turbo elisni motori
TRANSCRIPT
-
8/11/2019 Turbo Elisni Motori
1/19
TURBO-ELISNI AVIONSKI POGON
1 POGONSKI I MOBILNI SISTEMI II SEMINARSKI RAD
TEMA :
TURBO-ELISNI AVIONSKI POGON
Sadraj:
OBLAST PRIMENE....................................................................................3
-
8/11/2019 Turbo Elisni Motori
2/19
TURBO-ELISNI AVIONSKI POGON
2 POGONSKI I MOBILNI SISTEMI II SEMINARSKI RAD
ISTORIJAT RAZVOJA................................................................................4
POZNATI PROIZVOAI..........................................................................5
PRINCIP RADA........................................................................................7
PERFORMANSE TURBO-ELISNOG POGONA............................................9
PERFORMANSE ELISNOG POGONA.......................................................10
PERSPEKTIVA PRIMENE.........................................................................12
LITERATURA.14
Oblast PrimenePrimenu nalaze u avio industriji (putnicki avioni,avioni za obuku
pilota,poljoprivrea), neke vrste helikoptera.
-
8/11/2019 Turbo Elisni Motori
3/19
TURBO-ELISNI AVIONSKI POGON
3 POGONSKI I MOBILNI SISTEMI II SEMINARSKI RAD
Najbolji I najiskorodeniji avion u oblasti poljoprivree sa turbo elisnim
pogonom je SSSR-ov AN-3 /Antonov (slika 1),samim okazom o ekonominosti
motora u drugoj polovini dvadesetog veka AN-3 je napravio veliki uspeh.
Koriden motor je TVD-20 ( slika 2), ije demo karakteristike navesti u jenomo sleedih slajova
Slika 2 (TVD-20)
Slika 1 (AN-3)
Istorijat Razvoja
Alan Grifit je objavio rad o dizajnu turbina 1926. koji bi se mogao koristiti za
napajanje vratila pa odatle do properela. d 1929, Frenk Rezati, poeo ra
-
8/11/2019 Turbo Elisni Motori
4/19
TURBO-ELISNI AVIONSKI POGON
4 POGONSKI I MOBILNI SISTEMI II SEMINARSKI RAD
na dizajnu centrifugalnih turbina je bi izvodile potiskom mlaza. Dor
Jenraik jebjavio rad o elisno-mlaznom motoru 1928, 12.03.1929
patentirao elisno-mlazni motor. Prvi britanski turbo-elisni motor je Rols
Rojs RB.50 Trent (slika 3), prepravljen Derwent II opremljen sa reduktorom
i Rotol elisama uine 213.36cm, sa 11 na 5 lopatica. 1945 .Kasnije je Rols Rojs
razvio DART , koji je postao jedan od najpouzdanijih turbo elisnih motora
ikada napravljenih. Dart proizvonja je trajala vie o 50 goina. Dokje
SSSR imao tehnologiju a napravi Strateki mlazni bombarer slian Boingu B-
52,oni suumesto toga kreirali Tupolev Tu-95 sa pogonom o etiri turbo prop
motoraKuznetsov NK-12 (slika 4),sa osam kontra-rotirajudih elisa I sa
maksimalnom brzinom krstarenja od 935,27 kmh, bri nego bilo koji mlaznjak
do tada.Prvi ameriki turbo-elisni motor bio je General ElectricXT31,prvobitno eksperimentalno koriden za avionVultee XP-81.XP-81je imap
prvi let u decembru,bio je prvi avion koji je koristio kombinaciju turbo-elisnog I
mlaznog pogona. Jedan od naproizvedenijih turbo-elisnih motora je Pratt &
Whitney CanadaPT6,motor.Prvi helicopter sa turbinskim pogonom bio je Bell
XH-13F
slika 3 ( Rols Rojs RB.50) slika 4 (Kuznetsov NK-12 )
Poznati ProizvoaiAntonov An-32 ( slika5 )(NATO naziv: Cline) je vojni transportni avion sa
dva turbo-elisna motora.
