Kriogen dvigatel. Kriogen elektr motorlar. Kriogen sovutish moslamasining ishlash printsipi
Dvigatellar kriogen yoqilg'isi bo'lgan samolyotlarda, yuqori tezlikda yer usti transportida, dengiz kemalari uchun elektr harakatlantiruvchi tizimlarda, kriyojenik nasoslarni haydash uchun kosmik va umumiy sanoat kriogen uskunalarida, "sovuq" eksenel kompressorlar va boshqalarda foydalanish uchun mo'ljallangan.
Rotor uchun faol materiallar sifatida itriy yoki vismutga asoslangan yuqori haroratli supero'tkazuvchi (HTSC) keramik elementlardan foydalaniladi.
Asosiy afzalliklari
Suyuq azotda ishlaydigan har xil turdagi HTSC motorlari odatdagi elektr motorlariga qaraganda 3-4 baravar yuqori o'ziga xos chiqish quvvatiga ega.
2005 yildan beri MAI vodorod energiyasi uchun kriopompalar va elektr kabeli QK kabellari uchun kriogen ta'minot tizimlari uchun yuqori dinamik elektr motorlarini ishlab chiqmoqda. Doimiy magnitlangan va hajmli HTSC elementlariga ega yuqori dinamik dvigatellar suyuq azotda bir xil sovutish rejimlariga ega bo'lgan an'anaviy sinxron motorlarga qaraganda 1,3-1,5 baravar yuqori chiqish quvvatiga ega ekanligi eksperimental ravishda ko'rsatilgan.
2007 yilda MAI da "Energomash" NPO OAJ bilan birgalikda ak. VP Glushko "va AKB Yakor" OAJ energiya QK kabellari uchun kriogen ta'minot tizimlari uchun HTSC elektr haydovchiga ega bo'lgan kriopomning sanoat prototipini yaratdi va muvaffaqiyatli sinovdan o'tkazdi.
100 kVtgacha quvvatga ega motorlarni ishlab chiqish va sinovdan o'tkazish yakunlandi. 500 kVtgacha bo'lgan dvigatellar ishlab chiqilmoqda.
Taklif etilayotgan yechimlarning yangiligi yettita ixtiro patenti bilan himoyalangan.
Tadqiqot MAI (Moskva), VNIINM im birlashtirgan Germaniya-Rossiya qo'shma loyihalari doirasida amalga oshirilmoqda. A. A. Bochvara (Moskva), VEI (Moskva), ISSP RAS (Chernogolovka, Moskva viloyati), IPHT (Jena, Deutschland), Oswald Elektromeotoren GmbH (Miltenberg, Deutschland), IEMA (Shtutgart, Deutschland), IFW (Drezden), Deutschland , shuningdek, MAI va Oksford universiteti (Buyuk Britaniya) oʻrtasidagi “Tinchlik uchun fan” loyihasi doirasida.
Asosiy texnik xususiyatlar
- Histerezis tipidagi motorlar
- Reaktiv motorlar
Kontaktlar:
+7 499 158-45-67
Yuqorida aytib o'tilganidek, issiqlik dvigatelining ishlashi uchun issiqlik dvigateli va muzlatgich talab qilinadi, bu esa, ta'rifiga ko'ra, yuqori haroratga ega bo'lishi kerak. Sovutgichning harorati deyarli har doim havo harorati bilan bir xil bo'ladi, yonish kamerasi, reaktor yoki quyosh kollektorining issiqlik manbai harorati o'zgarishi mumkin. Biroq, issiqlik manbaida atrof-muhit harorati iJ bo'lgan tanadan foydalanish mumkin.Bu holda muzlatgich pastroq haroratga ega bo'lishi kerak, uni kriogen suyuqliklar yordamida olish mumkin, bu dvigatellar kriogen deb ataladi. Suyuq azotdan foydalangan holda ochiq Rankine tsikli bo'yicha ishlaydigan aqliy dvigatellarning ma'lum ishlanmalari mavjud. Shaklda. 3.16da bunday mo'ylovning diagrammasi ko'rsatilgan - * va.
Engil azot bosim ostida maxsus kriyojenik rezervuarda - Bu rezervuardan suyuqlik issiqlik almashtirgichga yo'naltiriladi, bu orqali ma'lum miqdorda issiqlik ishchi suyuqlik bilan ta'minlanadi, etarli; bug'lanish haqida. Bunday holda, biz allaqachon bosim pt __ va harorat Tv bilan gazsimon azotni olamiz.
boshlang'ich holatda, ishchi silindrning chiqish valfi yopiq, kirish esa I ikrit. Tsilindr | í kmol bug'langan azot oladi. Aktyorlik. Past gaz bosimi uning tushishiga olib keladi. Bu jarayon doimiy bosim (p2 = p,) va harorat (T2 = Ty) g'ovakdagi issiqlikni olib tashlash orqali, gaz ballonning v2 hajmini to'ldirguncha sodir bo'ladi.
Bizda ... bor:
Keyingi ish holatida kirish valfi yopiladi. Tsilindr ichidagi yuqori gaz bosimi pistonning doimiy harakatiga olib keladi va gaz bosimi p3 ga va u egallagan hajm - v3 ga teng bo'lguncha hajmni oshiradi. Bu jarayon issiqlik ta'minoti davom etganda ham izotermik (T3 = Tu), ham adiabatik (T3) sodir bo'lishi mumkin.< Тх) в завн! симости от типа используемого устройства. Рассмотрим более предпочтительны изотермический процесс:
Keling, haqiqiy hayotda amalga oshirish ancha oson bo'lgan adiabatik kengayish holatini ko'rib chiqaylik. Kengayish paytida issiqlik almashinuvi bo'lmasa, gaz harorati quyidagi qonunga muvofiq o'zgaradi:
Bu erda azot uchun y = 1,4. Kengaytirish ishlari
s, = R / (y - 1) = 20,8 kJDcmol K).
I / atm = Ra ™ "" 3 = ^ LT3 "
Bunday holda, foydali ish teng bo'ladi
Va s = pRT1-pRT3 + W23 = iiRT (Tl-T3) + iicv (T1-T3) = ii (Tl-T3) R -? - i. (38)
Shunday qilib, yuqorida ko'rib chiqilgan misolda, kengaytirish paytida olingan yakuniy ish 4,2 MJ / kmol yoki 150 kJ / kg ga teng bo'ladi. Bu ko'rsatkichni 5,7 MJ / kmol yoki 204 kJ / kg bilan solishtiring, izotermik kengayish holati va benzinning o'ziga xos yonish issiqligi 47 000 kJ / kg.
Kriogen ishlaydigan suyuqlikning o'ziga xos energiyasini -> ish bosimini oshirish orqali oshirish mumkinligi aniq. Biroq, bu o'sish logarifmik | Qonun. Shunday qilib, bosimning 10 marta (10 MPa gacha) ortishi bilan o'ziga xos energiya 11,4 MJ / kmol yoki atigi 2 marta oshadi. E'tibor bering, 10 MPa bosim 100 atmga to'g'ri keladi. Buning uchun dvigatel qurish ish bosimi- qiyin texnik muammo: dvigatel og'ir va juda qimmat bo'ladi.
Benzinli ichki yonish dvigatellari o'rtacha 20% dan kam samaradorlikka ega. Ya'ni, benzinli dvigatelda ishlaydigan suyuqlikning 1 kg uchun foydali ish 8000 kJ / kg yoki undan ko'p yoki kriyojenik dvigatelga qaraganda deyarli 40 baravar ko'p.
Yaratilgan birinchi eksperimental kriogen dvigatellarda o'ziga xos ishning erishilgan qiymatlari 50 kJ / kg dan kam edi. Ushbu dvigatelli namoyish mashinasida 0,3 milya uchun 1 gallo azot iste'mol qilingan. Ya'ni, etarli darajada amaliy kriogen dvigatelni yaratish hali imkoni yo'q. Tegishli o'zgartirishlardan so'ng samaradorlik quyidagicha bo'lishi mumkin: * "dvigatellarni sezilarli darajada yaxshilash mumkin1).
Avtomobillar uchun kriogenli dvigatellar hali yuqori masofani ta'minlamagan. Hozirgi vaqtda suyuq azotning narxi 0,5 dollar/kg yoki gallon uchun 1,52 dollarni tashkil qiladi. Muayyan kilometrning erishilgan qiymatlarini hisobga olgan holda, bu xuddi shu kilometr bilan ishlatilgan d - bu yoqilg'ining narxi benzinli dvigatellarga qaraganda o'n baravar yuqori bo'lishini anglatadi.
