лучшая защищенность от мусора на полосе.
                                                                        0
                                                                        Лучше стало, спасибо.
                                                                          0

                                                                          Про як-40 слышал, что там применять реверс ещё до касания — чуть ли не стандартная практика

                                                                        0
                                                                        Спасибо за ролик. Не знал, что конструкция Ту-154 позволяла включать реверс в воздухе.
                                                                        Сейчас все самолёты блокируют возможность включения реверса в отсутствие обжатия шасси.
                                                                          0
                                                                          Если я правильно помню, из-за формы и низкого расположения крыльев у ТУ-154, они создавали огромный экранный эффект вблизи земли и самолет буквально «не хотел» приземляться.
                                                                      0
                                                                      Современные авиалайнеры точно такую ерунду делать не дают. Чтобы погасить скорость в воздухе или резко сбросить высоту есть вполне эффективные воздушные тормоза. Если и их не хватает — не надо дёргаться сделай ещё круг.
                                                                        0
                                                                        Это все правильно, но возможно катастрофы ТУ-204 во Внуково в 2012 году не произошло бы при наличии возможности включить реверс без обжатия стоек. Причем и у КВС и второго пилота был большой стаж полетов на ТУ-154, где такая возможность есть.
                                                                        Там, конечно, экипаж накосячил неоднократно…
                                                                          0
                                                                          Возможно, но и включение реверса в полёте может привести к катастрофе (https://en.wikipedia.org/wiki/Lauda_Air_Flight_004)
                                                                          Получается, что возможность включить реверс в полёте, может и спасёт в каких-то случаях, когда лётчики косячат, но может и навредить в ситуациях, когда они не косячат.
                                                                            +1
                                                                            В рейсе 004 включение реверса было по причине последовательного технического сбоя двух независимых клапанов, а не ошибки пилота.
                                                                            Причем я то как раз сторонник максимальной автоматизации, но автоматика тоже умеет сбоить.
                                                                              0
                                                                              И то верно. К тому же быстрый поиск по гуглу не нашёл аварий, когда причиной послужило включение реверса в полёте именно пилотом (и не заблокированное отсутствием обжатия шасси). Оно и к лучшему.
                                                                              Однако я по-прежнему уверен, что реверсом надо пользоваться только по назначению: когда решил тормозить до полной остановки, а начинать им пользоваться до касания полосы — не надо.
                                                                      0
                                                                      Как любопытно организован пульт включения двигателем. В автомобильной технике с ключом зажигания режим CRANK — это прокрутка стартером с включенным зажиганием. Без зажигания режим прокрутки или не предусмотрен вообще, или с нажатой до упора педалью газа. При этом режим CRANK замком не фиксируется. В машине с кнопкой START/STOP в явном виде режима CRANK нет вообще, стартером управляет бортовой компьютер (ECU).
                                                                      А здесь получился какой то гибрид. Непонятно, что мешало сделать аналог кнопки START/STOP — чтобы FADEC управлял процессом запуска самостоятельно. Тем более что зажигание надо выключить после запуска вручную. Возможно какие то исторические причины с тех времен, когда FADEC'а еще не было.
                                                                        0
                                                                        1. При подготовке самолёта к полёту лётчики вообще много чего делают: начиная с визуального осмотра самолёта и заканчивая вводом альтернативных маршрутов полёта в систему самолётовождения.
                                                                        2. Режим CRANK нужен в эксплуатации.
                                                                        3. Перед запуском двигателя лётчик должен сделать, например, вот какие вещи:
                                                                        3а. Открыть створку ВСУ
                                                                        3б. Запустить ВСУ
                                                                        3в. Подать сжатый воздух на двигатель

                                                                        Итого убрав положение «IGN ON» в автоматику двигателя (что можно сделать) мы и время толком не сократим и тумблер убрать не сможем и лётчика запутаем.
                                                                        Там, где выхлоп от инновации есть — её делают. Где результат сомнителен — оставляют традиционные органы управления. Так что считаем, что исполнение пульта запуска это «дань традиции».
                                                                          0
                                                                          Раньше были самолеты, где открытие и закрытие топливной магистрали производилось краном в кабине пилота :). Чтобы уж совсем надежно было.