http://en.wikipedia.org/wiki/Kuznetsov_NK-12http://en.wikipedia.org/wiki/Kuznetsov_NK-12http://en.wikipedia.org/wiki/GE_Aviationhttp://en.wikipedia.org/wiki/GE_Aviationhttp://en.wikipedia.org/wiki/General_Electric_T31http://en.wikipedia.org/wiki/General_Electric_T31http://en.wikipedia.org/wiki/Consolidated_Vultee_XP-81http://en.wikipedia.org/wiki/Consolidated_Vultee_XP-81http://en.wikipedia.org/wiki/Consolidated_Vultee_XP-81http://en.wikipedia.org/wiki/Pratt_%26_Whitney_Canadahttp://en.wikipedia.org/wiki/Pratt_%26_Whitney_Canadahttp://en.wikipedia.org/wiki/Pratt_%26_Whitney_Canadahttp://en.wikipedia.org/wiki/Pratt_%26_Whitney_Canada_PT6http://en.wikipedia.org/wiki/Pratt_%26_Whitney_Canada_PT6http://en.wikipedia.org/wiki/Kuznetsov_NK-12http://en.wikipedia.org/wiki/Kuznetsov_NK-12http://en.wikipedia.org/wiki/Pratt_%26_Whitney_Canada_PT6http://en.wikipedia.org/wiki/Pratt_%26_Whitney_Canadahttp://en.wikipedia.org/wiki/Pratt_%26_Whitney_Canadahttp://en.wikipedia.org/wiki/Consolidated_Vultee_XP-81http://en.wikipedia.org/wiki/General_Electric_T31http://en.wikipedia.org/wiki/GE_Aviationhttp://en.wikipedia.org/wiki/Kuznetsov_NK-12 -
8/11/2019 Turbo Elisni Motori
5/19
TURBO-ELISNI AVIONSKI POGON
5 POGONSKI I MOBILNI SISTEMI II SEMINARSKI RAD
Izraen je na osnoviAn-26 na koji su ugraeni skoro vostruko jai motori.
Proizvedeno je 357 aviona a prvi let bio je 1976.goine. Visoko smeteni nosai
motora iznad krila omogudili su ugranjuelisa sa krakovima vedeg ijametra.
Vedim elisama i snanijim motorima avion je dobio izvrsne osobine uzletanja i
leta, pogotovo na aeroromima u tropskim krajevima i na vedim namorskim
visinama, odnosno u uslovima gde turboelisni motori znatno gube na snazi.
Teretni prostor moe poneti o 6.700 kg tereta koji se u 12,48 m ugi, 2,30 m
irok i 1,84 m visok prostor utovaruje preko sputene "rampe" urepnom
delu aviona. Prostor za putnike ima 55 seita.
Tehnike karakteristike Antonov An-32
Osnovne karakteristike: posada: 3 , Kapacitet:- 42 putnika, 50 padobranaca,24 nosila + 3 pripadnika medicinskog osoblja , Duina:23,78 m, Raspon
krila:29,20 m, Povrina krila:75 m2, Visina:8,75 m, Masa aviona:16.800 kg,
Maksimalna masa uzletanja: 27.000kg, Karakteristike pri letenju: najvea
brzina540 km/h ,ekonomska brzina : 480km/h, dolet: 2500km, brzina
penjanja:6,4m/s, najveca visina leta:9.500m , motor: 2 ZMKB Progress AI-
20DM turbo-prop motora (slika 6).
slika 5 (Antonov An-32) slika 6 ( ZMKB Progress AI-20DM )
Transportni avion proizvoaa Loki MartinC-130 Herkul (emgl. Lockheed C-
130 Hercules)(slika 7)je detvoromotorni turbo-elisni avion koji slui kao glavni
taktikiprevoznik za vojne snage irom sveta. Sposoban je za sletanje i
poletanje sa kratkih ili nepripremljenih poletno-sletnih staza, dizajniran tza
-
8/11/2019 Turbo Elisni Motori
6/19
TURBO-ELISNI AVIONSKI POGON
6 POGONSKI I MOBILNI SISTEMI II SEMINARSKI RAD
potrebe prevoza tereta i vojnih jedinica. Danas se ovaj avion izmeuostalog
koristi i za izvianje vremena, snabdevanjem gorivom u vazduhu, gaenje
poara iz vazuha kao i evakuaciju bolesnika.
Vie o 40 razliitih moela Herkula se koristi u vie o 50 zemalja svata i to jeavion koji se ue proizvoi nego bilo koji rugi vojni vazuhoplov u istoriji.
Tokom vie o 50 goinau operativnoj upotrebi, Herkul se ustalio kao pouzdan
i izrljiv avion uestvujudi u vojnim,civilnim i humanitarnim operacijama.
