Турбовальный двигатель — это форма газовой турбины , оптимизированная для производства мощности на валу, а не реактивной тяги . По своей концепции турбовальные двигатели очень похожи на турбореактивные двигатели , с дополнительным расширением турбины для извлечения тепловой энергии из выхлопных газов и преобразования ее в выходную мощность на валу. Они еще больше похожи на турбовинтовые двигатели , с небольшими отличиями, и один двигатель часто продается в обеих формах.
Турбовальные двигатели обычно используются в приложениях, где требуется устойчивая высокая выходная мощность, высокая надежность, малый размер и легкий вес. К ним относятся вертолеты , вспомогательные силовые установки , лодки и корабли , танки , суда на воздушной подушке и стационарное оборудование.
Турбовальный двигатель может состоять из двух основных узлов: «газогенератора» и «силовой секции». Газогенератор состоит из компрессора , камер сгорания с воспламенителями и топливными форсунками , а также одной или нескольких ступеней турбины . Силовая секция состоит из дополнительных ступеней турбин, системы редуктора и выходного вала. Газогенератор создает горячие расширяющиеся газы для привода силовой секции. В зависимости от конструкции вспомогательные устройства двигателя могут приводиться в действие либо газогенератором, либо силовой секцией.
В большинстве конструкций газогенератор и силовая секция механически разделены, поэтому они могут вращаться с разной скоростью, соответствующей условиям, что называется « свободной турбиной мощности ». Свободная турбина мощности может быть чрезвычайно полезной конструктивной особенностью для транспортных средств, поскольку она позволяет конструкции отказаться от веса и стоимости сложных многоступенчатых трансмиссий и сцеплений .
Необычным примером принципа турбовального двигателя является турбовентиляторный двигатель Pratt & Whitney F135 -PW-600 для самолета STOVL Lockheed F-35B Lightning II — в обычном режиме он работает как турбовентиляторный, но при питании системы Rolls-Royce LiftSystem он частично переключается в турбовальный режим, чтобы передавать 29 000 лошадиных сил вперед через вал [1] , а частично — в турбовентиляторный режим, чтобы продолжать передавать тягу на вентилятор и заднее сопло основного двигателя.
Большие вертолеты используют два или три турбовальных двигателя. Mil Mi-26 использует два Lotarev D-136 по 11 400 л. с. каждый, [2] в то время как Sikorsky CH-53E Super Stallion использует три General Electric T64 по 4380 л. с. каждый. [3]
_Heritage_Motor_Centre,_Gaydon.jpg/1280px-Austin_gasturbine_engine_(cutaway)_Heritage_Motor_Centre,_Gaydon.jpg)
Первый газотурбинный двигатель, рассматриваемый для бронированной боевой машины, GT 101 , который был основан на турбореактивном двигателе BMW 003 , был испытан на танке Panther в середине 1944 года. [4] [ нужна страница ] Первый турбовальный двигатель для винтокрылых машин был построен французской фирмой по производству двигателей Turbomeca под руководством ее основателя Жозефа Шидловски . В 1948 году они построили первый разработанный во Франции газотурбинный двигатель, 100-сильный 782. Первоначально задуманный как вспомогательный силовой агрегат , он вскоре был адаптирован для движения самолетов и нашел свою нишу в качестве силовой установки для вертолетов с турбовальным приводом в 1950-х годах. В 1950 году Turbomeca использовала свои наработки по 782 для разработки более крупного 280-сильного Artouste , который широко использовался на Aérospatiale Alouette II и других вертолетах. [5] Это произошло после экспериментальной установки турбовального двигателя Boeing T50 на примере синхроптера Kaman K-225 11 декабря 1951 года, который стал первым в мире вертолетом с турбовальным двигателем, совершившим полет. [6]
Танк Т-80 , поступивший на вооружение Советской Армии в 1976 году, был первым танком, использовавшим газовую турбину в качестве основного двигателя. С 1980 года армия США эксплуатирует танк M1 Abrams , который также имеет газотурбинный двигатель. (Большинство танков используют поршневые дизельные двигатели.) Шведский Stridsvagn 103 был первым танком, использовавшим газовую турбину в качестве вторичного, мощного «спринтерского» двигателя для увеличения производительности основного поршневого двигателя. Турбовальные двигатели, используемые во всех этих танках, имеют значительно меньше деталей, чем поршневые двигатели, которые они заменяют или дополняют, механически очень надежны, производят меньше внешнего шума и работают практически на любом топливе: бензине (газолине), дизельном топливе и авиационном топливе. Однако турбовальные двигатели имеют значительно более высокий расход топлива, чем дизельные двигатели, которые используются в большинстве современных основных боевых танков.