                                                                          Я понимаю, что любая система — продукт своего времени, включая исторические традиции.
                                                                            0
                                                                            Если рассматривать атавизмы, то штурвал у Боингов мне кажется куда более странной штукой…
                                                                              0

                                                                              При отсутствии системы пожаротушения кран в кабине не выглядит таким уж странным...

                                                                                0
                                                                                Сейчас все перекрывные клапаны к тумблеру Master Switch привязаны. А еще есть противопожарные клапаны, которые к органам управления противопожарной системой подключены.
                                                                            0

                                                                            Поршневому двигателю холодная прокрутка и не требуется. А на газотурбинном она используется, например, для охлаждения двигателя после аварийного отключения. Иначе, корпус турбины остынет быстрее, чем рабочие колёса, а от этого двигатель может заклинить, пока полностью не остынет.

                                                                            0
                                                                            Спасибо за интересную статью, прочитал с удовольствием. Правда, надеялся на больший объём.

                                                                            Даже попадание крупной птицы в двигатель не сломает его.
                                                                            Помнится, было несколько случаев, когда причиной авиакатастрофы признали попадание птиц(ы) в двигатель.
                                                                            Простой вопрос: почему бы не поставить перед вентилятором защиту в виде крупной сетки?
                                                                              0
                                                                              Правда, надеялся на больший объём.

                                                                              Так не всё же сразу. Я планирую написать ещё несколько статей про остальные системы самолётов
                                                                              Простой вопрос: почему бы не поставить перед вентилятором защиту в виде крупной сетки?

                                                                              Во первых никакая сетка разумной массы и с отверстиями, достаточного размера, не выдержит попадание птицы на скорости 200+ км/час. (минимальная скорость авиалайнера при заходе на посадку/взлёте)
                                                                              Во вторых попадание одной, даже крупной птицы не ломает двигатель. Двигатель при сертификации даже проходит специальное испытание, когда в него стреляют калиброванной тушкой птицы. Проблемы бывают когда самолёт попадает в стаю птиц.
                                                                                0
                                                                                Спасибо за ответы! Буду ждать статьи про остальные системы самолётов.
                                                                                  +1
                                                                                  испытание, когда в него стреляют калиброванной тушкой птицы

                                                                                  "Сначала разморозьте курицу" (с) байка

                                                                                  0
                                                                                  На МиГ-29 была защитная заслонка в воздухозаборнике (тут есть описание принципа работы). Может и сейчас есть(тяжёлая система для такого самолёта), не гуглил. Но там воздухозаборник другого типа(не думаю что такое реально реализовать на СУ лайнеров, где от воздухозаборника практически присутствует только обечайка). Плюс там диаметр двигателя заметно меньший, что, полагаю, увеличивало ущерб от попадания в воздухозаборник посторонних предметов — например, на Су-27(ровесник) такого устройства не предусматривалось. Ну и МиГ-29 вообще машинка невысокая, помню на Ходынке(в 90-х) это меня особенно поразило по сравнению с стоявшим там же Т10(один из прототипов, если не путаю, ещё с оживальными законцовками) — так что при базировании с не сильно подготовленного аэродрома он бы ещё на взлёте мог много чего засосать с ВПП.
                                                                                    0
                                                                                    Ну так Миг-29, вроде как, специально проектировался с учетом возможность работы с грунтовых аэродромов
                                                                                      +1
                                                                                      Су-25 тоже. Даже помню нам историю рассказывали что военные затребовали для него возможность работы при прочности грунта 2.5 кг/см2(осенняя распутица). В результате КБ это реализовало, но оказалось что машины обслуживания вязли при таких св-вах грунта, и не могли подъехать к самолёту. Байка, или правда — не могу сказать. Но вот решёток защитных в воздухозаборнике на «грачах» нет.