Uloga: vienamenska, Prvi let prototipa: 23 avgust, 1954, U operativnoj
upotrebi:April, 1955, Proizvoa: Lokid , Projektant : Vilis Houkins ,
Kapacitet :Posada : 4-6, Putnici : 92 regularno, 64 vojnika , Teret : 20,000 kg,
Evakuacija : 74 bolesnika , Dimenzije : Duina : 29,8 m, Raspon krila : 40,4 m,Visina : 11,6 m, Povrina krila : 162,1 m, Teina :Prazan avion : 37,650 kg,
Maksimalna teina : 70,300 kg, Performanse : Maksimalna brzina nepoznata ,
Brzina krstarenja : 602 km/h, Operatibni plafon leta : 10,058 m, Dolet : 3.791
km, Pogonska grupa : , Motori : 4 x T56-A-15 turbo-elisni (slika 8), Proizvoa
:Alison , Snaga (svaki) : 3,210 kW
Slika 7 (C-130 Herkul ) slika 8 ( T56-A-15 )
Princip Rada
Turbo-elisni motori vedinu energije mlaza izduvnih gasova koriste za pokretanje
turbine koja preko osovine direktno ili preko zupcanika pokredeelisu. Brzina
-
8/11/2019 Turbo Elisni Motori
7/19
TURBO-ELISNI AVIONSKI POGON
7 POGONSKI I MOBILNI SISTEMI II SEMINARSKI RAD
okretanja elise uglavnom je nepromenjiva. Sila potiska koju stvaraju ti motori
neznatna je. Motori se ugrauju na manje putnike icargo avione koji lete na
manjim visinama i manjim brzinama. Kao i ostali mlazni motori sastoji se od
1)usisnika vazduha, 2)kompresora, 3)komora za sagorevanje i 4)turbina.
Vazduh koji ulazi u kompresor sabija se. Gorivo se dodaje kompresovanom
vazuhu, te smesa sagoreva u komorama sagorevanja. Vrudi gasovi stvoreni
procesom sagorevanja prolaze kroz turbine. Deo stvorene energije troi se na
pokretanje turbine za pogon kompresora a preostala energija pokrede turbinu
za pogon elise.
Slika 9 ( presek turbo elisnog motora)
1) Usisnik vazuha je eo konstrukcije aviona i motora koji omogudava
dovod stabilne struje vazduha o kompresora. Ko pozvunih aviona
usisnik je konstrukcijski nezahtevan. Sastoji se o aeroinamiki
oblikovanog otvora kako bi stvarao to manji otpor i kako bi to manje
remetio strujanje zraka. Vazduh koji dolazi do kompresora mora imati
manju brzinu od brzine zvuka to ko nazvunih aviona zahteva
konstrukciju usisnika koja de tu brzinu smanjiti na pozvunu.
2) Kompresor (slika 9)je deo mlaznog motora koji sabija vazduh. Kompresor
koristi niz rotirajudih iskova na kojima su uvrdene lopatice
aeroinamikog oblika, profila slinog profilu krila, koje progresivnosabijaju vazduh. Nepokretne statorske lopatice, smetene iza svakog
rotirajudeg iska, usmeravaju strujanje vazduha na sleedi rotirajudi isk.
Prostor prolaska strujanja vazduha se smanjuje prema izlazu iz
kompresora, smanjuje se brzina i povedava pritisak. Brzina ni u kom delu
ne sme predi brzinu zvuka. Kompresor preko osovine pokrede turbina.
-
8/11/2019 Turbo Elisni Motori
8/19
TURBO-ELISNI AVIONSKI POGON
8 POGONSKI I MOBILNI SISTEMI II SEMINARSKI RAD
3) komore za sagorevanje (slika 10)su deo elisnog motora izmeu
kompresora i turbine. U njima mea smea vazduha i goriva stvarajudi
vreo gas. Zbog izuzetno visoke temperature na izlaz iz komora
sagorevanja dovodi se vazduh iz kompresora koji smanjuje temperaturu
izduvnih gasova. Protok vazduha iz kompresora deli se na primarni, onaj
koji se mea s gorivom i sagoreva u komorama za sagorevanje, i
sekundarni koji struji oko komora (i jednim delom kroz otvore ulazi u
komore i zarava plamen u sredini), sputajudi temperaturu na
zaovoljavajudu vrednost.
