Полёт на самолёте для многих выглядит скучной тратой времени. Сидишь себе в кресле, ешь, читаешь или спишь, потом выходишь за тысячи километров в какой-нибудь другой стране.
Мы не задумываемся о том, как именно самолёт переносит нас из одной точки в другую, и очень даже зря. Потому что устройство двигателей, монотонный гул которых слышен весь полёт, достойно отдельного рассказа.
Начиная с того, что эти двигатели изобрели в нашей стране, заканчивая принципом их работы по пунктам – читайте ниже. Будете знать сами и сможете детям рассказать при случае.
Кратко
Кто придумал двигатель для пассажирского самолёта
Архип Михайлович Люлька — выдающийся советский учёный и конструктор, специалист в области авиационных двигателей.
Вся современная авиация строится на работе ТРД – Турбореактивный двигатель. Но чтобы в дальнейшем не перегружать вас терминологией, я буду называть его либо Авиационный Двигатель, либо АД.
Знаете ли вы, что первый прототип авиационного двигателя для пассажирских самолётов был создан советским инженером?
Турбореактивный двигатель АЛ-7Ф. Сердце советской авиации.
Архип Люлька, выдающийся советский конструктор, по праву считается «отцом» современных двигателей для транспортных и пассажирских самолётов. В 1941 году он получил патент на изобретение уникального турбореактивного двухконтурного двигателя.
Однако, из-за начавшейся Великой Отечественной войны, он не смог воплотить свою идею в жизнь и построить прототип установки.
Ил-62 — это первый советский дальнемагистральный пассажирский самолёт первого класса, предназначенный для полётов на межконтинентальные расстояния. Он был разработан под руководством Сергея Владимировича Ильюшина и оснащён авиационным двигателем, созданным по патенту Архипа Люльки.
К проекту вернулись только в 1947 году. Под руководством Архипа Михайловича в феврале того же года был создан первый советский авиационный двигатель (АД) для пассажирской и грузовой авиации.
Это устройство успешно прошло государственные испытания и было запущено в производство.
Самые популярные самолеты современности
Итак, мы узнали, кто стоял у истоков создания современных авиационных двигателей. Сейчас давайте рассмотрим наиболее известные виды современных двигателей на примере самых знаменитых самолётов мира.
Boeing 737 MAX — это самолёт, который может перевозить до 186 пассажиров на расстояние до 6500 километров.
📍 Boeing 737 MAX — один из самых массовых самолётов в истории авиации, наравне с авиалайнерами Airbus. Он был выпущен в 2010 году и оснащён двумя двигателями CFM International LEAP-1B. Эти двигатели обеспечивают самолёту высокую экономичность и надёжность.
За счет использования двигателей CFM International LEAP-1B максимальная скорость самолета составляет 910 км/ч, а крейсерская скорость — 835 км/ч.
📍 Ту-204/214 — это среднемагистральный, узкофюзеляжный пассажирский самолёт, разработанный в конце 80-х — начале 90-х годов в конструкторском бюро Туполева.
В отличие от своего предшественника, Ту-214 обладает повышенной экономичностью, комфортом и высоким уровнем безопасности.
Он был создан для замены Ту-154 на авиалиниях и может перевозить до 210 пассажиров на расстояние до 4500 километров. Самолёты этой модели оснащаются современными двигателями ПС-90А.
ПС-90А обладает высокой степенью сжатия, что позволяет ему эффективно работать на больших высотах и скоростях. Этот двигатель является самым надёжным и популярным в России.
На данный момент существует 12 модификаций и вариантов компоновки этого самолёта.
Среди них есть Ту-204-300 «Салон» — модификация, разработанная для Министерства внутренних дел Российской Федерации.
Как работает авиационный двигатель
Авиационный двигатель на самолете Boeing 777-300.
Кстати, фраза «пламенный мотор» в «Марше авиаторов» — это не просто красивая метафора. Внутри авиационного двигателя действительно бушует пламя и царят огромные температуры. То, что вы видите под крылом самолёта, — это не турбина, а именно авиационный двигатель. А турбина — это одна из его составляющих.
Авиационный двигатель – это агрегат силовой установки летательного аппарата, который служит для создания потенциальной энергии и трансформации её в кинетическую энергию движения летательного аппарата (самолёт, вертолёт, крылатая ракета, дирижабль и т. п.).
На самом деле, всё гораздо проще, чем кажется. Работа авиационного двигателя (далее АД) состоит из нескольких этапов, и для начала взгляните на рисунок ниже.
Так выглядит АД современных пассажирских самолетов «в разрезе».
Теперь, зная как он выглядит, посмотрим на основные этапы работы АД от старта до взлета:
✔️ Воздух поступает в двигатель через воздухозаборник. Затем он проходит через компрессор, где его давление и плотность увеличиваются благодаря специальным лопаткам.