Shu bilan birga, "yoqilg'i" ning yuqori o'ziga xos iste'moli uning ko'proq zaxirasini talab qiladi. transport vositasi... Va bu, o'z navbatida, transport vositasi ko'tara oladigan yukning kamayishiga olib keladi.
Taxminan ed. Kriogen dvigatelning birinchi va bir nechta ishlab chiqaruvchilardan biri. Grumman-Olson pochta transporti asosida o'zining LN2000 prototipini yaratgan Vashington universiteti (AQSh). Avtomobilga 15 litr hajmli tajribali 5 silindrli dvigatel o'rnatildi. bilan., ochiq Rankine siklida suyuq azot ustida ishlash. Kriogen dvigatel avtomobilning maksimal tezligini 35,4 km/soat va Devar idishi 80 litrni tashkil etdi, u suyuq azotni 24 bar bosimda saqlash uchun ishlatilib, taxminan 2 milya (3,2 km) masofani ta'minladi. Kriogen avtomobil 90-yillarning o'rtalarida elektr haydovchiga muqobil ZEV ekologik toifali (nol siljishli) avtomobil uchun elektr stantsiyalarini izlash jarayonida yaratilgan. Rossiyada ham samarali kriyojenik dvigatel yaratishga harakat qilayotgan ishqibozlar bor. Biroq, ushbu yo'nalishning samaradorligi va dolzarbligi haqida gapiradigan muhim muvaffaqiyatlar avtomobil transporti, na Rossiyada, na chet elda, hali erishilmagan.
Kriogen dvigatellarning yagona shubhasiz afzalligi ularning ekologik tozaligidir. Biroq, bunday tizimlarning ekologik zararsizligi nolga teng emas, chunki suyuq azot ishlab chiqarish zararli chiqindilar bilan birga rgi xarajatlarini talab qiladi. Savol shundaki, atrof-muhitning afzalliklari yuqorida tavsiflangan kriyojenik burnerlarning jiddiy kamchiliklarini qoplaydi.
Regeneratsiyasiz Stirling dvigatelining nazariy samaradorligini isbotlang
bu erda PCCamot - berilgan harorat oralig'iga mos keladigan Karno siklining samaradorligi; v - ishchi suyuqlikning (gaz) erkinlik darajalari soni; g - siqilish nisbati.
Ishchi suyuqlik sifatida qaysi gazdan foydalanish yaxshiroq? Nima sababdan tushuntiring?
Misollarda biz siqish nisbati 10 ni qabul qildik. 20 siqish nisbati bilan dvigatel samaradorligi qanday bo'ladi? Yuqori siqish nisbatida gsto qanday kamchiliklarga ega bo'ladi? Siqish nisbatini oshirish mantiqiymi?
Stirling dvigateliga xos jarayonlarni diagrammalarda va matnda keltirilgan misol uchun T, S ni chizing. v va s va m osty uchun p, V - va 7 ~, V - egri chiziqlar ostidagi uzunliklarning jismoniy ma'nosi nima?
Ichkarida pistonli ikkita A va B tsilindrni ko'rib chiqing. Tsilindrlar ichidagi Ra - e hajmlari mustaqil ravishda o'zgartirilishi mumkin. Ushbu silindrlarning har birining maksimal h 10 m3, minimal hajmi nolga teng. Silindr - ular gidravlik jihatdan o'zaro bog'langan, shunda silindrlar hajmining istalgan nuqtasida gaz bir xil bosimga ega bo'ladi. Vaqtning dastlabki momentida A tsilindrining hajmi 10 m3 ga, B silindrining hajmi esa nolga teng. Boshqacha qilib aytganda, A pistoni yuqoriga ko'tariladi va B piston pastga tushadi. Uning tanasining adiabatik ko'rsatkichi y = 1,4.
Tizimda 0,1 MPa bosim va 400 K haroratda faqat gaz (kmol) mavjud.
3. Endi tasavvur qiling-a, piston A ko'tarildi, shunda silindrdagi hajm 1 m3 ga kamayadi va V silindrdagi hajm o'zgarishsiz qoladi. Adiabatik jarayon sharoitida gazning harorati va bosimi qanday m> ga teng? Siqilishda energiya qanday sarflanadi?
4. Keyin pistonlar bir vaqtning o'zida A silindridagi hajm nolga, B silindrda esa 1 m3 ga teng bo'lguncha harakatlana boshladi. B ballondagi gazning bosimi va harorati qanday!
5. Keyingi qadam issiqlikni B tsilindrga o'tkazishdir, shunda * hajmi 10 m3 ga ko'tariladi. Jarayon davomida gaz harorati> o'zgarmaydi. Bu jarayonda gazga qancha issiqlik uzatildi.Piston B qanday ish qildi? Yakuniy gaz bosimi qanday?
6. Endi piston B ko'tarila boshlaydi, A esa pastga tushadi.Gaz bir silindrdan ikkinchisiga o'tadi. Bu jarayon." nazariy jihatdan energiya sarfisiz sodir bo'ladi. A tsilindridan issiqlik atrof-muhitga chiqariladi va gaz 400 haroratgacha sovutiladi. Yakuniy holatda, A tsilindri maksimal hajmga ega bo'lganda, ci to'liq to'liq hisoblanadi. Bu jarayon davomida atrof-muhitga qancha energiya ajralib chiqdi?
7. Berilgan mashinaning foydali ish koeffitsienti nimaga teng, ya'ni bajarilgan ish hajmining isitgichdan olingan issiqlikka nisbati qanday?
8. Ushbu samaradorlik Karno siklining samaradorligi bilan qanday taqqoslanadi?
9. Ko'rib chiqilgan jarayonlarni p, Y - va 7, ^ diagrammalarda chizing.
10. Samaradorlik va siqilish nisbati formulasini oling.1 diapazonda samaradorlikning g ga qarshi egri chizig‘ini chizing.< г < 100.
11. Agar samaradorlikning olingan qiymati aniq oshirilgan (n real) bo'lib chiqsa, masalan, 10 000 ga teng bo'lsa, haqiqiy samaradorlik qanday bo'ladi? U Karno siklining samaradorligidan oshib ketishi mumkinmi? Topilmalaringizni tushuntiring.
3.4. Uchqunli dvigatel bilan jihozlangan ma'lum bir mashinani tasavvur qiling: ichki yonish (Otto davri). Ushbu dvigatel benzin ishlatadi (pr< стоты допустим, что бензин состоит из чистого пентана), и поэтому его степе сжатия ограничена и равна девяти. Номинальный удельный расход топлива а томобиля 40 миль/галлон.
Benzinli dvigatellar nolni yoqilg'i sifatida ishlatishi mumkinligi sababli, avtomobil egasi uni ushbu turdagi yoqilg'iga aylantirishga qaror qildi. Shu bilan birga, qadam ", siqish" 12 ga ko'tarildi. Faraz qilaylik, har qanday holatda, haqiqiy samarali avtomobil taxminan nazariy samaradorlikning yarmiga teng. Etanolda ishlaydigan avtomobilning o'ziga xos yoqilg'i sarfi qanday?
Ko'rib chiqilayotgan moddalarning eng past kalorifik qiymati va zichligi: pentan - 28,16 MJ / l, 0,626 kg / l; etanol - 21,15 MJ / l, 0,789 kg / l.
Bu masalani ikki marta yeching, bir marta y = 1,67, ikkinchisi esa y = 1,4.
3.5. Ishqalanishsiz pistonli silindrni ko'rib chiqing. Tajribaning dastlabki bosqichida uning tarkibida 400 K haroratda va 105 Pa bosimda 1 litr gaz (y = 1,4, c = 20 kJ / (K kmol)) mavjud.
Tsilindrda qancha gaz kilometrda bor?
2 Bu holda mahsulot pV nima!
GKst endi piston gaz hajmining 0,1 l gacha kamayishi bilan harakat qiladi. Siqish adiabatikdir.
Siqilgandan keyin gaz bosimi qanday? í Gazning harorati nimaga teng?
J Kompressor qanday ishlarni bajargan?
1 o'lchov gazga 500 J issiqlikni izotermik ravishda beradi.
