В первую очередь использование ТВД ограничено скоростями. Если проектируется самолет, предназначенный на скорости близкие к 1000 км/ч, то твд, можно сказать, не годится, так как винт будет просто «запираться». Есть, конечно, исключения, типа Ту-95. А вообще в реальных условиях при проектировании, наверное, много что учитывают. Это может быть и аэродинамическая компоновка самолета, предназначение и т.д. Плюс винтовые самолеты достаточно шумные. Но если все сделать правильно, то ТВД это очень эффективная вещь. Я сам никогда такими проектированиями не занимался, мне сложно ответить на этот вопрос конкретнее.
В том то и дело, что вентилятор — это по сути и есть компрессор, или в частности его ступень, работающая на оба контура. Грубо говоря, можно сказать, что вентилятор во внешнем контуре создает условия, чтобы эта тяга была. Тут большую роль сопло играет, там реактивная струя образуется, из-за которой возникает тяга
Нужно рассмотреть уравнение неразрывности, которое гласит, что в любой момент времени в любом сечении массовый расход воздуха остается постоянным:
G=P1C1aF1a=P2C2aF2a, где
P — плотность газа
Ca — осевая составляющая абсолютной скорости газа
Fa — площадь сечения
Индексы означают номер сечения (допусти, 1 — вход в компрессор, 2- выход)
Рассмотрим компрессор.
Осевую составляющую скорости принимаем постоянной (хоть я и не писал об этом в статье, примем, что это так)
Плотность воздуха от входа к выходу возрастает.
Тогда, чтобы наше уравнение выполнялось нужно, чтобы площадь от входа к выходу уменьшалась. По этой причине компрессор сужается.
Используются электрические и воздушные, зависит от воздушного судна.
Электрические питаются от бортовых систем питания.
Воздушные стартеры используют сжатый воздух, который отбирается от вспомогательной силовой установки (ВСУ). Это такие маленькие газотурбинные двигатели, созданные специально для питания бортовых систем (обеспечивает самолет электроэнергией и сжатым воздухом). Сами ВСУ запускаются электростартерами.
Редуктор не отвечает за то, вращается винт или нет. Редуктор в нашем случае это просто набор зубчатых колес и всевозможных связующих элементов, жестко связанных. Он просто понижает обороты и передает момент. Теоретически, конечно и обычный ТВД можно как всу использовать, но тогда винт будет приводиться в движение. А это несколько нецелесообразно. Остановить винт не получится, так как он находится на одном валу с турбиной и компрессором (тогда просто весь двигатель встанет). Суть ТВД со свободной турбиной в том, что винт можно остановить, так как его вал не связан механически с турбиной и компрессором.
На танках… Знаю, что на некоторых стоят газотурбинные, я даже видел один, коробок такой квадратный. Наверное, да, турбовальный. Если говорить про танк, то думаю, только топливом. В вертолете не все упирается в двигатель, там ещё шагом лопастей управляют
Тут как сказать. Надо понимать, что вентилятор это только одна ступень. Если двигатель двухвальный вместе с ним будут приходить в движении ещё несколько ступеней компрессора низкого давления, например четыре. И их привод будет осуществляться турбиной низкого давления, притом ступеней турбин всегда меньше ступеней компрессора. И внутренний контур создан не только для поддержания работы турбины. У него тоже есть сопло
С диском компрессора воздух на входе не сталкивается. Во-первых там обтекаемый кок стоит, во-вторых не все компрессоры дисковые. Давление перед компрессором увеличивается за счёт того, что поток в расширяющемся канале входного устройства тормозится, а значит растет давление по закону Бернулли.
По поводу внешнего контура я ответил под другим комментарием
Прилично отличается. Во-первых поршневые двигатели весьма тяжелые и достаточно много потребляют топлива, по сравнению с газотурбинными. Во-вторых мне сложно представить такой авиационный поршневой двигатель, который сможет создать тягу, скажем, в 30 тонн.
За счёт того, что вентилятор повышает давление воздуха, то есть подводится энергия. Эта энергия до сопла больше не расходуется, если не учитывать небольшие гидравлические потери, в отличии от внутреннего контура, где энергия сжатого воздуха расходуется на турбине (для привода всех компрессоров, вентилятора). Кроме того, расход воздуха во внешнем контуре может быть во много раз больше, чем во внутреннем (а может быть и меньше, смотря для каких целей создавался двигатель). И получается, что эта огромная масса сжатого воздуха после вентилятора, с минимальными потерями, поступает сразу в сопло, где потенциальная энергия преобразуется в кинетическую, которая и толкает самолет.
Кстати, масса компрессора весьма высока. Она может составлять половину массы всего двигателя.
G=P1C1aF1a=P2C2aF2a, где
P — плотность газа
Ca — осевая составляющая абсолютной скорости газа
Fa — площадь сечения
Индексы означают номер сечения (допусти, 1 — вход в компрессор, 2- выход)
Рассмотрим компрессор.
Осевую составляющую скорости принимаем постоянной (хоть я и не писал об этом в статье, примем, что это так)
Плотность воздуха от входа к выходу возрастает.
Тогда, чтобы наше уравнение выполнялось нужно, чтобы площадь от входа к выходу уменьшалась. По этой причине компрессор сужается.
В турбине все аналогично, только наоборот
Электрические питаются от бортовых систем питания.
Воздушные стартеры используют сжатый воздух, который отбирается от вспомогательной силовой установки (ВСУ). Это такие маленькие газотурбинные двигатели, созданные специально для питания бортовых систем (обеспечивает самолет электроэнергией и сжатым воздухом). Сами ВСУ запускаются электростартерами.
По поводу внешнего контура я ответил под другим комментарием
Кстати, масса компрессора весьма высока. Она может составлять половину массы всего двигателя.