4) Turbina (slika 11)je rotirajudi isk na koji su uvrdene lopatice
aeroinamikog oblika. Vreo gas koji izlazi iz komora za sagorevanje
usmerava se preko statorskih lopatica na turbinske lopatice i okredeih.Turbina zatim preko osovine pokrede elisu ili kompresor. Relativno
hladan vazduh uzima se od kompresora i usmerava na lopatice turbine
kako bi se spreilo njihovo pregrejavanje.
slike (9,10,11)
Performanse Turbo-Elisnog Pogona
Turbo-elisni pogon predstavlja kombinaciju turbomlaznog
-
8/11/2019 Turbo Elisni Motori
9/19
TURBO-ELISNI AVIONSKI POGON
9 POGONSKI I MOBILNI SISTEMI II SEMINARSKI RAD
motora i elisnog pogona, izduv zadrava sposobnost potiska, koji iznosi i do20% ukupnog potiska sistema zbog toga je neophodno snagu turbo-elisnog
pogona izraavati u ekvivalentnoj snazi, gde se potisak motora prevodiu efektivnu snagu. U statikim uslovima se ekvivalent snage grubo procenjuje
kada se ekvivalentna snaga horizontalnog leta podeli sa 2.5. U letu seekvivalent snage dobija na osnovu jednaine:
Pe =TV/Pgde se uzima za P = 0.80
T= potisak elise,V=brzina elise
Ukupna snaga se dobija sabiranjem izraunatog ekvivalenta I snage koju uzima
elisni pogon. Kao i kod klipnog pogona, tako i kod turbo-vratilskog pogonabrzina vrha lopatice je ograniena na M 0.70. Turbo-elisni pogon je efikasnijiod klipno-elisnog pogona za M > 0.5jer na to utie potisak turbo-vratilnogmotora. Nova generacija elisa sa zakrivljenim i skradenim lopaticamaomogudava let do M 0.85.(slika 12)prikazuje pogon sa kontrarotirajudimelisama (propfan)
slika 12 (kontrarotirajue elise)
Elisa pretstavlja rotirajude krilo sa mogudstvom zaokretanja pozitivnog ilinegativnog ugla podeenim prema promeni tangencijalne komponente brzine
-
8/11/2019 Turbo Elisni Motori
10/19
TURBO-ELISNI AVIONSKI POGON
10 POGONSKI I MOBILNI SISTEMI II SEMINARSKI RAD
U proraunskom reimu rada preseci elise treba da budu tako postavljeni da sulokalni aeroprofili postavljeni u odnosu na naolazedu brzinu da je odnos L/Dpreseka maksimalan. Brzi prorauni se baziraju na reprezentativnom presekuelise koji se nalazi izmedju 0.7 R i 0.74 R.Sa gledita konstuktora interesuju
nas samo karakteristike elise koje obino obezbedjuje proizvodja.Karakteristike elise se daju preko niza parametara od kojih su najvaniji :
1) Koeficijent rada: = V/nD, gde je V [m/s]brzina leta, n [o/s] broj obrtaja usekundi
2) Koeficijent snage: cP= P/( n3 D5);gde je [kg/m3]gustina vazduha, P[kW]snaga motora, D [m]prenik elise.
3) Koeficijent snage: cT= T/( n2 D4); gde je T [kN]potisak elise
4) Koeficijent izbora : cS= V = / 5) Efikasnost elise : P =TV/P
Koeficijent rada je povezan sa pomeranjem letelice za jedan obrt elise
Koeficijent izbora ne zavisi od dimenzija elise i koristi se za poreenje razliitihelisa
Proizvodjai daju karakteristike elise u razliitim oblicima, ali se jednaina
T==
uvek koristi da bi se izraunao potisak za date uslove leta
Performanse Elisnog Pogona
-
8/11/2019 Turbo Elisni Motori
11/19
TURBO-ELISNI AVIONSKI POGON
11 POGONSKI I MOBILNI SISTEMI II SEMINARSKI RAD
Slika 13.( statika karakteristika trokrake elise)
Dvokrake eliseimaju za oko 5% manji potisak od datih karakteristika
etvorokrake eliseimaju za oko 5% vedi statiki potisak od prikazanog
Drvene eliseimaju za 10% manji potisak zbog debljih aeroprofila
Elise promenjivog korakase postavljaju u optimalan poloaj zadravajudikonstantni broj obrtaja motora
Za EPK elisecP i su nezavisne veliine koje se mogu proitati sa dijagrama
Perspektiva Primene
-
8/11/2019 Turbo Elisni Motori
12/19
TURBO-ELISNI AVIONSKI POGON
12 POGONSKI I MOBILNI SISTEMI II SEMINARSKI RAD
Za primer demo navesti avion DASH Q-400 (slika 14) koji jejedan od
najsavremenijih aviona na svetu po sposobnostima pri letenju, tehnolokim
ostignudima i ekonominosti.