í Bundan keyin gazning hajmi qancha?
Gaggingning tengligi nima edi?
Issiqlik berilgach, gaz kengayadi (piston harakatlanadi), u qanday ishni bajaradi?
Endi gaz hajmi 1 litrga teng bo'lguncha adiabatik ravishda kengayadi.
Adiyabatik kengayishdan keyin gaz bosimi qanday? í Gaz harorati qanday?
adiabatik kengayishda qanday ish bajariladi?
Gazning bosimi 105 Pa ga teng bo'lguncha issiqlik izotermik ravishda chiqarilsin. Bunday holda, tizim 1-holatga qaytadi.
2. Tashqi yukga o'tkazilgan pistonning umumiy ishi qancha? tizim tomonidan qabul qilingan issiqlikning umumiy miqdori qancha (bu erda rad etilgan issiqlik hisobga olinmaydi)?
Qurilmaning samaradorligi qanday?
5 Karno siklining tegishli samaradorligi qanday?
Yo'q. Jarayonlarni va butun tsiklni p. K-diagrammasi.
Faraz qilaylik, benzinning oktan soni 86. Etanolning oktan soni 160. y = 1,4 deb faraz qilaylik.
1. 1 litr aralashmaning kalorifik qiymati sof benzinning kaloriyali qiymatiga nisbatan qanday o'zgargan?
2. Butun aralashmaning oktan soni qancha?
Yoqilg'ining maksimal ruxsat etilgan siqilish nisbati r = 0,093 Og deb faraz qilaylik, bu erda Og - oktan soni.
3. Benzinli dvigatelning maksimal siqish nisbati qanday? Aralash yonilg'i dvigateli?
4. Dvigatelning nisbiy samaradorligi qanday?
5. Sof benzin va yoqilg‘i aralashmasidan foydalanilganda bosib o‘tilgan masofa birligiga to‘g‘ri keladigan yoqilg‘ining solishtirma sarfi qancha?
3.7. Ochiq tutashuvli pistonli dvigatel atmosfera havosida ishlaydi. unga 300 K haroratda va 105 Pa bosimda 23 * 10 () kmol miqdorida kiradi. Dvigatelning siqish nisbati 5,74 ni tashkil qiladi.
Qisqartirish va kengayish adiabatikdir. Issiqlik izobarik tarzda beriladi, issiqlik esa izotermik yo'l bilan chiqariladi. Bir tsiklda gazga 500 Jb issiqlik beriladi. Havoda c. = 20 790 J / (K - kmol) va y = 1,4.
Dvigatelning nazariy samaradorligi qanday? Buni Karnot siklining samaradorligi bilan solishtiring.
Quyidagi amallarni bajaring:
silindrning dastlabki hajmini hisoblash;
adiabatik siqish jarayoni uchun V, p, T ning yakuniy qiymatlarini va kerakli ishni aniqlang:
issiqlik ta'minotidan keyin tizimning termodinamik parametrlarini aniqlash; kengaytirish jarayonida mukammal ishni hisoblash.
3.8. Ba'zi Stirling dvigatellari ishlayotganda faqat yarmini tushunadilar; uning nazariy samaradorligi. Dvigatel 1000 dan 400 K gacha bo'lgan harorat oralig'ida ishlaydi. Quyidagi hollarda qurilmaning samaradorligi qanday bo'ladi:
1. Agar siz ideal issiqlik regeneratoridan foydalansangiz, ishchi vosita sifatida argon va siqish nisbati 10: 1.
2. 1-banddagi kabi bir xil sharoitlarda siqish nisbati 20: 1 ni tashkil qiladi.
3. 1-banddagi kabi bir xil sharoitlarda, lekin regeneratordan foydalanmasdan.
4. 2-banddagi kabi bir xil sharoitlarda, lekin regeneratordan foydalanmasdan.
3 9. Boy aralashmalardan foydalanilganda, Otto dvigatelining samaradorligi pasayadi, ozg'in aralashmada ishlaganda, yonish bilan bog'liq muammolar paydo bo'lishi mumkin. Ushbu muammoni hal qilish qatlamli yonish dvigatellaridan foydalanish bo'lishi mumkin.
Siqish nisbati 9: 1 bo'lgan dvigatelni ko'rib chiqing. Boy aralashmada y = 1,2, ozg'in aralashmada y = 1,6 bo'ladi. Boshqa barcha narsalar teng bo'lsa, ■ »yariq aralashmani ishlatish samaradorligi foydalanish samaradorligiga nisbati qanday - V. boy aralashmaning 4?
3.8. Quyidagi xususiyatlarga ega uchqunli Otto dvigatelini ko'rib chiqing:
maksimal silindr hajmi VQ = 1 l (KN m3); siqish nisbati r = 9: 1; kirishning oxiridagi bosim p0 = 5 104 Pa; kirishning oxirida aralashmaning harorati 70 = 400 K; aralashmaning adiabatik indeksining o'rtacha qiymati 1,4 ga teng;
aralashmaning solishtirma issiqligi (doimiy hajmda) c = 20 kJDC - kmol).
Dvigatel mili > * 00 aylanish tezligida aylansa, yukga qanday quvvat o'tkaziladi?
Chtomnye massalari: N - 1 dalton: C - 12 dalton; N - 14 Dalton: 0-16 Dal - ohang. Aralashmada argon mavjudligini e'tiborsiz qoldirish mumkin.
3.12. I-geptanning eng yuqori yonish issiqligi (1 atm va 20 ° C da) 48,11 MJ / kg ni tashkil qiladi. Sof kaloriyali qiymat nima?
3.13. 300 K da 1 mol gaz (y = 1,6, cv = 13,86 J / (K kmol) 1 litr oladi. Quyida tavsiflangan har bir qadam uchun p, Vu T qiymatlarini aniqlang.
1-qadam -> 2.
Gazning 0,1 l hajmgacha adiabatik siqilishi. Siqishda tV12 qancha energiya sarflangan?
2-bosqich -> 3.
10 kJ issiqlikning ishchi suyuqlikka izotermik uzatilishi. Tashqi ish nimaga teng?
3-bosqich -> 4.
Adiabatik gazning kengayishi 10: 1.
4-qadam -> 1.
Gaz holatiga qaytish bilan izotermik issiqlikni olib tashlash 1. Chiqarilgan energiya nimaga teng?
Umumiy tsikl samaradorligi qanday?
Tegishli Karno siklining samaradorligi qanday?
Agar uning mili 5000 rpm (minutiga 5000 aylanish) tezlikda aylansa, dvigatel qancha quvvatga ega bo'ladi?
3.14. Yuqorida muhokama qilingan Stirling dvigatelida izotermik siqilish, keyin izoxorik issiqlik kiritish, izotermik siqish va izoxorik issiqlikni olib tashlash sodir bo'ladi.
Izotermik siqilishga erishish qiyin, ayniqsa yuqori tezlikda ishlaydigan dvigatellarda. Shuning uchun, biz vosita ish paytida adiabatik siqishni amalga oshiradi deb taxmin qilamiz. E'tibor bering, ko'rib chiqilayotgan dvigatelning boshqa bosqichlari ilgari tavsiflangan dvigatelning fazalariga mos keladi. Demak, izotermik issiqlik ta'minoti bilan ishchi suyuqlikka 293 J beriladi.Ya'ni adiabatik siqish jarayonidan so'ng "issiq" silindr issiqlik ta'minoti jarayoni tugaguniga qadar 652 K haroratga ega bo'ladi.
Dvigatelning nazariy samaradorligini (issiqlikni qaytarmasdan) aniqlang va uni tegishli Karno siklining samaradorligi bilan solishtiring.
Haqiqiy dvigatelning samaradorligi ideal dvigatelnikidan taxminan 2 baravar kam bo'ladi, deb hisoblab, berilgan dvigatelning bitta tsilindri tomonidan ishlab chiqarilgan quvvatni aniqlang. Dvigatel mili tezligi 1800 rpm. Milning aylanishining har bir aylanishi bitta to'liq dvigatel aylanishiga to'g'ri keladi. Hisoblash uchun y = 1,4 ni oling.