✔️ Сжатый воздух направляется в камеру сгорания, где смешивается с топливом и воспламеняется. В результате образуется высокотемпературный газ под высоким давлением.
✔️ Горячие газы из камеры сгорания проходят через турбину, где их энергия передаётся лопастям, заставляя их вращаться.
Запуск двигателя самолёта может занимать от 30 до 120 секунд.
✔️ После этого газы, которые уже потеряли часть своей энергии, проходят через сопло. Сопло имеет форму, которая позволяет газам ускоряться, создавая реактивную тягу.
✔️ Согласно третьему закону Ньютона, выталкивание газовой струи назад создаёт такую же по величине, но противоположно направленную тягу, которая двигает самолёт вперёд.
Сколько топлива потребляет современный авиадвигатель
Авиационный бензин марки Avgas-100LL представляет собой этилированное топливо, специально разработанное для использования в авиационных двигателях.
При обсуждении принципов работы авиационных двигателей нельзя не упомянуть вопрос о топливе. Гражданские самолёты используют специальное авиационное топливо.
Расход топлива является одной из важнейших технических характеристик летательного аппарата: чем меньше расход, тем ниже финансовые затраты и эффективнее эксплуатация.
«Лайнер мечты» Boeing 787-10 Dreamliner расходует 5700 килограммов топлива за час полёта.
В последние десятилетия современные гражданские самолёты используют авиационный бензин. Расход топлива зависит от множества факторов: от веса самолёта без груза до условий полёта и погоды.
Единицей расчета принято считать килограмм топлива на час полета.
Например, самолет Ил-96-400М в среднем расходует 7977 килограмм топлива на час полета.
Заправка самолёта обычно происходит в аэропорту сразу после посадки. Есть и другой, менее распространённый способ — дозаправка в воздухе.
Этот метод используют, когда нужно срочно пополнить запасы топлива, но нет возможности посадить самолёт.
Пример заправки в воздухе.
Заправка самолёта во время полёта — это сложная процедура, которая требует от пилотов большого мастерства и опыта.
Для заправки оба летательных аппарата сближаются на расстояние до 20 метров друг от друга и соединяются специальными шлангами. Максимальное время такой стыковки составляет 45 минут
Как тестируют двигатели пассажирских самолетов
Нетривиальный процесс проверки двигателя на прочность.
Безопасность полётов, особенно в сложных погодных условиях, напрямую зависит от надёжности работы авиационных двигателей. Перед тем как установить двигатель на самолёт, его подвергают тщательным испытаниям на прочность.
Одной из проблем, которые могут привести к авариям, является обледенение элементов двигателя во время полёта. Это происходит, когда самолёт поднимается на высоту до 5000 метров и попадает в холодное облако с высокой влажностью. Поэтому очень важно знать, что двигатель выдержит обледенение.
Испытания на обледенение двигателя проводятся в специальной установке, которая оборудована морозильной камерой и системой для подмешивания водяного аэрозоля в воздушный поток, поступающий к двигателю.
Самолёт обрабатывают с помощью ледяного дождя, затем резко увеличивают обороты двигателя и проводят проверку на наличие повреждений.
Помимо «испытаний льдом», существует также тест на устойчивость двигателя к столкновению с птицей. Птица может попасть в двигатель самолёта и вывести его из строя. Однако для современных самолётов это не является критичной проблемой, так как они могут продолжать полёт, совершать посадку и даже взлёт с одним двигателем.
Тем не менее, птицы часто летают стаями, и в таком случае могут пострадать сразу все двигатели. Именно поэтому двигатель нужно протестировать на устойчивость перед столкновением с птицами.
Испытания проводятся на специальном стенде с использованием пушки. Процесс не из приятных: по двигателю производится выстрел птицей. Важно отметить, что птица должна быть живой ещё за полчаса до начала испытаний.
И напоследок — интересный факт. Вы знали, что самый большой и мощный авиационный двигатель в мире был разработан компанией, которая производит премиальные автомобили? Речь идёт о Rolls-Royce UltraFan.
Этот двигатель обладает мощностью в 85 800 лошадиных сил и способен создавать тягу до 50 тонн. Ему не страшны попадания птиц и экстремальные погодные условия.
Устанавливать такие двигатели на самолёты Rolls-Royce планирует уже в ближайшие годы.
Заключение
Цель этой статьи — простым языком объяснить, как работает авиационный двигатель, и ответить на вопрос: «Что нужно для того, чтобы самолёт взлетел?» Я надеюсь, мне это удалось.
Часто ли вы летаете на самолётах? Расскажите в комментариях. Желаю вам отличного дня!
15 комментариев