Search in topic

TurboProp. долгострой.

начало по адресу rcopen.com/forum/f83/topic67124/881

Итак давно изачаю теорию по ТРД. И очень рад успехам моделистов из ветки что выше. Но как то мне всегда нравились больше ТурбоПропы. И по совету Георгия (он же Жорж) создал отдельную ветку посвященную именно этой теме.

Вообще то хочется в конечном итоге иметь что то типа

www.youtube.com/watch?v=FuOANLLzLXU

Ну что же начнем с.

По поводу мощности свободной турбины. Хотелось бы иметь что то на 15л.с.

Небольшой обзор:
1)

Содран с соседней ветки. Судя по описанию Югославская разработка.
Диаметры приблизительные:
Компрессор - 78мм
Турбина - 86мм
Судя по картинке имеет:
тягу 70Н
и массу 2кг.
Резюме:
Думаю основная проблема этого двигателя - камера сгорания, прямоугольные развороты воздушного потока. И некоторые потери из за угловатой входной трубки. Но главный минус - наверное неудачныя конструкция компр. и турб. колес, какие то они тонюсенькие больно.

Еще один заморский экземпляр TPR-80 от фирмы M-DOT:
Информации накопать практически никакой не удалось. Судя по видео с YouTube его мощность 90л.с. Я так понимаю это мощность свободной турбины.
Но косвенно (по фото) кое что получилось:
Диаметры:
Компрессора ~120мм (на глаз)
Турбины ~100мм (на глаз)
Мощность - 90л.с./65Квт
Резюме:
Если заявленная мощность соответствует действительности - это пример для подражания. Заметно что камера сгорания довольно большая. Весь воздушный тракт имеет плавные повороты.

На этом известные мне микротурбины такой компоновки заканчиваются. А жаль.

P.S.Все еще разыскиваю пару колес от авто турбины. Новые - кусаются, надеюсь на б/у.

По TPR-80 есть визуальное несоответствие между размерами колес правой фотографии и заявленной мощностью

Та да маловат размер. Может там топливо не чистый керосин.
Проблема. Не могу понять как тот комплект с правой картинки устанавливается в корпусе. Куда подшипники лепятся.
Между крыльчатками - непохоже. В стиле - два с одной стороны, а крыльчатка - консоль. Возможно. Но можно ли?

На том разрезе, что ты выложил оба подшипника расположены со стороны входа в колесо компрессора. То есть и компрессор и турбина висят консольно. Все это возможно, просто надо посчитать критические числа оборотов. Кстати такая конфигурация обладает одним преимуществом - подшипники выводятся из зоны высокой температуры, соответственно будут дольше ходить.
Добавлено: в некоторых конструкциях даже встречается моноблочное колесо, то есть из одной заготовки с одной стороны нарезают лопатки компрессора, с другой лопатки турбины.

Двигателей с консольным расположением рабочих колес компрессора и турбины, подобных рассматриваемому, достаточно много. Похоже, что CR 201 Lucas - подходит по заявленной мощности. Габаритов не нашел. Выкладываю три схемы реальных двигателей подобной конструктивной схемы расположения колес, рис.2 - Lucas.

Александа. Моноблок это как в Югославском двигателе. В нем еще один плюс. Турбина меньше греется, поскольку имеет общий с компрессором корпус, который охлаждается нагнетаемым воздухом.

Георгий спасибо. И где Вы такие перлы находите. Весь инет перерыл и книг кучу пролистал, а этих рисунков не встречал. Накидал тут (еще до того как увидел рисунки) схему турбины.

Нехватает стартера, свободной турбины, а также спрямляющих аппаратов. Но принципиальная схема один в один как выше.

Кстати Георгий. А на рисунке lucas’a есть деталь номер два. Генератор -6KVa. При переводе в Kw получаем - 4.8
А такой генератор довольно компактен. Косвенно можно представить габариты всей установки…

P.S. Понял что колесо на 100мм малой кровью не получится заполучить. Решил искать маленькие от легковушек. С ними будет много проще. На следующей неделе думаю раздобыть комплект.

1. Турбина-то охлаждается, а воздух в компрессоре - подогревается, что не есть хорошо.
2. Приходит с опытом и, увы, с возрастом.
3. Размеры генератора по величине тока определять опасно - сейчас на ток 200А встраиваются во внутрь двигателя.
4. Это - организаторские проблемы: неужели в Украйне и славном Киеве нет автохозяйств со снятыми по разным причинам ТКРами под металлолом?

как видно из фото и чертежей, диаметр компрессора должен быть больше диаметра турбины (чтобы не все давление “сработать” на привод компессора), а что будет, если окружная скорость на входном диаметре компрессорных лопаток превысит скорость звука?
з. ы. с интересом слежу за темой. я сначала хотел делать миниатюрный твд, но меня хором отговорили, но если получится трд (пока проект “стоит” из-за отсутствия денег и занятости на работе, может к концу зимы соберу), то попробую сделать турбопроп на основе ткр с двумя ц/б компрессоами и одной турбиной большего диаметра.
2 максим - удачи!!

