Как это сделано

Кто-то может удивиться "Это же жопка самолёта, а не сердце?". Ну, а кто же виноват, что на военных самолётах от двигателя виден только попец?

Зато на гражданских самолётах двигатель красив, огромен и могущественен. Достаточно бросить взгляд на двигатель, чтобы понять, что конкретно поднимет тебя в воздух...

Причём это всё - двигатели. Именно двигатели - не турбины! Турбина скрыта в глубине двигателя, так как является только лишь составной частью авиационного двигателя, причём частью необязательной.

Так как работает авиационной двигатель?

А очень просто. Турбина (уже именно турбина) соединена с компрессором через вал. Турбина раскручивается и из-за этого начинает крутится компрессор, который засасывает воздух снаружи. Воздух проходит через компрессор и сильно сжимается (частота вращения компрессора исчисляется тысячами оборотов в минуту). После чего сильно сжатый воздух поступает в камеру сгорания. Там воздух смешивается с топливом, который поступает через топливные форсунки и сгорает. Получившаяся мешанина (остатки воздуха +остатки топлива + продукты сгорания) )расширяется за счёт сгорания топлива и давит на лопатки турбины, вращая вал на котором находится компрессор... Цикл замкнулся. Это называется цикл Брайтона

Игрушки с вращающаюсями компрессором и турбиной. Иногда вал компрессора и турбины разделяет редуктор, который позволяет менять частоту вращения компрессора относительно турбины. В некоторых случаях даже менять направление вращения. На современных двигателях, как правило, используются два вала. Ну это уже нюансы...

ОТКРОЙ ФОРТОЧКУ, БУДЕТ НЕМНОГО ДУШНО (Про цикл Брайтона) это на один абзац

По оси абсцисс V - это объем мешанины (научное название - рабочее тело), по оси ординат P - полное давление. В точке 1 происходит забор воздуха воздухозаборника. Линия 1-2 это сжатие воздуха в компрессоре (единица объема воздуха уменьшается из-за увеличивающегося давления компрессора). Qp - это сгорание топлива. На единицу объема в камере сгорания приходится тот же уровень давления, но за счёт сгорания топлива объем теперь увеличивается. Линия 3-4 это процесс, когда рабочее тело давит на лопатки турбины из-за чего теряет энергию. Qо - рабочее тело вылетает из двигателя и остывает в атмосфере.

НУДЯТИНА ЗАКОНЧИЛАСЬ, ПРОДОЛЖАЕМ

Ты можешь задаться вопросом. Кто с самого начала раскручивает турбину? Она же в глубине где-то? Вопрос резонный. Есть три способа завести самолёт с нуля. Один на земле, один в воздухе и одному вообще плевать где заводиться. Начнём с последнего. Если описать его кратко, то...

Есть такая приблуда - ВСУ (вспомогательная силовая установка). Устанавливается она прямо в самолёт. Иногда она может и не устанавливаться. Это решение оставим за создателем самолёта. На земле ВСУ занимается тем, что раскручивает турбины основных двигателей самолёта. После того, как частота вращения вала компрессора - турбины достигнет определенной величины (как правило 50-60% установленной нормы) в камеру сгорания поступает топливо с дальнейшим розжигом. После того как основные двигатели будут спокойно работать в режиме малый газ и датчики розжига скажут, что топливо горит хорошо и проблем нет, ВСУ переведут в другой режим. Как вы понимаете в полёт лишние килограммы не берут, а это значит что ВСУ после взлёта наградят другими задачами. Обычно это выработка электроэнергии или же подача воздуха экипажу и пассажирам. Если ВСУ нету на борту, то этим всем занимается основной двигатель.

ВСУ на самолёте как правило дорого и избыточно. Поэтому очень часто встречают другой вариант запуска основного двигателя. Это раскрутка турбины на земле специальной установкой.

От спецустановки тянется шланг, который вставляется в спецотверстие на мотогондоле. После чего проделывают все те же операции, что и с ВСУ. Только после полного запуска двигателей, установку изымают и увозят для запуска другого самолёта. По сути дела, внутри этой наземной установки расположен самый обычный ВСУ. Только отстегиваемый и перетаскиваемый. Вот что скрывается под корпусом наземного стартера (только приблуду сзади мысленно отстегните).