3.15. Dvigatel Carnot dvigatelining samaradorligi bilan 1000 dan 500 K gacha bo'lgan harorat oralig'ida ishlayapti deylik. Issiqlik manbai 100 kVt quvvatga ega va 1500 K haroratga ega. Bu issiqlik ilgari tasvirlangan dvigatelning ishchi suyuqligiga o'tkaziladi. Faraz qilaylik, issiqlik oqimini uzatish haroratni 1500 dan 1000 K gacha kamaytiradigan harorat gradienti bilan amalga oshiriladi. Issiqlik uzatish samaradorligi 100% deb qabul qilinadi, ya'ni 100 kVt quvvat dvigatelga yo'qotishlarsiz beriladi. .
Iirno siklida ishlaydigan yuqorida tavsiflangan dvigatelning samaradorligi qanday? Ushbu tizimning (dvigatelning) aniq quvvati qanday?
3.16. Bug 'qozoni bug' turbinasiga bug' beradi. Qozonning devorlarida bug 'oqadigan kanallar mavjud. Bir tomondan, bu devorlar o'choq alangasi zonasida joylashgan. Isitilgan bug'ning harorati 500 K, olov bilan aloqa qiladigan devorning harorati 1000 K. Isitish yuzasining har bir kvadrat santimetridan 1 kVt issiqlik oqimi o'tadi. X kanalining metall devorlarining issiqlik o'tkazuvchanligi haroratga quyidagicha bog'liq: X = 355 - 0,111T (SIda). Harorat Kelvinda berilgan.
Devor qalinligini hisoblang.
2 Kanalning ichki va tashqi devorlari orasidagi o'rta nuqtada haroratni aniqlang.
I ". 4-zarbali Otto uchqunli ateşleme dvigatelining umumiy hajmi 2 litrni tashkil qiladi va metan bilan ishlaydi (yalpi kalorifik qiymati 55,6 MJ / kg). Dvigateldagi siqish issiqligi 10: 1. Yoqilg'i quyish tizimi in'ektsiyadan foydalanadi. belgilangan stexiometrik nisbat saqlanib qoladigan tarzda yoqilg'i bilan ta'minlaydigan tizim.Aralashmaning adiabatik ko'rsatkichi 1,4 ga teng.< температуре 350 К, так как гидравлические потери на входе можно считать небрежимо малыми.
agar uning milining aylanish chastotasi 5000 rpm bo'lsa, dvigatel tomonidan yukga uzatiladigan quvvat? Dvigatelning o'ziga xos xususiyatlarini hisobga olgan holda, hisob-kitob yoqilg'ining yonishning eng past issiqligi asosida amalga oshirilishi kerak.
18. Siqilish nisbati 9:1 bo'lgan uchqunli dvigatelni ko'rib chiqing. Tsilindr ichidagi gaz y = 1,5 ga ega.
ishchi suyuqlikning dastlabki holati quyidagi parametrlarga ega: = I l;
men atm; Tx = 300 K.
Siqish jarayonining oxirida 10 mg benzin AOK qilinadi, keyin ateşleme aralashmasi g "I. Yoqilg'ining yonishi bir zumda sodir bo'ladi. Keling, benzinning o'ziga xos issiqligi 45 MJ / kg ni tashkil qiladi deb faraz qilaylik.
Dvigatelning ideal samaradorligini aniqlang.
Tegishli Karno siklining samaradorligini hisoblang.
3. Bir cho'qqida AOK qilingan yoqilg'i miqdorini kamaytirish Otto siklining samaradorligini Carnot CEC samaradorligiga yaqinlashtirishini isbotlang.
3.19. Dizel dvigatelda yoqilg'i silindrdagi issiq siqilgan havoga AOK qilinadi, shundan so'ng aralashma o'z-o'zidan yonadi. Aytaylik, yoqilg'i nisbatan sekin ta'minlanadi, shuning uchun aralashmaning yonishi deyarli doimiy bosim ostida sodir bo'ladi. Ko'pgina dizel dvigatellarda ishlatiladigan g siqish nisbati 16: 1 va 22: 1 orasida. Dizel dvigatellarda o'z-o'zidan yonish ishonchli tarzda kamida 800 K havo haroratida sodir bo'ladi.
Havo doimiy bosimdagi o'ziga xos issiqlikning doimiy hajmdagi o'ziga xos issiqlikka nisbati 1,4 (y = 1,4) ga teng. Sovuq dizel dvigateliga kirishda havo harorati 300 K.
Dvigatelni ishga tushirish uchun zarur bo'lgan minimal siqish nisbati qanday bo'lishi kerak?
3.20. Ishchi muhit sifatida havo> i (y = 1,4) dan foydalanadigan va termodinamik jarayonlarning ketma-ket ketma-ketligini bajaradigan mashinani ko'rib chiqaylik. Har bir jarayon oxirida gaz holatining xususiyatlarini (bosim, hajm va harorat) aniqlang. shuningdek, har bir jarayonning energiya xarakteristikasi.
Dastlabki holatda (1-holat) gaz quyidagi xususiyatlarga ega rx = 105 Pa; Vx = 10-3 m3; Tx = 300 K.
1. 1-jarayon (I-bosqich -> 2): adiabatik siqish, hajmni 10-4 m3 gacha kamaytirish.
2. 2-jarayon (2-bosqich -> 3): 200 J issiqlikning izobarik berilishi.
3.3-jarayon (3-bosqich -> 4): V4 = 10_3m3 gacha adiabatik kengayish.
Dvigatelga beriladigan barcha issiqlik va mexanik energiyani va undan chiqarilgan barcha mexanik energiyani hisoblang. Bunga asoslanib, mashinaning samaradorligini aniqlang. (Maslahat: energiya olib tashlanadigan barcha jarayonlarni ko'rib chiqing.)
3.21 Dizel dvigatelning tsiklida quyidagi bosqichlarni ajratish mumkin:
1-bosqich 2. Toza havoning Vx hajmdan hajmgacha adiabatik siqilishi ":
2-bosqich -> 3. V2 hajmdan K3 hajmgacha kengaygan holda doimiy bosimda yoqilg'ining yonishi;
3-bosqich ^ 4. V3 hajmdan V4 hajmgacha adiabatik kengayish; 4-bosqich - »1.Izoxorik issiqlikni olib tashlash, bunda gaz dastlabki sharoitda bo'ladi.
t sikli Otto sikliga o'xshaydi, yagona farqi shundaki, Otto nikelida yonish izoxorik davom etadi, dizel dvigatelda esa izobarik bo'lsa, biz Fj = K) 3 m3, V2 = 50 Vt-6 m3 bo'lgan tsiklni ko'rib chiqamiz. , V3 = 100 10-6 m3, = 105 Pa, 7] - 300 K va barcha jarayonlar uchun y = 1,4 ni ko'rib chiqamiz.
Tsiklning nazariy samaradorligini hisoblang.
Ch da olingan Dizel aylanish samaradorligi tenglamasidan foydalanib samaradorlikni hisoblang. 4.
Barcha mexanik energiyani (siqilish va kengayish) va barcha termal jarayonlarni (issiqlik kiritish va olib tashlash) baholash orqali samaradorlikni hisoblang. Yonish bosqichida (2-> 3), yonish energiyasi chiqarilganda va bir vaqtning o'zida ba'zi mexanik ishlar bajarilganda nima sodir bo'lishini tahlil qilishda etarlicha ehtiyot bo'ling.
PP uchun chegirmalar. 2 va 3 bir xil bo'lishi kerak.
Barchamizga ma'lumki, zamonaviy insoniyatning moddiy hayotining asoslaridan biri bu mashhur minerallar neft va gazdir. Muborak uglevodorodlar hayotimizning har bir sohasida u yoki bu tarzda mavjud va har qanday odamning xayoliga keladigan birinchi narsa bu yoqilg'i. Bular turli energiya tizimlarida (shu jumladan avtomobil dvigatellarida) ishlatiladigan benzin, kerosin va tabiiy gazdir.
Dunyo yo'llarida qancha mashinalar va samolyotlar dvigatellarida havoda yonib ketadi ... Ularning soni juda katta va xuddi shunday ko'p yoqilg'i miqdori, ta'bir joiz bo'lsa, quvurga (va trubaga) tushadi. bir vaqtning o'zida atmosfera zaharlanishiga katta hissa qo'shishga intiladi :-)). Biroq, bu jarayon cheksiz emas. Dunyo yoqilg'isining asosiy ulushi ishlab chiqariladigan neft zaxiralari (asta-sekin tabiiy gazga o'z o'rnini yo'qotayotganiga qaramay) tez sur'atlar bilan kamayib bormoqda. U doimiy ravishda qimmatlashib bormoqda va uning tanqisligi tobora ko'proq sezilmoqda.
