ГАЗОВАЯ ТУРБИНА

ГАЗОВАЯ ТУРБИНА В НАРОДНОМ ХОЗЯЙСТВЕ

Астало время, когда творческий труд ученых и изобре­тателей по созданию газотурбинных двигателей стал приносить свои замечательные плоды. Мы живем в годы, когда газовая турбина проникает во все новые и новые области техники. Она применяется теперь на электростан­циях, в металлургической и химической промышленно­сти и на транспорте.

Двигатели, предназначенные для работы на электро­станциях или промышленных предприятиях, в отличие от транспортных двигателей называются стационарными. Стационарные газотурбинные установки, как правило, имеют большие теплообменники, позволяющие предельно снизить расход топлива. Современные газотурбинные уста­новки с регенерацией тепла имеют коэффициент полез­ного действия 25—30%.

В настоящее время в различных странах построено и работает около 200 стационарных газотурбинных уста­новок. Общая мощность всех этих установок уже пре­высила миллион лошадиных сил.

Познакомимся с одной из стационарных газотурбин­ных установок Невского машиностроительного завода имени Ленина (НЗЛ). Она имеет осевой шестнадцатисту­пенчатый компрессор, повышающий давление воздуха до 4,6 атмосферы. Коэффициент полезного действия ком­прессора равен 86%. Ротор турбины вращается со ско­ростью 5000 оборотов в минуту. Турбина питается газом с температурой 600° С и развивает мощность 6100 кило­ватт. Из них 4600 киловатт затрачивается на работу ком­прессора. Таким образом, полезная мощность установки, передаваемая электрогенератору, составляет 1500 кило­ватт.

Ленинградский металлический завод производит более мощные стационарные газовые турбины. Одна из таких установок имеет три компрессора (низкого, среднего и высокого давления) и две турбины, из которых одна вы­сокого, а вторая низкого давления. Турбина высокого давления соединена общиг*! валом с компрессором высо­кого давления и электрогенератором. Она развивает мощ­ность 22 000 киловатт. Из них 10 000 киловатт идет на компрессор и 12 000 — на генератор. Выходящие из этой турбины газы с давлением в 3 атмосферы и температу­рой 420° С и направляют в промежуточную камеру сгора­ния, где их температура поднимается до 650° С, Оттуда они поступают в турбину низкого давления, которая раз­вивает мощность 19 000 киловатт. Вся эта мощность рас­ходуется на работу компрессоров низкого и среднего давления. Коэффициент полезного действия всей уста­новки равен примерно 25%.

Приведенные здесь примеры советских стационарных газотурбинных установок говорят об их высокой эффек­тивности. А ведь это только первые практические шаги нового двигателя. Перед ним еще простирается широкий путь усовершенствований. Например, повысив темпера­туру газов на входе в турбину с 600—700° до 900° С, можно повысить коэффициент полезного действия уста­новки примерно до 40%. Тогда газотурбинный двигатель по своей экономичности превзойдет не только паротур­бинную установку, но и лучшие современные поршневые двигатели внутреннего сгорания. «При современных техни­ческих средствах,— пишет автор ряда фундаментальных трудов по теории газовых турбин профессор П. П. Кирил­лов,— усовершенствование газовых турбин протекает та­кими темпами, которых не знала еще история теплотех­ники».

Очень широко развернулись работы по созданию га­зовых турбин и за рубежом. Так, на одной из швейцар­ских электростанций в течение последних шести лет ра­ботает мощная газотурбинная установка с коэффициен­том полезного действия, равным 32%. В этой установке

Воздух в процессе сжатия трижды охлаждается в спе­циальных холодильниках. Охлаждение воздуха значи­тельно снижает потребляемую компрессором мощность. Между турбинами высокого и низкого давления осуще­ствляется дополнительное подогревание газа. Установка имеет регенератор тепла.