Ну а третий путь... Это на тот случай, если самолёт заглохнет в воздухе. В этом случае компрессор превращается в турбину и начинает вращаться за счёт набегающего на лопатки воздуха. Этот процесс называется - авторотация.

А теперь очень важный момент.

Компрессор - это то, что заставляет воздух двигаться. Турбина - это то, что двигается из-за рабочего тела или воздуха.

И на режиме авторотации, компрессор - временно становится турбиной, только для того, чтобы нормально заработала камера сгорания и разожгла ТВС (топливо-воздушная смесь), чтобы компрессор снова стал компрессором, а турбина - турбиной. Сложна? Ну куда деваться?

Кстати, насчёт необязательности присутствия турбины и компрессора в самолётном двигателе, что там было? А вот шо.

Существуют классификации воздушно-реактивных двигателей. По классификации выше, два варианта из трёх не требуют компрессора или турбины. Так какого черта везде применяют только первый вариант? А всё просто. Не хватает скорости. Вы никогда не задумывались зачем двигателю компрессор? Ему чё, воздуха не хватает? Я вон когда угли для шашлыка топлю, воздуха вполне хватает для огонька. Так вот... Воздуха действительно не хватает. Причём особенно это заметно в воздухе, а не на земле. Ведь воздух на земле имеют плотность одну, а на высоте другую. А огоньку в сердечке самолёта плевать на какой он высоте, ему нужен воздух! Причем воздуха много. Чем больше воздуха, тем больше тяги. Вот компрессор и нужен, чтобы гарантировать, что двигло насобирает достаточно воздуха даже там, где его очень мало.

Вам никогда не было интересно, почему скорость измеряется в числах Маха? Да потому что скорость это штука приятная конечно, но какая тебе разница с какой скоростью ты летишь, когда твой двигатель задыхается от недостатка воздуха? Когда инженегры создают двигатель, они ведь очень сильны привязаны к параметрам плотности воздуха. Поэтому был необходим параметр, который объединяет скорость и плотность воздуха. И это число Маха. Обрати внимание на два видеоролика снизу. Число Маха в обоих случаях одинаковая, хотя физическая скорость на высоте в 12 км меньше чем на высоте 1,5 км почти в два раза (в 1,8 если быть точным). Это всё потому, что на высоте в 12 км очень мало воздуха. Число Маха это с какой скоростью звук распространяется в среде. Так вот, в теории есть такая высота, где ты, мой дорогой читатель, можешь стать человеком преодолевшим сверхзвуковой барьер пешком (это где-то возле открытого космоса). Только не забудь скафандр надеть)

Вернемся к классификации двигателей. Так почему нигде не применяются двигатели без турбины и компрессора? Ну... Потому что, эти двигатели работают только на ТАКИХ ОГРОМНЫХ скоростях, когда воздух поступающий в канал воздуховода силком пропихивается последующим воздухом. Благодаря чему компрессор уже нафиг никому не сдался. Более того, на таких скоростях компрессор, это уже помеха, потому что лопатки представляют собой сплошное лобовое сопротивление поступающему воздуху. Поэтому на гибридных двигателях, делают мероприятия, которые исключают работу классических турбореактивных двигателей. Давайте посмотрим отрывок фильма с Томом Кукурузом.

Как же красиво американцы показали переключение режима работы двигателя. По факту, гибридный двигатель - это два двигателя. Один турбореактивный, а второй прямоточный (без компрессора и турбины, который). Каждый двигатель работает только на своих скоростях. Турбореактивный на скоростях от 0 до 2,5 Маха, а на скоростях выше уже работает прямоточка. В этом случае турбореактивный двигатель является мертвым грузом. А мертвый груз это экономически не целесообразно, поэтому на данный момент такими штуками балуются только военные. И у американцев в этом плане, писька была побольше, потому что они таки создали действующий самолёт с гибридным двигателем.

То, какую сложную схему они намутили для этого... Мать моя женщина, там нужен отдельный пост для этого, или даже два. Если упрощенно, то на маленьких скоростях воздух пропускается во внутренний двигатель, а на высоких скоростях воздух выводится через специальные трубы к форсажной камере (которая будет выступать как основная на прямоточных режимах работы (на схеме вместо труб, какой-то наружний корпус получается).

Короче, у американцев с этим двигателем писька получилась длиннее и если надо всё подробно, то лучше это в отдельный пост.