Bu holat uzoq vaqtdan beri butun dunyo bo‘ylab tadqiqotchilar va olimlarni muqobil yoqilg‘i manbalarini, shu jumladan aviatsiyani izlashga majbur qilgan. Bunday faoliyatning yo'nalishlaridan biri samolyotlardan foydalanishni rivojlantirish edi kriogen yoqilg'i.
Kriogen degani " sovuqdan tug'ilgan”, Va bu holda yoqilg'i suyultirilgan gaz bo'lib, u juda past haroratlarda saqlanadi. Bu borada ishlab chiquvchilarning e'tiborini tortgan birinchi gaz vodorod edi. Bu gaz kerosindan uch baravar ko'p issiqlikka ega va bundan tashqari, u dvigatelda ishlatilganda atmosferaga suv va juda oz miqdordagi azot oksidi chiqariladi. Ya'ni atmosferaga zararsizdir.
TU-154B-2 samolyoti.
O'tgan asrning 80-yillari o'rtalarida A.N.Tupolevning konstruktorlik byurosi yoqilg'i sifatida suyuq vodoroddan foydalanadigan samolyotni yaratishga kirishdi. U NK-88 aylanma turbojetli dvigatel yordamida TU-154B seriyali asosida ishlab chiqilgan. Bu dvigatel dvigatel binosida yaratilgan dizayn byurosi im. Kuznetsova(Samara), yana Tu-154 NK-8-2 uchun seriyali dvigatelga asoslangan va vodorod yoki tabiiy gazda ishlashga mo'ljallangan edi. Aytish kerakki, mazkur byuroda 1968 yildan boshlab yangi mavzular ustida ish olib borilmoqda.
Xuddi shu Tu-155 omborda ... Afsuski, jirkanch saqlash :-(.
Yangi samolyot ishlamoqda kriogen yoqilg'i TU-155 nomini oldi. Biroq, narsalar juda oddiy emas. Gap shundaki, vodorod xavfli yoqilg‘i hisoblanadi. Bu juda tez yonuvchan va portlovchi. Ajoyib penetratsion qobiliyatga ega va uni faqat suyultirilgan holatda juda past haroratlarda, mutlaq nolga yaqin (-273 daraja Selsiy) saqlash va tashish mumkin. Vodorodning bu xususiyatlari katta muammodir.
Shu sababli, TU-155 mavjud muammolarni tadqiq qilish va hal qilish uchun uchuvchi laboratoriya edi va bazaviy samolyot yaratilish jarayonida tubdan o'zgartirildi. To'g'ri dvigatel NK-8-2 o'rniga yangi kriogen NK-88 o'rnatildi (qolgan ikkitasi qarindosh bo'lib qoldi :-)). Fyuzelajning orqa qismida, yo'lovchilar bo'limi o'rniga, maxsus tank o'rnatilgan. kriogen yoqilg'i, suyuq vodorod, hajmi 20 kubometr. kengaytirilgan bilan ekran-vakuum vodorodni minus 253 darajadan past haroratlarda saqlash mumkin bo'lgan izolyatsiya. U dvigatellarga maxsus jihoz bilan ta'minlangan turbo nasos bloki raketada kabi.
NK-88 dvigateli. Dvigatelning tepasida katta turbo nasos yig'ilishi ko'rinadi.
Portlash xavfi yuqori bo'lganligi sababli, uchqun paydo bo'lishining eng kichik ehtimolini istisno qilish uchun deyarli barcha elektr jihozlarini yonilg'i baki bilan bo'linmadan olib tashlash kerak edi va butun bo'lim doimiy ravishda azot yoki havo bilan tozalandi. Birliklarni boshqarish uchun elektr stansiyasi maxsus geliy nazorat qilish tizimi yaratildi. Bundan tashqari, olovni oldini olish uchun tankdagi vodorod bug'larini dvigatellardan uzoqroqqa yo'naltirish kerak edi. Buning uchun drenaj tizimi qurilgan. Samolyotda uning orqa fuselajidagi shoxlari aniq ko'rinadi (ayniqsa kilda).
TU-155 ning joylashuv sxemasi. Moviy - yoqilg'i baki. Old bo'limda yordamchi uskunalar mavjud. Kriogen dvigatel qizil rangda.
Umuman olganda, 30 dan ortiq yangi samolyot tizimlari yaratildi va joriy etildi. Umuman olganda, ish juda zo'r amalga oshirildi :-). Ammo yoqilg'i quyish va saqlashni ta'minlaydigan yerga asoslangan, kam bo'lmagan murakkab uskunalarga ehtiyoj bor edi. To'g'ri, o'sha paytda Buran tizimining rivojlanishi jadal sur'atlar bilan davom etayotgan edi, uning tashuvchisi raketasida suyuq vodorod yoqilg'ilardan biri edi. Shuning uchun hamma narsa sanoat asosida ta'minlanadi va yoqilg'i taqchilligi bo'lmaydi, deb hisoblar edi. Lekin, menimcha, har bir kishi bunday tizimdagi kriogen yoqilg'ining narxi jihatidan oddiygina "oltin" bo'lishini tushunadi. Va bu shuni anglatadiki, yaqin kelajakda suyuq vodoroddan tijorat maqsadlarida foydalanish deyarli mumkin emas. Shu sababli, o'sha paytda ham boshqa turga o'tishga tayyorgarlik ko'rildi. kriogen yoqilg'i – suyultirilgan gaz(LNG).
Shunga qaramay, TU-155 ning suyuq vodorodda birinchi parvozi 1988 yil 15 aprelda bo'lib o'tdi. Bundan tashqari, 4 ta shunday reyslar mavjud edi. Shundan so'ng, TU-155 suyultirilgan gaz (LNG) yordamida parvozlar uchun o'zgartirildi.
Vodorod bilan solishtirganda, bu turdagi yoqilg'i ancha arzon va qulayroq, bundan tashqari, u kerosindan bir necha baravar arzon. Uning kaloriyali qiymati kerosinnikidan 15% yuqori. Bundan tashqari, u atmosferani ifloslantirish uchun juda oz ish qiladi va u vodorodnikidan 100 daraja yuqori bo'lgan minus 160 daraja haroratda saqlanishi mumkin. Bundan tashqari, vodorod fonida LNG hali ham kamroq yong'inga xavfli (garchi, albatta, bunday xavf hali ham mavjud) va uni xavfsiz holatda saqlashda etarli tajriba mavjud. Aerodromlarni gaz bilan ta'minlashni (LNG) tashkil etish, umuman olganda, juda qiyin emas. Gaz quvurlari deyarli har bir yirik aeroportga ulangan. Umuman olganda, afzalliklari etarli :-).
TU-155 ning birinchi parvozlari allaqachon ishlatilgan kriogen yoqilg'i suyultirilgan gaz 1989 yil yanvar oyida bo'lib o'tdi. (Quyidagi video bu haqda gapiradi). Shuningdek, 90 ga yaqin shunday reyslar amalga oshirilgan. Ularning barchasi yoqilg'i sarfi kerosinga nisbatan qariyb 15 foizga kamayganligini, ya'ni samolyot tejamkor va foydaliroq bo'lishini ko'rsatdi.
Endi istiqbollar haqida bir oz ... 90-yillarning oxirida Rossiya gaz zaxiralarining bosh menejeri Gazprom boshida yuk-yo'lovchi samolyotini, keyin esa shunchaki yo'lovchi samolyotini qurish tashabbusi bilan chiqdi. butunlay LNG bilan ishlashi mumkin. Samolyot TU-156 nomini oldi va mavjud TU-155 asosida yaratilgan. Unga uchta yangi NK-89 dvigateli o'rnatilishi kerak edi. Ular NK-88 ga o'xshaydi, lekin ikkita mustaqil yonilg'i tizimiga ega: biri uchun, ikkinchisi esa kriogen yoqilg'i(LNG). Bu gaz bilan yonilg'i quyish har doim ham mumkin emasligi ma'nosida qulay edi va samolyot kerak bo'lganda bir energiya tizimidan boshqasiga o'tishi mumkin edi. Rivojlangan texnologiyaga ko'ra, bu atigi besh daqiqa davom etdi. NK-89 shuningdek, turbina bo'shlig'ida issiqlik almashtirgichga ega bo'lib, u erda suyultirilgan gaz gazsimon holatga o'tib, keyin yonish kamerasiga kirdi.