Швейцарская фирма «Броун-Бовери» построила около сорока газотурбинных установок для привода электроге­нераторов. Суммарная мощность этих установок — при­мерно 300 тысяч киловатт. Начато изготовление и мелких газотурбинных двигателей для применения в промыш­ленности и на транспорте. Один из таких двигате­лей показан на рис. 15. При весе в 128 килограммов он развивает мощность 450 лошадиных сил. На свою

Работу двигатель расходует около 60 граммов топлива в секунду.

По надежности работы современные стационарные газовые турбины уже достигли весьма высоких показа­телей. Например, одна из газотурбинных установок в США проработала более 35 тысяч часов.

В качестве топлива для газовых турбин используют не только жидкое топливо, но и многие горючие газы. Нередко на химических заводах в виде отходов произ­водства получаются газы, способные гореть. Вместо того

Чтобы выпускать эти газы в атмосферу (что к тому же приводит к отравлению воздуха вблизи завода), их можно использовать для работы газотурбинных устано­вок как «даровое» горючее.

С развитием газотурбинной техники растет мощность газовых турбин. Большое количество действующих газо­турбинных установок имеет мощность свыше 10 ООО ло­шадиных сил. Самая большая мощность работающей в настоящее время стационарной газотурбинной установки составляет 27 ООО лошадиных сил. Возможно создание газовых турбин мощностью и в 100—150 тысяч лошади­ных сил.

После второй мировой войны начали проводиться опыты с газотурбинными двигателями для судов. Был создан проект быстроходного пассажирского судна с двумя газотурбинными установками мощностью по 7100 лошадиных сил каждая. Установка состоит из двух ком­прессоров (низкого и высокого давления) и четырех газо­вых турбин. Две из этих турбин приводят в дей­ствие компрессоры, а две вращают гребной вал. Так как гребной вал делает всего 125 оборотов в минуту, то турбины соединяются с ним с помощью зубчатых меха­низмов.

Известны также проекты газотурбинных установок для военных кораблей, например проект эсминца с двумя газотурбинными двигателями по 16 000 лошадиных сил и двумя дизелями мощностью по 2000 лошадиных сил. Турбины работают при большой скорости корабля, когда требуется максимальная мощность.

В настоящее время первые судовые газотурбинные двигатели уже построены и испытаны. Например, англий­ский танкер «Орис», оборудованный опытной газотур­бинной установкой, четыре года находился в эксплуата­ции. В течение этого времени морская газовая турбина показала свою надежность в работе. Танкер совершал большие рейсы, такие, как Европа — Центральная Аме­рика. Судно прошло около 300 тысяч километров.

Его газовая турбина имеет мощность в 860 киловатт; она установлена на корабле вместо одного из 4 дизелей. В этой установке воздух сжимается в 24-ступенчатом компрессоре и поступает далее в трубчатый теплообмен­ник. Из теплообменника воздух направляется в две ка­меры сгорания. Нагретые газы расширяются сначала в семиступенчатой турбине, приводящей в действие ком­прессор, а затем в шестиступенчатой турбине, передающей свою мощность на вал винта. Коэффициент полезного действия турбины при полной нагрузке и при температуре наружного воздуха 20° С достигает 20%.

Железные дороги называют жизненными артериями страны. Миллионы тонн различных грузов перевозятся железнодорожным транспортом. Поэтому повышение экономичности локомотивов имеет исключительно боль­шое значение. Современные локомотивы-газотурбовозы (рис. 16) достигли коэффициента полезного действия в 15—20%, тогда как у паровозов он составляет всего лишь

5—8%. На рис. 17 изображена силовая установка с гене­ратором для газотурбовоза.

Газотурбовоз имеет и другие преимущества перед па­ровозом. Он не требует для своей работы воды. Это осо­бенно важно в южных маловодных районах.

Как уже говорилось, газотурбинная установка рабо­тает с большим числом оборотов, а ведущие оси локомо­тива даже при очень большой скорости делают не более 1000 оборотов в минуту. Поэтому между валом турбины и ведущими осями необходимо вводить какую-то пере­дачу. Эта передача может быть механической, гидроме­ханической и электрической.

