Турбореактивен, турбовентилаторен и турбовитлов двигател. Приликите и разликите.

Повечето авиационни фенове добре знаят разликите, но за тези, за които все още не е детайлно ясно разграничението между тези различни типове авиационни двигатели, предлагаме кратко, но надяваме се ясно описание на принципите им на действие.

Както се знае, сред разнообразния набор от реактивни двигатели се открояват три основни типа: турбореактивни, турбовентилаторни и турбовитлови двигатели. Макар да споделят общи черти, всеки от тези двигатели може да се похвали с уникални характеристики, които им позволяват да задоволят специфични нужди на авиацията. Ето какви са приликите и разликите между тези двигатели, както и техните различни предимства и приложения.

Турбореактивни двигатели

Турбореактивните двигатели представляват онази първа технология, която въведе авиационната индустрия в ерата на реактивните двигатели. Тези двигатели работят на доста прост принцип: въздухът се вкарва във входа на двигателя, сгъстява (компресира) се, смесва се с гориво, запалва се, вследствие на което рязко се разширява, след което се изхвърля с висока скорост през изпускателната дюза (соплото), генерирайки по този начин тяга. Една от отличителните черти на турбореактивните двигатели е високата скорост на изгорелите газове, което допринася за тяхната изключителна производителност при високи скорости и височини.

Турбореактивен двигател

Едно от основните предимства на турбореактивните двигатели е тяхната простота и ефективност при високи скорости. Ефективността им обаче намалява при по-ниски скорости, което ограничава пригодността им за дозвукови режими на полет. Освен това, турбореактивните двигатели са склонни да консумират повече гориво в сравнение с другите типове реактивни двигатели, което ги прави по-малко икономични за полети на дълги разстояния. Въпреки тези недостатъци, турбореактивните двигатели остават неразделна част от военните самолети и някои високопроизводителни търговски реактивни самолети.

Турбовентилаторни двигатели

Турбовентилаторните двигатели се появиха като решение за ограниченията на турбореактивните двигатели, особено по отношение на горивната ефективност и гъвкавостта. За разлика от турбореактивните двигатели, турбовентилаторните двигатели разполагат с втори контур (байпасен канал) около ядрото на двигателя, отклоняващ част от входящия въздух встрани от това ядро. Въздухът от този втори контур (байпасен поток) се ускорява посредством голям вентилатор на входа на двигателя, задвижван от оста (валът) на основната турбина. На изхода на двигателя този поток се смесва с отработените газове от ядрото, което води до по-мощен, но по-бавен поток от газове в сравнение с турбореактивните двигатели.

Турбовентилатолен двигател

Ключовото предимство на турбовентилаторните двигатели е тяхната превъзходна горивна ефективност, особено при дозвукови скорости. Чрез овладяване на допълнителната тяга, генерирана от втория контур (байпасния въздушен поток), турбовентилаторните двигатели постигат по-висока ефективност на задвижването, което ги прави идеални за търговски полети на дълги разстояния. Освен това, турбовентилаторите произвеждат по-малко шум в сравнение с турбореактивните двигатели, което допринася за по-тихото и по-удобно изживяване при пътуване със самолет.

Турбовитлови двигатели

Турбовитловите двигатели представляват отклонение от традиционния дизайн на реактивни двигатели. Те се допълват от витло като система за задвижване. Тези двигатели разполагат с ядро на газова турбина, подобна на турбореактивните и турбовентилаторите двигатели, но използват въртящия момент от турбината за задвижване на редуктор (подобен на скоростна кутия), свързан с витло. Докато витлото се върти, то генерира тяга чрез ускоряване на голяма маса въздух назад, подобно на конвенционалните витлови самолети, задвижвани от бутални двигатели.

Турбовитлов двигател

Основното предимство на турбовитловите двигатели е тяхната изключителна горивна ефективност при ниски до умерени скорости. Способността им ефективно да преобразуват мощността на двигателя в тяга ги прави много подходящи за регионални полети на кратки разстояния. Освен това турбовитловите двигатели предлагат подобрени характеристики при излитане и кацане в сравнение с чисто реактивните двигатели, което ги прави идеални за експлоатация в отдалечени или тежки терени.

Разновидност на турбовитловите двигатели се ползва и при някои типове хеликоптери, като в този случай задвижващият вал е куплиран с доста по-сложен редуктор, свързан с носещия и опашния винтове.

Прилики

Въпреки явните си конструктивни различия, турбореактивните, турбовентилаторните и турбовитловите двигатели споделят няколко общи неща:

И трите типа двигатели разчитат на принципа на генериране на тяга чрез ускоряване на въздух или изгорели газове.

И трите типа разполагат с газова турбина като основен източник на енергия. Това ядро включва компоненти като компресор, горивна камера и турбина, които работят в тандем за компресиране на входящия въздух, изгаряне на гориво и извличане на енергия за задвижване на изходящия вал на двигателя.

Разлики

Докато турбореактивните, турбовентилаторните и турбовитловите двигатели споделят общи принципи, техните различни конструктивни характеристики водят до значителни разлики в производителността, ефективността и приложенията.

Една забележителна разлика е в техните задвижващи механизми. Турбореактивните двигатели разчитат единствено на високоскоростния изходящ поток за генериране на тяга, което ги прави идеални за високоскоростен и свръхзвуков полет, но по-малко ефективни при дозвукови скорости.

Турбовентилаторите използват както изгорелите газове на основния двигател, така и вторичния контур (байпасния въздушен поток) за задвижване, оптимизирайки горивната ефективност и производителността в по-широк диапазон от скорости.

За разлика от тях, турбовитловите двигатели използват система, задвижваща витло, като дава приоритет на горивната ефективност при по-ниски скорости и малки височини, макар и с по-ниски максимални скорости в сравнение с другите реактивни двигатели.

Приложения в авиационната индустрия

В днешно време турбореактивните двигатели намират известно място във военните самолети и високопроизводителните търговски реактивни самолети, където скоростта и възможностите за височина са от първостепенно значение. Турбовентилаторите доминират в сектора на търговската авиация, обслужвайки полети на дълги разстояния с превъзходната си горивна ефективност и намалени нива на шум. Турбовитловите двигатели доминират при регионалните и сравнително малките самолети, предлагайки отлична горивна ефективност, висока производителност при къси полети и гъвкавост в различни работни среди.

Въпреки различията си, тези двигатели споделят обща линия, лежаща в принципите на генериране на тяга чрез газова турбина. Тъй като авиационните технологии продължават да се развиват, турбореактивните, турбовентилаторните и турбовитловите двигатели ще останат неразделна част от разнообразния пейзаж на въздушния транспорт, оформяйки огромна част от бъдещето на авиацията.

Илюстрации: Wikimedia Commons