Potvrda kvaliteta ovog aviona, izmeu ostalog, olazi i u broju osaproizvedenih turboelisnih aviona tog tipa, a re je o vie o 650 proizveenih
letelica i vie o 13 miliona sati leta. Proizvonja turboprop aviona oivela je
veliku ekspanziju u poslednjih nekoliko godina zbog povedanja cene nafte i
povedanja prometa na regionalnim kradim relacijama, na kojima turboprop
avioni zbog manje potronje goriva imaju prenost u onosu na mlazne.
Bombarder Q-400 ima vrlo nizak nivo buke, zbog ega serija i ima oznaku Q po
engleskoj rei quiet, to znai tih.Q-400 jejean je o najtiih aviona jer mu
je nivo buke smanjen za 10 dB (slika 15). Buka se javlja kao veliki problem u
prometnom sektoru. Kao posedica buke mogu se navesti ne samo
uznemiravanje stanovnitva, nego i ruge fizike i psihike poseice. Tako npr.
buka o 85 B moe ostaviti poseice na sluh ok manji nivo buke, buka preko
60 B, moe proizvesti stres i nervozu, promenu pulsa, povedanje krvnog
pritiska te hormonalne poremedaje. Izlaganje preteranoj buci takoe povedava
rizik od kardio-vaskularnih bolesti.
Slika 14 (DASH Q-400) slika 15 ( nivo buke Q400 u DB )
-
8/11/2019 Turbo Elisni Motori
13/19
TURBO-ELISNI AVIONSKI POGON
13 POGONSKI I MOBILNI SISTEMI II SEMINARSKI RAD
Ovaj avion pripaa meu ekoloke najprihvatljivije avione po koliini
isputenog ugljen dioksida (slika 16).Q-400 isputa 30-40% manje ugljen
ioksia goinje nego konkurentni avioni. Zagaenje vazuha je takoe veliki
problem u prometnom sektoru pogotovo u vazunom saobradaju. Zagaenje
vazuha utie na ljusko zravlje, materijale i graevine. Vazuni saobradaj
zbog injenice a se ovija na velikim visinama ge su negativne posleice
tetnog CO2jo izraenije, mnoe tetne uinke u onosu na ruge prometne
grane sa dva. Avionom tipa DASH Q-400, onosno njegovom primenom olo je
do zaokreta u koncepciji razvoja prevoznih srestava prema ekoloki
prihvatljivijim prevoznim sredstvima.
DASH Q-400 troi 30-40% manje goriva (slika 17)nego stariji tipovi aviona istog
ili slinog kapaciteta putnika to je takoe velika eksploatacijska prenost jer su
time oatno smanjeni trokovi.
Slika 16 (emisija Co2 u kg po godini) slika 17 (potronja goriva)
-
8/11/2019 Turbo Elisni Motori
14/19
TURBO-ELISNI AVIONSKI POGON
14 POGONSKI I MOBILNI SISTEMI II SEMINARSKI RAD
Literatura
http://avioni123.blogspot.com
http://www.raketnicentar.com
http://www.wikipedia.org
http://modli.rs/flying
http://www.udruzenjepilota.org
-
8/11/2019 Turbo Elisni Motori
15/19
TURBO-ELISNI AVIONSKI POGON
15 POGONSKI I MOBILNI SISTEMI II SEMINARSKI RAD
-
8/11/2019 Turbo Elisni Motori
16/19
-
8/11/2019 Turbo Elisni Motori
17/19
TURBO-ELISNI AVIONSKI POGON
17 POGONSKI I MOBILNI SISTEMI II SEMINARSKI RAD
-
8/11/2019 Turbo Elisni Motori
18/19
-
8/11/2019 Turbo Elisni Motori
19/19