Механическая передача представляет собой зубчатый механизм, работающий по такому же принципу, как, на­пример, коробка скоростей на автомобиле. Но этот меха­низм очень сложен и громоздок. Поэтому на большин­стве газотурбовозов применяется передача иного типа. Газотурбинная установка приводит в действие один или несколько электрогенераторов. Выработанный ими элек­трический ток питает электромоторы, вращающие оси локомотива.

Для запуска газотурбинной установки необходим внешний источник энергии. На газотурбовозах для этой цели обычно применяется вспомогательный дизель, со­единенный с генератором. Ток от этого генератора питает электромоторы, раскручивающие ротор турбины. На га­зотурбовозах с электрической передачей в качестве та­кого мотора используется один из главных генераторов, который в период запуска турбины работает как элек­тромотор.

Можно использовать для запуска турбины и ток от аккумуляторной батареи (так запускается двигатель ав­томобиля), но в этом случае надо иметь батарею значи­тельной емкости.

Экономичность газотурбовоза зависит от развиваемой им мощности. Наибольший коэффициент полезного дей­ствия получается при мощности, равной примерно 75% от максимальной. При всяком изменении мощности коэф­фициент полезного действия снижается. Как же сохра­нить достаточно высокую экономичность при разных ре­жимах? Предлагают, например, ставить на газотурбовоз две турбинные установки и при работе на малой мощно­сти включать только одну из них. Когда же нагрузка велика, работают оба двигателя.

Коэффициент полезного действия газотурбинной уста­новки сильно зависит от температуры окружающего воз­духа. Чем она ниже, тем выше мощность и эко­номичность газотурбовоза.

Первый газотурбовоз был построен в 1941 году в Швейцарии. Он весил 100 тонн и имел газотурбинную установку мощностью в 2200 лошадиных сил. Этот газо- турбовоз работал на швейцарских железных дорогах и показал хорошие результаты. Его коэффициент полезного действия при максимальной мощности составлял 16%, а при мощности 1750 лошадиных сил достигал 18%. Рас­ход топлива был очень невелик — всего 0,176 килограмма на одну лошадиную силу в час при наиболее экономич­ном режиме работы и 0,195 килограмма при максималь­ной мощности. Полезная мощность газотурбинной уста­новки, расходуемая на вращение электрогенератора, пред­ставляла собой небольшую долю — всего около 30%. Остальные 70% мощности затрачивались на работу ком­прессора.

При изменении температуры окружающего воздуха мощность этого газотурбовоза изменялась так: при по­вышении температуры до 40° С максимальная мощность снижалась до 1700 лошадиных сил, а когда температура наружного воздуха падала до 16° мороза, то мощность возрастала до 3000 лошадиных сил и коэффициент по­лезного действия увеличивался до 23%.

В Англии построен газотурбовоз для обслуживания тяжелых пассажирских поездов. Его вес 120 тонн. Он развивает максимальную силу тяги 27,2 тонны и рассчи­тан на движение со скоростью 150 километров в час. В силовую установку газотурбовоза входят: пятнадцати­ступенчатый осевой компрессор, который при 7000 оборо­тов в минуту подает 22,5 килограмма воздуха в секунду с давлением 5,25 атмосферы, камера сгорания, состоящая из 6 отдельных камер, выполненных в виде труб из жаро­прочной стали, и пятиступенчатая газовая турбина. Ро­тор этой турбины показан на рис. 18.

Газотурбинная установка приводит в движение три главных генератора. Каждый из генераторов питает элек­троэнергией два тяговых электродвигателя. Газотурбовоз имеет шесть ведущих осей.