как видно из фото и чертежей, диаметр компрессора должен быть больше диаметра турбины (чтобы не все давление “сработать” на привод компессора),

Вообщем то нет такой зависимости. Компрессор должен создавать определенное давление и расход, на это затрачивается мощность. Турбина должна обеспечить эту мощность. Вот из этого условия и ведется расчет двигателя.

а что будет, если окружная скорость на входном диаметре компрессорных лопаток превысит скорость звука?

Вот здесь, как мне кажется либо ошибка либо описка. Почему Геннадий, ты беспокоишься об окружной скорости ВХОДНОГО диаметра лопаток колеса компрессора? Ограничение по окружной скорости вращения колеса компрессора определяется по диаметру выхода компрессорного колеса. И ограничивается по условиям прочности материала, из которого изготовляется колесо. Таким образом ограничив окружную скорость по выходному диаметру колеса, то уж никак, ни при каких обстоятельствах, окружная скорость входного диаметра лопаток не превысит окружную скорость выходного диаметра (размер то меньше). Сейчас под руками нет книжки, но по памяти окружная скорость колеса компрессора не должна превышать 280 м/с. Для турбины это ограничение еще меньше, так как необходимо учитывать, что при высокой температуре снижаются прочностные характеристики материала.

280… странно не могу дать ссылку, но я видел характеристики трд, там пи ка = 3,5, для этого 280 м/с вроде бы не достаточно. а про скорость звука, я имел ввиду, возникают ли какие - нубудь отрицательные эффекты при ее превышении?

Александр. Что то Вы с цифрами ошибаетесь. Возмите тот же KJ-66. Компрессор, наибольший диаметр - 66мм. Крутят его до 120 тыс. об. а это больше 400м/с на периферии. Так что за скоростью звука работает компрессор на максимальных оборотах.

Никто не знает как, но работает 😁

может, 280м/с - это как раз ограничение по скорости на входном диаметре? относительная скорость получится 310-320 м/с - еще немного и будет скорость звука?

Да, ошибся, говорю же что книжки нет под рукой. А эти цифры что запали в память, это для центробежных насосов, у которых колеса закрытые и по прочности они хуже работают, чем полуоткрытые колеса компрессоров.
А на счет скорости звука, ну и пусть колесо вращается ст акой частотой. надо уже смотреть не на его окружную скорость, а на скорость потока, который вылетает из колеса. вот здесь вот и могут быть какие либо препятствия.

120 000 об/мин у kj-66 выбрана не зря. Надо помнить, что колесо компрессора у kj-66 имеет выходные кромки лопаток загнутые против вращения, а это означает, что колесо имеет степень реактивности р=0,6…0,65 , т.е. большая часть работы по повышению давления происходит в колесе. С повышением давления происходит рост температуры, а с ростом температуры - рост скорости звука. Так на 120 000 об/мин абсолютная скорость на выходе из колеса (примерно 440 м/с) практически равна или даже чуть больше скорости звука , если повышать частоту вращения можно дальше зайти за скорость звука и тогда КПД компрессора начнёт снижаться вследствие возникновения волновых потерь в диффузоре. Поэтому стараются диффузор держать в дозвуковом потоке.

и все же, что будет, если выйти за скорость звука? велики ли волновые потери?
в компрессорах от ткр выходные кромки лопаток загнуты градусов на 10-15 от радиального положения (тоже против вращения), и около половины повышения давления приходится на диффузор.

Имея конкретную материальную часть ТКР (рабочее колесо компрессора и ротор турбины) правильно будет выбирать расчетный режим и площадь проходного сечения соплового аппарата турбины по характеристике компрессора (первое, но достаточно точное приближение) - типичнвя характеристика приведена на рисунке.
Площадь проходного сечения соплового аппарата Ан должна обеспечивать прохождение линии рабочих режимов через зону максимальных КПД (примерно через середину зоны). Рабочая частота вращения ротора ТРД/ТВД не должна превышать максимальные допустимые, т.е. лежать НИЖЕ линии максимальных оборотов ротора. Превышение - чревато потерей жизни не только двигателя, но и Вашей!!!
Выбрав частоту вращения ротора, строят линию Р2/Р1=f(Gв) при данных оборотах. За расчетный режим лучше выбирать точку пересечения этой линии с линией рабочих режимов при выбранной Ан.
Занижение Ан смещает линию рабочих режимов к линии помпажа; увеличение - в сторону бОльших расходов воздуха - к линии максимаоьных расходов, соответствующей режиму запирания компрессора по входу или выходной системе. Резко снижается КПД компрессора, ухудшаются параметры ТРД/ТВД в целом.
Ищите “золотую” середину. Работающий двигатель - содружество компромиссов.