Bo'limlarni qayta tashkil etish va yonilg'i baklarini joylashtirish bo'yicha ko'plab tadqiqot va loyihalash ishlari olib borildi. 2000 yilga kelib, Samara aviatsiya zavodida uchta TU-156 ishlab chiqarilishi va ularni sertifikatlash va sinovdan o'tkazish boshlanishi kerak edi. Lekin... Afsuski, bu amalga oshmadi. O'ylab topilgan rejalarni amalga oshirishdagi to'siqlar faqat moliyaviy edi.
Shundan so'ng, kriogen yoqilg'i (LNG) dan foydalanadigan yana bir nechta samolyot loyihalari ishlab chiqildi, masalan, kerosin va suyultirilgan gazda ishlaydigan turbovintli dvigatelli TU-136 va turbojetli dvigatellari bo'lgan keng korpusli TU-206. LNG.... Biroq, hozirgi vaqtda bu loyihalarning barchasi hali ham loyihalar bo'lib qoldi va saqlanib qoldi.
Tu-136 samolyot modeli.
Samolyot modeli TU-206 (TU-204K).
Aviatsiya fanlari va texnologiyasining ushbu sohasida ishlar qanday rivojlanishini vaqt ko'rsatadi. yordamida samolyotlarni yaratishda kriogen yoqilg'i ob'ektiv va sub'ektiv turli holatlar tomonidan to'sqinlik qiladi. Maxsus samolyot tizimlarini rivojlantirish, yer usti infratuzilmasini rivojlantirish, yoqilg‘ini tashish va saqlash tizimlarini rivojlantirish borasida hali ko‘p ishlar qilinishi kerak. Ammo bu mavzu juda istiqbolli (va mening fikrimcha, juda qiziqarli :-)). Vodorod o'zining ulkan energiya intensivligi va amalda bitmas-tuganmas zahiralari bilan kelajak yoqilg'isi hisoblanadi. Bu haqda to'liq ishonch bilan gapirishimiz mumkin. Bunga o'tish bosqichi tabiiy gazdan foydalanish hisoblanadi.
Va kelajakka bu hal qiluvchi qadam aynan Rossiyada qilingan. Buni yana aytishdan faxrlanaman :-). Dunyoning hech bir joyida yo'q edi va hozirgi kunga qadar bizning TU-155ga o'xshash samolyot yo'q. Men mashhur amerikalik aviatsiya muhandisi Karl Breverning so'zlarini keltirmoqchiman: " Ruslar aviatsiyada Yerning birinchi sun'iy yo'ldoshining parvoziga mos keladigan ish qildilar!»
Bu haqiqiy haqiqat! Men shunchaki bu narsalar oqimga aylanishini xohlayman (va ruslar buni qila oladilar :-)) va bu oqim uzluksiz bo'lishini va biz bilan tez-tez sodir bo'layotganidek silkinib yurmasligini xohlayman ...
Hurmatli olimlar, yetakchilar bilan hamkorlikda sanoat korxonalari va kriyojenik uskunalar bo'yicha mutaxassislar suyultirilgan gazlardan foydalangan holda texnologiyalarni ishlab chiqishga ixtisoslashgan. Ushbu tadqiqotning asosiy yutug'i Dearman dvigateli bo'lib, u eng zamonaviy pistonli dvigatel bo'lib, u suyuq azot yoki suyuq havoni kengaytirib, ekologik toza sovuq va mexanik energiya ishlab chiqaradi.
Azot suyuqlikdan gazsimon agregat holatiga o'tganda, bu gaz 710 marta kengayadi. Ovozning bu ortishi dvigatel pistonlarini haydash uchun ishlatiladi. Dearman dvigatellari kabi ishlaydi bug 'dvigatellari yuqori bosim, lekin suyuq azotning past qaynash nuqtasida. Bu shuni anglatadiki, chiqindi issiqlik va atrof-muhit harorati ham an'anaviy yoqilg'ilarga bo'lgan ehtiyojni yo'qotib, issiqlik energiyasi manbai sifatida ishlatilishi mumkin.
Dearman dvigatellarining o'ziga xos xususiyati sovutish suvi sifatida suv va glikol aralashmasidan foydalanishdir. Ushbu sovutish suvi juda sovutilgan azot bilan aralashtirilganda, bu suyuqlik kvazizotermik ravishda kengayadi, bu esa dvigatel samaradorligini sezilarli darajada oshiradi.
Shuni ta'kidlash kerakki, Dearman dvigateli ishlayotganida u azot oksidi (NOx), karbonat angidrid (CO2) yoki zarrachalarsiz faqat havo yoki azot chiqaradi.
Dearman texnologiyasi boshqa past uglerodli texnologiyalarga nisbatan juda ko'p afzalliklarga ega:
- Kam kapital qiymati va tegishli uglerod - Dearman dvigatellari dvigatel ishlab chiqarish sanoatida keng tarqalgan texnologiyalardan foydalangan holda umumiy materiallardan ishlab chiqariladi.
- Tez to'ldirish - suyuq gazni tanklar orasiga o'tkazish mumkin yuqori tezliklar... Zamonaviy gaz sanoati daqiqada 100 litrdan ortiq suyuq gazni distillash qobiliyatiga ega tizimlardan foydalanadi.
- Mavjud infratuzilmaning katta miqdori - gaz sanoati global xarakterga ega. Ayni paytda bu yerda minglab Dearman dvigatellarini ishlatishga qodir suyuq azot ishlab chiqarish yaxshi rivojlangan.
- "Yoqilg'i" ishlab chiqarish jarayonining samaradorligi havoni suyultirishdir, bu uzoq vaqtdan beri mavjud bo'lib, faqat havo va elektr energiyasini talab qiladi.
- Havoni suyultirish moslamasidan juda moslashuvchan foydalanish mumkin - masalan, ish vaqtidan tashqari yoki qisman yuklash vaqtida. Qayta tiklanadigan energiya manbalaridan xarajatlarni yanada kamaytirish uchun foydalanish mumkin.
U qanday ishlaydi
Dearman dvigateli quyidagicha ishlaydi:
1.sovutish suyuqligi dvigatel tsilindrlariga quyiladi, ularning deyarli butun hajmini to'ldiradi;
2. keyin kriogen azot silindrga kiritiladi, u issiqlik almashinuvi suyuqligi bilan aloqa qiladi va kengayishni boshlaydi;
3. sovutish suyuqligidan issiqlik kengayuvchi gaz tomonidan so'riladi, natijada deyarli izotermik kengayish sodir bo'ladi;
4. piston pastga qarab harakatlanadi, egzoz valfi ochiladi va gaz-suyuqlik aralashmasi dvigateldan chiqadi;
5. Sovutish suyuqligi qayta tiklanadi, isitiladi va qayta ishlatiladi, azot yoki havo atmosferaga chiqariladi.
Moskva yaqinidagi Jukovskiydagi Gromov nomidagi Parvoz tadqiqot instituti hududida Tu-155 bortida yozuvi bor samolyot bor. Ushbu noyob mashina kriyojenik yonilg'i tizimlari va dvigatellarni sinovdan o'tkazish uchun uchuvchi laboratoriya hisoblanadi. Bu yo'nalishdagi ishlar 80-yillarning oxirida amalga oshirildi. Tu-155 yoqilg'i sifatida suyuq vodorod va suyultirilgan gazdan foydalangan dunyodagi birinchi samolyot bo'ldi. Ushbu noodatiy mashinaning birinchi parvozidan beri 27 yil o'tdi. Va endi u bekor qilingan samolyotlar orasida jimgina turibdi. Bir necha marta ular uni metallga kesib tashlamoqchi bo'lishdi. Xo'sh, bu samolyotni nima o'ziga xos qiladi?
1.
Ushbu samolyot haqida gapirishdan oldin, kriogen yoqilg'i nima ekanligini va u uglevodorod yoqilg'isidan qanday farq qilishini tushuntirishga arziydi. Kriogenika - bu juda past haroratlarda turli moddalarning xossalarining o'zgarishi. Ya'ni, kriyojenik yoqilg'i "sovuqdan tug'ilgan" degan ma'noni anglatadi. Bu suyuq vodorod bo'lib, u juda past haroratlarda suyuq holatda saqlanadi va tashiladi. Va suyultirilgan gaz haqida, u ham juda past haroratga ega.