Коэффициент полезного действия газотурбовоза — около 16%. Максимальная мощность его — 3500 лошади­ных сил. Для запуска установки один из генераторов ис­пользуется как мотор и питается током от аккумулятор­ной батареи. По достижении 1000 оборотов в минуту в камеры начинает подаваться топливо, и при 2100 оборо­тах в минуту питание электромотора током автоматиче -

Известная фирма «Вестингауз» построила газотурбо­воз для вождения пассажирских поездов. Он имеет две

Турбинные установки мощностью по 2000 лошадиных сил (рис. 19). Они имеют 23-ступенчатые осевые ком­прессоры, сжимающие воздух до давления 2,5—5,0 атмо­сферы в зависимости от развиваемой мощности. Сжатый в компрессоре воздух идет в 12 отдельных камер, где нагревается до температуры 735° С и поступает в восьми­ступенчатую газовую турбину. Ее мощность достигает 6000 лошадиных сил, из которых 4000 тратится на работу компрессора и 2000 лошадиных сил передается двум ге­нераторам.

Запускается турбина от аккумуляторных батарей од­ним из генераторов, который в этом случае работает как пусковой двигатель. Работают установки на тяжелом топливе.

Газотурбовоз с такими силовыми установками обла­дает скоростью 160 километров в час.

Швейцарская фирма «Броун-Бовери», много лет ра­ботающая в области газотурбинной техники, также по­строила газотурбовоз. Его турбина развивает мощность

10 300 лошадиных сил, из них 7800 поглощает компрес­сор и 2500 лошадиных сил передается генераторам. Наи­большая скорость локомотива — 150 километров в час. Весит он 115 тонн-.

У нас на Коломенском заводе строится газотурбовоз мощностью 6000 лошадиных сил.

Оценивая перспективы применения газотурбовозов, крупнейший советский специалист по газовым турбинам профессор В. В. Уваров писал: «Эффект от внедрения га - зотурбовоза будет огромный. Но, для того чтобы возмож­ность стала действительностью, необходимо еще много работать и работать. Газовые турбины — это как бы «целинные земли» в технике, на освоение которых должны быть брошены крупные научные и производст­венные силы».

Надо сказать, что созданные газотурбовозы еще не­достаточно совершенны. Они стоят дороже паровозов и расходуют дорогое жидкое топливо, в то время как в топках паровозов сгорает более дешевый каменный уголь. Однако нет сомнения, что дальнейшее развитие газотур­бинной техники позволит усовершенствовать газотурбо­возы и откроет им путь к широкому применению на же­лезных дорогах.

Большое будущее за газотурбовозами, работающими на твердом топливе. В настоящее время значительная часть всего добываемого в нашей стране угля сжигается в топках паровозов. И если заменить паровозы вдвое более экономичными газотурбовозами, то сэкономлен­ного топлива хватит для работы всех тепловых электро­станций Советского Союза.

Первые образцы газотурбовозов, работающих на твер­дом топливе, сейчас уже построены. Они имеют коэф­фициент полезного действия до 18%.

Газотурбинный двигатель можно успешно использо­вать не только на локомотиве, но и на автомобиле.

Важным преимуществом газотурбинного двигателя для автомобиля является его небольшой вес. Кроме то­го, у нового двигателя нет системы охлаждения, которая требует большого внимания, особенно в зим­них условиях. Газотурбинный двигатель быстро запу­скается и может переходить на полную мощность без прогрева.

Газотурбинные двигатели могут работать на любых сортах жидкого топлива, включая тяжелое топливо для дизелей. Расход смазочного масла у этих двигателей ни­чтожно мал — всего около 0,05 грамма в час на одну лошадиную силу.

Газотурбинные двигатели универсальны: один и тот же двигатель может применяться и на автобусах,- и на грузовых, и на легковых автомобилях.

Положительное качество газотурбинного двигателя еще в том, что его выхлопные газы не имеют неприятного запаха. Температура газов примерно такая же, как у поршневого бензинового двигателя.