                                                                                      Собственно я хотел показать что такие решения есть, но они очень специфичны, используются крайне редко, и в силу разных факторов врядли будут реализовываться в на гражданских лайнерах.
                                                                                        0

                                                                                        Про грунт.
                                                                                        Как говорил один человек служивший(не срочному) в городе в центре страны там где базировались миг-29(вроде) — мало того что до границы лететь в случае чего несколько часов, так и до аэродрома который "наверху" из военной части которая "внизу" часть года даже гусеничный транспорт не всегда добраться может, это к тому что часто требования не совпадают с реальной возможностью использовать…
                                                                                        p.s. байка или нет не знаю, с военными иногда не понять когда шутят когда серьёзно

                                                                                          0
                                                                                          с военными иногда не понять когда шутят когда серьёзно

                                                                                          Поэтому зачастую в КБ проект делали не как военные просят, а как военным нужно :). Если не ошибаюсь, за таким были замечены как минимум Сухой(в том числе и с Су-25, который военные изначально просили сверхзвуковым), и Туполев.
                                                                                            0
                                                                                            Так это в любом проекте, мне кажется, актуально. И не только с военными.
                                                                                  0

                                                                                  Про помпаж напишите :)

                                                                                    0

                                                                                    "В камере сгорания происходит постоянное горение топливовоздушной смеси, приводящее к тому, что разогретый газ расширяется в сторону турбины"


                                                                                    Внезапно задумался, а как добиваются того, что газ расширяется в сторону турбин? Там камеры сгорания похожи на ракетные (где, собственно, поток газов может идти только в одном направлении)? Или применяются какие-то специальные технические решения? Просто на схеме двигателя камера сгорания нарисована таким образом, что газы должны оказывать давление и в противоположную сторону.

                                                                                      0
                                                                                      Верно, только с другой стороны на расширяющиеся газы оказывает давление воздух, очень активно сжимаемый компрессором.
                                                                                        0
                                                                                        Спасибо за ответ. Но конечно я не очень корректно сформулировал вопрос. Меня интересовала первая фаза, когда двигатель запускается и обороты компрессора небольшие.
                                                                                        Вопрос написал до того, как задумался про роль запуска турбин от внешнего источника :). Видимо минимально необходимые обороты и есть та грань, которая создает необходимое противодавление при минимально устойчивом горение в камере (мнение полного профана в этой области, претендующего исключительно на удовлетворение своего любопытства).
                                                                                        Было бы интересно посмотреть на графики давления компрессора и давления в камере сгорания.
                                                                                          0
                                                                                          Именно так. Если просто поджечь керосин в камере сгорания, то двигатель не запустится. Его сначала необходимо раскрутить стартером.
                                                                                          А по поводу того, что нагреваемый газ во все стороны должен одинаково давить, и, в том числе, работать «против» компрессора, меня тоже вопрос мучал. Особенно в случае прямоточных двигателей. Лично моё понимание остановилось на том, что со стороны компрессора дырка в камере сгорания меньше, чем со стороны турбины, и газ, хотя и давит во все стороны одинаково, «в сторону турбины» работы больше совершает.
                                                                                          Опять же повторю, что я на бортовом оборудовании, проводочках и прочих алгоритмах специализируюсь — могу наврать.
                                                                                      0

                                                                                      Всегда интересовал вопрос, почему в аэропортах или на самолетах не ставят системы шумоподавления? Генерация звуковой волны в противофазе или вибрации на корпусе. Как в наушниках делают.

                                                                                        0
                                                                                        Возможно потому что для создания противофазного шума, равного по амплитуде звуку двигателя взлетающего самолёта, нужно развить такую же мощность.
                                                                                          0

                                                                                          Ну мощность шума же, а не мощьность источника шума. Это разное насколько я понимаю.

                                                                                          0

                                                                                          Потому что в наушниках нужно добиться соглашения звука в одной небольшой области на входе в ухо. В самолёте же нужно добиться такого эффекта либо на всех источниках (невозможно т.к. не точечные) либо на входе в каждое из 400-т ушей… если не очень понятно, можно попробовать посмотреть на картину интерференции волн в воде от нескольких источников и попробовать придумать источник который бы мог подавить их по всей поверхности...

                                                                                            0

                                                                                            О, кстати да. Простое решение. Почему бы просто не выдавать наушники с шумодавом!

                                                                                              0

                                                                                              Есть проще пустить усыпляющий газ…
                                                                                              Я не уверен но мне кажется что эти наушники не совсем выполняют свою функцию, т.е. тишину они обеспечить не могут, ну и не всем комфортно в наушниках (не говоря уже о проблемах с гигиеной оных) я не уверен но мне кажется текущие выдаваемые наушники одноразовые...

                                                                                        Only users with full accounts can post comments. Log in, please.