Kerosin bilan solishtirganda suyuq vodorod bir qancha afzalliklarga ega. Uning kaloriyali qiymati uch baravar yuqori. Ya'ni, teng massalarni yoqish paytida vodorod ko'proq issiqlik chiqaradi, bu esa elektr stantsiyasining iqtisodiy xususiyatlariga bevosita ta'sir qiladi. Bundan tashqari, foydalanilganda atmosferaga suv va juda oz miqdorda azot oksidi chiqariladi. Bu elektr stansiyasini ekologik toza qiladi. Biroq, vodorod juda xavfli yoqilg'i hisoblanadi. Kislorod bilan aralashganda, u juda tez yonuvchan va portlovchi hisoblanadi. U ajoyib penetratsion qobiliyatga ega va uni faqat suyultirilgan holatda juda past haroratlarda (-253 ° C) saqlash va tashish mumkin.
Vodorodning bu xususiyatlari katta muammodir. Shuning uchun suyuq vodorod bilan birga tabiiy gaz ham aviatsiya yoqilg'isi sifatida qabul qilingan. Vodorod bilan solishtirganda, u ancha arzon va arzonroq. U -160 ° C da suyultirilgan holda saqlanishi mumkin va kerosin bilan solishtirganda u 15% yuqori kaloriya qiymatiga ega. Bu kerosindan bir necha barobar arzon, bu esa uni aviatsiya yoqilg'isi sifatida ham iqtisodiy jihatdan foydali qiladi. Biroq, tabiiy gaz vodoroddan kamroq darajada bo'lsa ham, xuddi yonuvchan. Tupolev konstruktorlik byurosining muhandislari eksperimental Tu-155 samolyotini yaratishda ana shu qiyinchiliklarni engishlari kerak edi.
2.
Aviatsiya dizaynerlari birinchi marta kriogen texnologiyaga duch kelishdi. Shuning uchun dizayn nafaqat dizayn zallarida, balki tadqiqot laboratoriyalarida ham o'tdi. Dizaynerlar bosqichma-bosqich yangi konstruktiv yechimlar va yangi samolyot tizimlarini, kriogen elektr stantsiyasini va uning xavfsiz ishlashini ta'minlaydigan tizimlarni yaratishni ta'minlaydigan texnologiyalarni joriy etdilar.
3.
Uchuvchi laboratoriya Tu-154B standarti uchun o'zgartirilgan seriyali Tu-154 asosida yaratilgan. Bort raqami SSSR-85035. Vladimir Aleksandrovich Andreev Tu-155 ning bosh konstruktori etib tayinlandi. Samolyot asosiy versiyadan juda ko'p asosiy farqlarga ega edi. Hajmi 17,5 m 3 bo'lgan kriogen yonilg'i baki, yonilg'i ta'minoti tizimi va bosimni saqlash tizimi bilan birgalikda samolyotning boshqa bo'linmalaridan bufer zonasi bilan ajratilgan, fyuzelajning orqa qismida joylashgan eksperimental yoqilg'i majmuasini tashkil etdi. Yoqilg'i kompleksining tanki, quvurlari va bloklari belgilangan issiqlik oqimini ta'minlaydigan ekran-vakuumli izolyatsiyaga ega edi. Bufer zonalari vodorod tizimlarida sizib ketgan taqdirda ekipaj va muhim samolyot bo'limlarini himoya qildi.
4.
Samolyot Samara shahrida akademik Nikolay Dmitrievich Kuznetsov boshchiligidagi dvigatel konstruktorlik byurosida Tu-154 NK-8-2 seriyali dvigateli asosida yaratilgan eksperimental turbojet aylanma dvigateli NK-88 bilan jihozlangan. U o'ngdagi oddiy dvigatel o'rniga o'rnatildi va ishlash uchun vodorod yoki tabiiy gazdan foydalanildi. Qolgan ikkita dvigatel mahalliy bo'lib, kerosin bilan ishlagan. Endi ular olib tashlandi. Ammo NK-88 o'z joyida qoldi.
5.
6.
7.
Samolyotda kriogen kompleksni nazorat qilish va monitoring qilish uchun bir qator tizimlar mavjud:
Elektr stansiya birliklarini boshqaradigan geliy tizimi. Dvigatel vodorod bilan ishlaganligi sababli, unga elektr drayverlarni etkazib berishning iloji yo'q edi. Shuning uchun uning boshqaruv tizimi geliy bilan almashtirildi.
Kriogen yoqilg'i oqishi mumkin bo'lgan bo'linmalarda havo o'rnini bosuvchi azot tizimi.
Samolyot bo'linmalaridagi gaz muhitini nazorat qiluvchi va portlovchi moddalar kontsentratsiyasidan ancha oldin vodorod sizib ketgan taqdirda ekipajni ogohlantiruvchi gazni boshqarish tizimi.
Issiqlik izolyatsiyalovchi bo'shliqlarda vakuumni boshqarish tizimi.
Oldinga fyuzelajning yuk bo'linmasida dumaloq azotli tsilindrlar mavjud. Ular, shuningdek, derazalar ustidagi samolyot saloniga o'rnatiladi. Polda yo'lovchi o'rindiqlari o'rniga geliy tsilindrlari o'rnatilgan. Plus stendlari asbob-uskunalar va yozish uskunalari bilan.
Umuman olganda, 30 dan ortiq yangi samolyot tizimlari yaratildi va joriy etildi. Yangi texnologiyalar orasida quvur liniyalari va agregatlarning ichki bo'shliqlarini tozalashni ta'minlaydigan texnologik jarayon muhim o'rin tutadi. Chunki yuqori samarali izolyatsiya va vakuum sızdırmazlığı bilan tozalik kelajakdagi parvozingiz xavfsizligining kalitidir.
Kokpit o'zgargan. Bo'lim kabina ichiga chuqurroq ko'chirildi va kokpitga eksperimental dvigatelning ishlashi uchun mas'ul bo'lgan ikkinchi bort muhandisining va bortdagi eksperimental tizimlarning ishlashini boshqaradigan sinov muhandisining ish joylari o'rnatildi. Kokpit qavatida favqulodda qochish lyugi o'rnatildi.
Samolyotga xizmat ko'rsatish va sinov ishlarini bajarish uchun aviatsiya kriogen majmuasi yaratildi. U suyuq vodorodni (yoki suyultirilgan gazni) to'ldirish tizimi, pnevmatik quvvat manbai, elektr ta'minoti, televizor monitoringi, gazni tahlil qilish, yong'in sodir bo'lganda suvni sug'orish va kriogen yoqilg'i sifatini nazorat qilishdan iborat edi.
Er sinovlari bosqichida barcha eksperimental tizimlarning ishlashi, shu jumladan NK-88 dvigatelining suyuq vodorodda ishlashi tekshirildi. Yoqilg'i quyish, vakuum tizimlariga texnik xizmat ko'rsatish, yoqilg'i tizimining ishlash rejimlari va ishlaydigan dvigatel bilan birgalikda bosimni saqlash tizimi ishlab chiqilgan. Shu bilan birga, samolyotni parvozga tayyorlash, bort tizimlarini geliy va azot bilan to'ldirish amaliyoti o'tkazildi.
Suratda fyuzelaj ostidan markaziy dvigatelning nozuliga qadar cho'zilgan uzun trubka ko'rsatilgan. Bu suyuq vodorod (tabiiy gaz) uchun favqulodda tushirish tizimi. Bu, agar kerak bo'lsa, kriogen yoqilg'ini o'rtacha standart dvigatelning ko'krak qismiga to'kish imkonini berdi. Yer sinovlari davomida portlash va yong‘in xavfi bilan bog‘liq turli vaziyatlar ishlab chiqildi.
9.
10.
11.