Предложение применять газотурбинный двигатель на автомобиле было высказано еще в 1906 году. Однако уровень развития техники того времени не позволил тогда осуществить эту идею. Практические работы по постройке газотурбинных автомобилей начались лишь в последнее десятилетие. В 1948 году английская фирма «Центракс» выставила на Бирмингамской промышленной выставке автомобильный газотурбинный двигатель мощностью 160 лошадиных сил, другая английская фирма, «Ровер», проводила испытания газотурбинных двигателей мощно­стью в 100 и 150—180 лошадиных сил. Второй из этих двигателей в 1950 году был установлен и испытан на автомобиле (рис. 20).

В 195! году на автомобильной выставке в Париже демонстрировался десятитонный грузовой автомобиль с газотурбинным двигателем мощностью в 180—200 лоша­диных сил. При испытаниях этот автомобиль развил ско­рость более 100 километров в час, а в 1952 году автомо­биль фирмы «Ровер» с газотурбинным двигателем мощ­ностью в 230 лошадиных сил развил скорость уже 244,5 километра в час.

В 1954 году в США фирмой «Крайслер» был создан газотурбинный двигатель мощностью 120 лошадиных сил

С теплообменником. Благодаря использованию теплооб­менника экономичность двигателя сильно возросла. При его испытаниях на легковом автомобиле расход бензина составил 15—16 литров на 100 километров пути, то есть приближался к расходу топлива поршневых автомобиль­ных двигателей.

За последнее пятилетие в разных странах построено большое количество опытных автомобилей с газотурбин­ными двигателями.

Расчеты и испытания показывают, что, повысив рабо­чую температуру газа перед турбиной до 870—900° С, можно создать автомобильный газотурбинный двигатель с теплообменником, у которого расход топлива будет та­кой же, как у поршневого двигателя. Однако создание небольших по размерам теплообменников с высоким коэффициентом возврата тепла — задача трудная. Это одна из основных причин, ограничивающих применение газотурбинных двигателей на автомобилях.

Как уже отмечалось, мощность и экономичность газо­турбинных двигателей повышаются при понижении тем­пературы окружающего воздуха. В автомобильных газо­турбинных двигателях на каждые 10° снижения темпера­туры расход топлива сокращается в среднем на 4—5%. Поэтому в северных и высокогорных районах применение газотурбинных автомобилей будет наиболее выгодно.

Наконец, еще одна область техники, где газотурбин­ный двигатель уже сейчас занял господствующее положе­ние. Эта область — авиация. Подавляющее большинство вновь создаваемых самолетов имеют газотурбинные дви­гатели. Без этих двигателей мы не имели бы современной скоростной авиации.

Чем больше скорость полета, тем более мощная сило­вая установка требуется самолету. Например, 20-мест­ному пассажирскому самолету для полета со скоростью 300 километров в час необходима силовая установка мощ­ностью в 1000 лошадиных сил. Этому же самолету при сохранении его веса и внешних форм для движения со скоростью 600 километров в час потребуется установка примерно в 8000 лошадиных сил. А повышение скорости самолета до 1200 километров в час потребовало бы уве­личить мощность моторной установки по меньшей мере в 20 раз, т. е. до 160 000 лошадиных сил.

Улучшая внешнюю форму самолетов, удается не­сколько уменьшить сопротивление воздуха и этим самым снизить величину потребной мощности. Но какие бы удо - бообтекаемые формы самолетов ни выбирались, для дви­жения со скоростью более 1000 километров в час у поверхности земли из-за большой плотности воз­духа пассажирскому^ самолету все-таки требуется мощ­ность в десятки тысяч лошадиных сил. Поэтому вся исто­рия борьбы за скорость полета есть прежде всего история борьбы за повышение мощности авиационных двигателей.