ТАК, А ЧТО ТАКОЕ ФОРСАЖНАЯ КАМЕРА? Яростно спросишь ты меня? Рассказываю. В двигателях могут быть две камеры сгорания - основная и форсажная. В связи с тем, что люди ещё не разработали материалы настолько жаропрочные и легкие, что лопатки турбины спокойно могут выдержать их жар, люди в основную камеру сгорания топлива НЕДОЛИВАЮТ. Потому что, если бы люди топлива доливали, то лопатки турбины расплавились бы. Гражданским двигателям и так нормально живётся, а вот военным... Чтобы военным недолили???? Поэтому создали умные люди для военных двигателей форсажные камеры сгорания. Это отдельное продолжение двигателя, в которое доливают остатки топлива и благодаря чему тяга двигателя становится ещё мощнее!!!!

Форсажная камера тоже требует затрат мысленных. Вот почему стенки такой форму у форсажной камеры сгорания знаешь? А это, чтобы в случае теплового расширения, стенки увеличиваясь сгибались. В этом случае корпус менее подвержен трещинам. А что это за люстра металлическая спереди знаешь? Это фронтовое устройство форсажной камеры сгорания. Для чего оно нужно? Чтобы пламя разгорелось равномерно по всей площади форсажной камеры сгорания...

Нужно понимать, что форсажная камера для двигателистов вещь вообще-то неприятная. Думаете они сами не хотят поддать огоньку? Ещё как хотят! Больше военных, но материаловеды говорят "СТОПЭ! пощади лопатки турбины". А учитывая, что форсажные камеры, огромную часть времени летят и не используются... Получается очередной мертвый груз. Поэтому инженеры усиленно хотят хотя бы уменьшить его длину, чтобы минимизировать массу всей форсажной камеры сгорания. Для этого топливо-воздушная смесь должна загореться по всей площади камеры сгорания, тогда она и сгорит быстро.

Пример из реальной жизни: Если ты подожжешь бумагу только с одного конца, то она сгорит секунд за 10. А если ты подожжешь её сразу в десяти точках равномерно удалённых друг от друга? Понял зачем нужно фронтовое устройство? Это устройство является источником возгорания топливо-воздушной среды по всей площади камеры.

Видал какие красивые фронтовые устройства смотрят на тебя из жопок самолётов? А знаешь кому это ещё нравится?

Ракетам с тепловой системой наведения. Причём наличие форсажной камеры необязательно, чтобы ракета успешно навелась на цель. На двигателях достаточно горячих частей. Если не получается смотреть на фронтовое устройство форсажных камер сгорания, то можно смотреть на лопатки турбин или компрессоров. Их нагрев будет очень сильно заметен на фоне неба. Что делать? Прятать!

Для стэлс-самолётов, как правило, проводят стэлс мероприятия. Например использование щелевых воздухозаборников. Щель будет длинная, но зато в ней будет хреново видны горячие части двигателя при том, что объем воздуха будет захватываться такой же (если ты правильно щель посчитал). Там правда будет много нюансов, например большие гидрогазодинамические потери + в скорости ты будешь ограничен и всё-такое... Сопла щелевые делают знаешь для чего? Потому что, плоская струя быстрее смешается с окружающим воздухом, что тоже хорошо для инфракрасной незаметности. По крайней мере именно так гласит легенда.

Есть ещё варианты сокрытия горячих частей двигателя.

На какой-то новейшей машине поставили спец-конструкцию, которая при просмотре в лоб съедает лучи неправославных радаров. Но это не точно...

А вообще, все мировые авиастроители сейчас решили использовать достаточно простое мероприятие для сокрытие горячих частей авиадвигателей. Это S - образный канал. Для сокрытия компрессора, штука эффективная. Возможно, что нечто подобное применяется на американских стэлсах для сокрытия лопаток турбин или других частей. Но про такие штуки не принято писать в тырнетиках...

Хочу заметить, что в посту много упрощений (ОЧЕНЬ МНОГО упрощений) для более легкого понимания не понимающих людей. Адекватная и конструктивная критика с подробными пояснениями где я конкретно и в чем не прав - приветствуется. А ещё лучше, напиши развёрнутый комментарий. В ещё ещё лучше - отдельным постом выложи почему я не прав, и что я упустил) Всем спасибо!

Для @starrichek, @Aesbo, @leMomba,

Аэродинамику придумали те - кто не умеют делать мощные моторы.

-- Джейсон Стэтхем --