Miniaturowe silniki turboodrzutowe

Opis

W monografii opisano najważniejsze parametry obiegu, użytkowe i energetyczne charakteryzujące działanie różnych typów lotniczych silników turbinowych oraz przedstawiono wybrane charakterystyki silników, w których pokazano wzajemne zależności pomiędzy tymi parametrami. Przeprowadzono również dyskusję nad tendencjami i kierunkami rozwojowymi silników lotniczych, w szczególności zwracając uwagę na kwestię miniaturyzacji silników turboodrzutowych oraz metody zmierzające do poprawy ich osiągów. Szczegółowej analizie poddano procesy zachodzące w integralnych częściach miniaturowych silników turboodrzutowych, takich jak: wlot, sprężarka, dyfuzor, komora spalania, zespół turbiny i dysza wylotowa. Obok klasycznego podejścia do projektowania bazującego na modelu przepływu jednowymiarowego i znanych i sprawdzonych wyrażeniach teoretyczno-empirycznych, dużo uwagi poświęcono bardziej szczegółowemu modelowaniu numerycznemu procesu trójwymiarowego przepływu czynnika lepkiego zachodzącego w poszczególnych częściach silnika. W wielu przypadkach omówiono szczegółowo warunki początkowe i brzegowe, dobór siatek służących do dyskretyzacji rozpatrywanego obszaru fizycznego. Wnioski uzyskane z analizy wyników symulacji numerycznych pozwalają na poszerzenie wiedzy na temat ciągle nie do końca poznanych zjawisk zachodzących w danym zespole miniaturowego silnika oraz na określenie wzajemnej zależności pomiędzy wybranymi parametrami, a także na określenie ich wpływu na przebieg badanego procesu. W pracy opisano również metody pomiarowe, rodzaje i rozmieszczenie czujników pomiarowych zastosowanych w badaniach miniaturowego silnika turbinowego GTM-120 w Laboratorium Silników Lotniczych Politechniki Warszawskiej. Podkreślono też wagę błędów pomiarowych w interpretacji uzyskanych wyników.

Niniejsza publikacja przeznaczona jest dla wszystkich, którzy w najogólniejszym rozumieniu są zainteresowani miniaturowymi silnikami turbinowymi, począwszy od ich konstrukcji, zasady działania i możliwości ich zastosowania, a skończywszy na projektowaniu i prowadzeniu badań.

Spis treści

Przedmowa / 7
Wykaz ważniejszych oznaczeń / 9

1. Wprowadzenie / 13

2. Rozwój silników turboodrzutowych / 15
2.1. Rozwój silników śmigłowych i śmigłowcowych / 18

3. Charakterystyki silników turboodrzutowych / 21
3.1. Podstawowe parametry charakteryzujące pracę silnika turboodrzutowego / 21
3.2. Silniki jednoprzepływowe / 22
3.3. Silniki dwuprzepływowe / 27

4. Tendencje rozwojowe silników lotniczych / 31
4.1. Miniaturyzacja silników turboodrzutowych / 43

5. Problemy projektowania miniaturowych silników turboodrzutowych / 55
5.1. Wlot / 55
5.1.1. Obliczenia przepływu powietrza przez dyfuzor wlotowy / 64
5.2. Sprężarka / 72
5.3. Dyfuzor sprężarki / 82
5.4. Kanał wylotowy (nawrotny) / 86
5.5. Komora spalania / 91
5.6. Zespół turbiny / 122
5.6.1. Przykładowe obliczenia wstępne turbiny gazowej / 128
5.6.2. Możliwe udoskonalenia turbiny / 145
5.7. Dopalacz / 161

6. Badania miniaturowych silników turboodrzutowych / 169
6.1. Stanowisko badawcze z miniaturowym silnikiem turboodrzutowym GTM-120 i metodyka pomiarów / 169
6.2. Stanowisko badawcze komory spalania miniaturowego silnika turboodrzutowego o zmiennym przekroju otworów strefy rozcieńczającej / 178

Bibliografia / 187
Streszczenie / 191
Summary / 191

Informacje o bezpieczeństwie produktu Informacje o producencie