Качество авиационных двигателей характеризуется в первую очередь величиной мощности, приходящейся на один килограмм веса конструкции, т. е. так называемой удельной мощностью двигателя. К концу второй мировой войны авиационные установки имели удельную мощность порядка 2 лошадиных сил на килограмм веса. Пока мощ­ности не превосходили 2—3 тысяч лошадиных сил, такая величина удельной мощности удовлетворяла заспросам авиационной техники. Но когда скорости полета стали

Приближаться к скорости звука и потребовались мощ­ности в десятки тысяч лошадиных сил, поршневые авиа­ционные двигатели оказались не в состоянии обеспечить развитие авиации. Чрезмерный вес поршневых двигате­лей непомерно обременял скоростной самолет.

Для успешного развития авиации потребовался новый двигатель, способный при малых размерах и весе разви­вать мощность в десятки тысяч лошадиных сил. Таким двигателем и явилась газотурбинная установка.

В настоящее время создано много различных типов авиационных газотурбинных двигателей. Для полетов со скоростью до 800—900 километров в час применяются газотурбинные двигатели, которые приводят в движение воздушный винт. Это так называемые турбовинтовые дви­гатели, или, сокращенно, ТВД. Для движения со скоро­стью более 1000 километров в час применяются реактив­ные двигатели. Техника наших дней создала большое количество различных типов реактивных двигателей. И среди них самым распространенным в авиации яв­ляется газотурбинный реактивный двигатель, или, как его именуют, турбореактивный двигатель ТРД.

Рассмотрим оба эти типа современных авиационных газотурбинных двигателей[34]).

Для знакомства с современными турбовинтовыми дви­гателями приведем технические данные одного из ТВД. Этот двигатель развивает мощность более 6000 лошади­ных сил при весе немногим более одной тонны. Он имеет

Осевой семнадцатиступенчатый компрессор, поднимаю­щий давление воздуха в 6,3 раза, и четырехступенчатую газовую турбину. Мощность этого ТВД в три раза пре­восходит мощность поршневого двигателя такого же веса. Строятся турбовинтовые двигатели и еще большей мощ­ности. Например, один из построенных в последние годы ТВД при весе около двух тонн развивает мощность в одиннадцать с половиной тысяч лошадиных сил.

Замечательным примером успешного применения тур­бовинтовых двигателей является пассажирский много­местный самолет «Украина», построенный по проекту конструктора О. К. Антонова. На этом воздушном корабле установлено четыре ТВД, благодаря которым он получил прекрасные летные качества. Самолет «Украина» способен совершать дальние рейсы со скоро­стью 600 километров в час, являясь в то же время одним из самых экономичных пассажирских самолетов.

На рис. 23 приведена принципиальная схема совре­менного ТРД.

В чем принципиальное отличие турбореактивного дви­гателя от турбовинтового?

Как было уже рассказано, во всех описанных раньше газотурбинных установках турбина развивает мощность значительно большую, чем та, которая требуется для при­вода компрессора. Избыточная мощность — ее иногда

Называют «свободной» мощностью — используется для вращения ротора электрогенератора, вала гребного винта, колес локомотива или автомобиля.

В турбовинтовом двигателе газовая турбина приводит в действие компрессор и развивает свободную мощность. Последняя идет на вращение воздушного винта. А винт создает тягу, необходимую для продвижения самолета.

Реактивные двигатели не нуждаются в воздушном винте. Развиваемая ими тяга является результатом реак­ции газов, вылетающих из сопла двигателя с большой скоростью. Значит, в турбореактивном двигателе турбина должна развить только такую мощность, которая необхо­дима для привода компрессора и нескольких вспомога­тельных механизмов (например, топливного насоса). Ни­какой избыточной (свободной) мощности от турбины ТРД не требуется.

Как работает такой двигатель?

Во время полета встречный поток воздуха с большой скоростью входит в расширяющийся канал двигателя, на­зываемый диффузором. В диффузоре скорость воздуха уменьшается, а его давление возрастает. Затем воздух по­ступает в компрессор, где давление повышается еще больше. В камере сгорания воздух нагревается и идет в газовую турбину. В газовой турбине ТРД, в отличие от газовых турбин других транспортных и стационарных установок, срабатывается не весь перепад давления между камерой сгорания и атмосферой, а только часть его, т. е. газы расширяются не полностью, их давление понижается не до атмосферного, а до некоторого избыточ­ного давления, например до давления в 2—3 атмосферы.