Parvozga to'g'ridan-to'g'ri tayyorgarlik ko'rish jarayonida suyuq vodorod yoqilg'i quyish moslamalari tomonidan etkazib berildi. Ular samolyotga statsionar kriogen quvurlar orqali o'chirish va ulash armaturalari orqali ulangan, bu samolyot, tanker va drenajlangan vodorod gazi atmosferaga chiqariladigan joy o'rtasida yong'inga qarshi zarur bo'shliqlarni ta'minladi. Tankerlar qo'yilgandan so'ng, suyuq vodorod sifatini nazorat qilish maxsus namuna oluvchi va gaz xromatografi yordamida amalga oshirildi. Samolyotni parvozga tayyorlashda odatiy operatsiyalardan tashqari, eksperimental dvigatelni, samolyotning eksperimental tizimlarini va er usti majmuasini tayyorlash ham amalga oshirildi. Portlash va yong‘in xavfsizligi uskunalari, gazni nazorat qilish tizimlari, azotni nazorat qilish tizimlari, izolyatsion bo‘shliqlarda vakuum nazorati, yong‘in o‘chirish tizimlari, yoqilg‘i kompleksi bo‘linmasi va dvigatel dvigatelining ventilyatsiyasiga alohida e’tibor qaratildi. Sinovlar davomida bo'limlarda vodorod konsentratsiyasining oshishiga qarshi turli xil himoya vositalari neytral muhit (azot) yordamida ham, bortdagi konditsioner tizimidan havo bilan ventilyatsiya qilingan holda ham sinovdan o'tkazildi.
Yuqori portlash xavfi tufayli deyarli barcha elektr jihozlarini yonilg'i baki bilan bo'linmadan olib tashlash kerak edi. Bu uchqun paydo bo'lishining eng kichik ehtimolini yo'q qildi va butun bo'lim doimiy ravishda azot yoki havo bilan tozalandi. Bundan tashqari, tankdagi vodorod bug'lari yonib ketmasligi uchun dvigatellardan uzoqroqqa yo'naltirilishi kerak edi. Buning uchun drenaj tizimi qurilgan. Uning elementlaridan biri birinchi bo'lib samolyotning kilida e'tiborni tortadi. Bu egzoz manifoldining pardasi.
12.
13.
Birinchi parvoz uchun samolyot Jukovskaya parvoz sinovi va Tupolevning rivojlanish bazasida (ZhLiDB) tayyorlangan. Tu-155 dvigatellari ishga tushirilgan joyga tortildi. "Men 035, iltimos, uching." "035, parvozga ruxsat berildi." 1988 yil 15 aprel kuni soat 17.10 da suyuq vodorod dvigatelli Tu-155 samolyoti Moskva yaqinidagi aerodromdan birinchi parvozini amalga oshirdi. Uni quyidagilardan iborat ekipaj boshqargan: birinchi uchuvchi - SSSRda xizmat ko'rsatgan sinov uchuvchisi Vladimir Andreevich Sevankaev, ikkinchi uchuvchi - SSSRda xizmat ko'rsatgan sinov uchuvchisi Andrey Ivanovich Talalakin, bort muhandis - Anatoliy Aleksandrovich Kriulin, ikkinchi bort muhandis - Yuriy Mixaylovich Kremlev, bosh sinov muhandisi - Valeriy Vladimirovich Arkhipov.
Parvoz odatdagidek davom etdi. Uning bajarilishini barcha yer usti xizmatlari va Tu-134 eskort samolyotlari kuzatib bordi. Yerda sinovdan o'tgan va sinovdan o'tgan tizimlar birinchi marta havoda sinovdan o'tkazildi. Parvoz 600 metrdan yuqori bo'lmagan turli balandliklarda kichik doiralarda atigi 21 daqiqa davom etdi. U rejalashtirilganidan biroz oldinroq tugadi, buning uchun sinov muhandisi Valeriy Arkhipovning yaxshi sabablari bor edi: azot bo'linmasida datchiklar vodorod sizib ketganda avtomatik ravishda paydo bo'lishi kerak bo'lgan azot mavjudligini qayd etdi. Lekin, Xudoga shukur, sabab boshqacha edi. Azot havo kemasi o'qning har ikki tomoniga egilganida bosim o'chirilgan balonli klapan orqali etkazib berildi. Bu faqat er yuzida aniq bo'ldi.
Suyuq vodorodni aviatsiya yoqilg'isi sifatida joriy etish bo'yicha murakkab muammolarni hal qilish yo'lida faqat birinchi qadam qo'yildi. Parvoz sinovlari davomida turli xil parvoz rejimlarida va samolyotning evolyutsiyasi davrida elektr stantsiyasi va samolyot tizimlarining ishlashini tekshirish uchun parvozlar amalga oshirildi. Eksperimental dvigatel ishga tushirildi, portlash va yong'in xavfsizligi tizimlarining ishlashi neytral muhit yaratish va havoni ventilyatsiya qilish rejimlarida sinovdan o'tkazildi. 1988 yil iyun oyida suyuq vodorodning parvoz sinovi dasturi yakunlandi. Shundan so'ng, Tu-155 suyultirilgan gazdan foydalangan holda parvozlar uchun o'zgartirildi. Ushbu yoqilg'idan foydalangan holda birinchi parvoz 1989 yil 18 yanvarda bo'lib o'tdi. Samolyot ekipaj tomonidan sinovdan o'tkazildi: kema komandiri - SSSRda xizmat ko'rsatgan sinov uchuvchisi Vladimir Andreevich Sevankaev, ikkinchi uchuvchi - Valeriy Viktorovich Pavlov, bort muhandis - Anatoliy Aleksandrovich Kriulin, hamma-muhandis - Yuriy Mixaylovich Kremlev, etakchi sinov muhandisi - Valeriy Vladimirovich Arkhipov ...
Bosh konstruktor Aleksey Andreevich Tupolev aytganidek: “Bugun dunyoda birinchi marta yoqilg'i sifatida suyultirilgan gazdan foydalangan holda samolyot havoga ko'tarildi. Umid qilamizki, ushbu samolyotning birinchi parvozi bizga barcha ilmiy va eksperimental ma'lumotlarni to'plash va yaqin kelajakda yo'lovchilarni uchishi mumkin bo'lgan samolyotni yaratish imkoniyatini beradi ".
Sinovlar shuni ko'rsatdiki, yoqilg'i sarfi kerosinga nisbatan deyarli 15% ga kamayadi. Bundan tashqari, ular kriogen yoqilg'i yordamida samolyotni xavfsiz ishlatish imkoniyatini tasdiqladilar. Tu-155 ning keng ko'lamli sinovlari davomida 14 ta jahon rekordi o'rnatildi, shuningdek, Moskvadan Bratislava (Chexoslovakiya), Nitssa (Fransiya) va Gannoverga (Germaniya) bir nechta xalqaro reyslar amalga oshirildi. Eksperimental elektr stantsiyasining umumiy ish vaqti 145 soatdan oshdi.
90-yillarning oxirida Rossiya gaz zaxiralarining bosh menejeri "Gazprom" boshida yuk-yo'lovchi samolyotini, keyin esa butunlay suyultirilgan gazda yura oladigan yo'lovchi samolyotini qurish tashabbusi bilan chiqdi. . Samolyot Tu-156 nomini oldi va mavjud Tu-155 bazasida yaratilgan. Unga NK-88 ga o'xshash uchta yangi NK-89 dvigatellari o'rnatilishi kerak edi, lekin ikkita mustaqil yoqilg'i tizimiga ega: biri kerosin uchun, ikkinchisi kriogen yoqilg'i uchun. Bo'limlarni qayta tashkil etish va yonilg'i baklarini joylashtirish bo'yicha ko'plab tadqiqot va loyihalash ishlari olib borildi.
2000 yilga kelib, Samara aviatsiya zavodida uchta Tu-156 ishlab chiqarilishi va ularni sertifikatlash va sinovdan o'tkazish boshlanishi kerak edi. Afsuski, bu amalga oshmadi. O'ylab topilgan rejalarni amalga oshirishdagi to'siqlar faqat moliyaviy edi.
Ehtimol, Tu-155 o'z vaqtidan oldinda deb aytishimiz mumkin. Ular birinchi marta insoniyat qaytib keladigan tizimlardan foydalanishdi. Va Tu-155 unutilgan ekspluatatsiya qilingan samolyotlar qatorida emas, balki muzeyda bo'lishga loyiqdir.
MAKS-2015 xalqaro aviatsiya va kosmik salonida "NIK" ilmiy-muhandislik kompaniyasi va B“Aviation Legends” xayriya jamg‘armasi Jukovskiy shahar ma’muriyati va “Aviasalon” OAJ ko‘magida ushbu noyob samolyotni ilk bor keng jamoatchilikka taqdim etdi.
Matn asosan ko'rinadi