Сравним работу газовых турбин в двух авиационных двигателях: ТВД и ТРД. Предположим, что в обоих слу­чаях давление газа в камерах сгорания будет равно 12 атмосферам. В ТВД газ, проходя через турбину, поте­ряет почти все избыточное давление. С 12 атмосфер оно снизится до одной. Следовательно, перепад давления со­ставит примерно 11 атмосфер. Величина работы расшире­ния газа зависит от того, во сколько раз упадет давление, т. е. от отношения давления газа перед турбиной к давле­нию за ней. В рассматриваемом случае давление газа при его течении через турбину ТВД уменьшилось в 12 раз. А в турбине ТРД давление газа упадет лишь до 3 атмо­сфер и, значит, уменьшится всего в 4 раза. При таком расширении газа турбина получает от него меньшее коли­чество энергии, чем при полном расширении, и развивает лишь такую мощность, которая требуется для вращения компрессора.

Выходящие из турбины газы, имея высокое давление и большую температуру, поступают в реактивное сопло. Там происходит дальнейшее расширение газа. Его давле­ние снижается до атмосферного. За счет снижения давле­ния сильно возрастает скорость газа. Вылетая из сопла с большой скоростью, газы создают реактивную силу. Эта реактивная сила газов и используется для движения само­лета.

Турбореактивные двигатели могут эффективно рабо­тать при скоростях полета до 3000 километров в час и на высоте до 25—30 километров от поверхности земли.

Приведем характеристику одного из образцов ТРД (рис. 24). Этот двигатель имеет тринадцатиступенчатый осевой компрессор, состоящий из двух частей: компрес­сора низкого давления и компрессора высокого давления. Компрессор приводится в действие двухступенчатой тур­биной и в 10 раз повышает давление воздуха. Двигатель развивает тягу в 5000 килограммов при расходе немногим более 1 килограмма горючего в секунду. Вес двигателя со­ставляет примерно 1500 килограммов.

Турбореактивные двигатели, как и все двигатели реак­тивного типа, характеризуются не мощностью, а величи­ной развиваемой ими тяги. Но легко оценить и мощность, развиваемую реактивным двигателем. Для этого надо лишь знать скорость движения самолета. Известно, что полезная мощность, развиваемая двигателем на самолете, равна произведению силы тяги на скорость полета. Чтобы выразить мощность в лошадиных силах, полученное про­изведение делят на 75. В нашем примере ТРД при полете со скоростью 300 метров в секунду (1080 километров в час) дает полезную мощность 20 000 лошадиных сил. На каждый килограмм его веса придется около 14 лошади­ных сил — в семь раз больше, чем у лучших поршневых двигателей.

В настоящее время турбореактивный двигатель зани­мает господствующее положение в военной авиации всех стран.

Для иллюстрации современного уровня развития реак­тивной авиации приведем данные одного из реактивных истребителей с ТРД. Скорость этого самолета около 1700 километров в час. Его «потолок» равен 20 километ­рам. Двигатель самолета развивает тягу в 7 тонн. Он имеет шестнадцатиступенчатый компрессор, повышающий давление воздуха в 12,5 раза. Для привода компрессора в двигателе установлена трехступенчатая турбина.

Применяются ТРД и на бомбардировщиках. В каче­стве примера можно указать на средний бомбардировщик

С полетным весом 70 тонн. На нем установлены 4 турбо­реактивных двигателя с тягой по 3600 килограммов. Ра­диус действия этого самолета более 4000 километров. Максимальная скорость 1100 километров в час (рис. 25).

Для выяснения условий полета при больших сверх­звуковых скоростях строятся экспериментальные само­леты, которые играют роль летающих лабораторий. На рис. 26 показан один из таких самолетов. Силовая уста­новка этого самолета состоит из двух турбореактивных двигателей. Он предназначен для полета со скоростью, в три раза превосходящей скорость звука, то есть более 3000 километров в час. Раньше с такой скоростью летали только артиллерийские снаряды, а теперь благодаря при­менению реактивных двигателей к ней подходят и само­леты. Внешние формы таких самолетов, как видно из ри­сунка, приближаются к формам снарядов.

В последние годы строятся и гражданские самолеты с ТРД. Например, с 1955 года установлено регулярное почтово-грузовое сообщение на реактивных самолетах между Москвой и Новосибирском.

Коммунистическая партия и Советское правительство уделяют большое внимание развитию гражданского воз­душного флота. В директивах XX съезда КПСС по ше­стому пятилетнему плану развития народного хозяйства СССР на 1956—1960 гг. записано решение: «Внедрить

В эксплуатацию на магистральных воздушных линиях ско­ростные многоместные пассажирские самолеты». Одним из таких скоростных самолетов явился реактивный пас­сажирский самолет «ТУ-104» конструкции А. Н. Туполева (рис. 27).

Этот громадный воздушный корабль со взлетным ве­сом в 70 тонн предназначен для перевозки 50 пассажиров с багажом (всего он может взять на борт до 70 пассажи­ров). Экипаж самолета «ТУ-Ш4» состоит из 6 человек: двух летчиков, штурмана, радиста, борт-инженера, борт­проводника. Пассажиры и экипаж размещаются в двух герметических кабинах.

Силовая установка самолета «ТУ-104» состоит из двух турбореактивных двигателей. В случае остановки одного из них самолет может совершать полет и с одним рабо­тающим двигателем.

Двигатели, установленные на этом воздушном корабле, являются самыми мощными современными турбореактив­ными двигателями. Через каждый из них за одну только секунду проходит примерно полтораста кубометров воз­духа. На сжатие такого количества воздуха в компрессоре при полете на малой высоте затрачивается более ста ты­сяч лошадиных сил. Эту громадную мощность развивает установленная в двигателе газовая турбина. Пройдя через турбину, поток газа поступает в реактивное сопло, где его скорость увеличивается до 500 м/сек. Вылетая из сопла с такой скоростью, громадная масса газов создает силу тяги величиною в несколько тонн. Чтобы получить такую тягу при крейсерской скорости полета «ТУ-104»

С помощью прежних винто-моторных установок, потребо­валось бы установить на крыле самолета тридцать порш­невых двигателей мощностью в тысячу лошадиных сил каждый.

Самолет оснащен современным радионавигационным и радиолокационным оборудованием, радиосвязью, сред­ствами слепой посадки и автоматического пилотирования. Благодаря этому он может совершать полеты независимо от метеорологических условий и вести регулярные рейсы на дальние расстояния в любое время года.

Крейсерская скорость «ТУ-104» 800—830 км/час, вы­сота полета свыше 10 000 метров.

Самолет «ТУ-104» используется на дальних маги­стральных линиях Аэрофлота, например на таких, как Москва — Хабаровск. Сейчас скорый поезд проходит этот путь за 9 суток, самолет с винто-моторной группой покры­

Вает это расстояние примерно за 30 часов. А реактивный самолет «ТУ-104» прилетает в Хабаровск через 10 часов после вылета из Москвы.

Путь от Москвы до Пекина этот замечательный реак­тивный корабль может совершить всего лишь с одной оста­новкой в Новосибирске. Первый полет из Москвы в Пекин самолет «ТУ-104» выполнил с двумя остановками в Омске и Иркутске за 11 часов 30 минут, в том числе в воздухе он находился 8 часов 20 минут.

❖

* *

Когда-то знаменитый русский ученый К. Э. Циолков­ский писал: «За эрой аэропланов винтовых должна следо­вать эра аэропланов реактивных, или аэропланов страто­сферы». Теперь его слова сбылись. И эти замечательные успехи современной авиации стали возможны благодаря применению газовой турбины.