Руководство пилота по аэронавтике » Глава 6. Системы самолета » Газотурбинный двигатель » Сравнение рабочих характеристик

Сравнение рабочих характеристик

Performance Comparison

Сравнение рабочих характеристик поршневой силовой установки и различных типов турбинных двигателей вполне возможны. Чтобы сравнение было более точным, будем сравнивать величину тяговой мощности у поршневого двигателя (а не мощность измеряемую на валу), с величиной результатирующей тяги турбинного двигателя. Кроме того, при сравнении, характеристики конструкции самолета и его размер должны быть приблизительно одинаковы. При сравнении рабочих характеристик будем использовать следующие определения:

Снимаемая мощность (Brake horsepower, BHP) – измеренная мощность, поставляемая на ведомый вал. Снимаемая мощность – фактическая мощность годная для применения.

Результирующая тяга – тяга производимая турбореактивным или турбовентиляторным двигателем.

Тяговая мощность (Thrust horsepower, THP) – мощностное выражение тяги, развиваемой турбореактивным или турбовентиляторным двигателем.

Эквивалентная мощность на валу (Equivalent shaft horsepower, ESHP) – применительно к турбовинтовым двигателям, сумма мощности на валу (shaft horsepower, SHP) поставляемой к винту плюс тяговая мощность, создаваемая выхлопными газами.

Рисунок 6-29 показывает сравнение результатирующей тяги четырех типов двигателей при увеличении скорости полета. Эта картинка дает лишь общее сравнение двигателей, без учета характеристик конкретной модели. Сравниваются следующее четыре типа двигателей:

  • Поршневая силовая установка
  • Турбинный, в комбинации с винтом (турбовинтовой двигатель)
  • Турбинный, объединенный с вентилятором (турбовентиляторный двигатель)
  • Турбореактивный двигатель (реактивный)

Рисунок 6-29. Результирующая тяга двигателя в зависимости от скорости самолета и сопротивления. Точки от А до F объясняются далее по тексту.

Рисуя характеристическую кривую можно показать как меняется максимальная скорость самолета в зависимости от типа установленного двигателя. Так как данный график отражает только качественное сравнение, он не содержит конкретных чисел по осям.

Такое сравнение четырех силовых установок на основе результирующей тяги дает более прозрачное предствление возможностей каждого двигателя. В диапазоне скоростей, слева от линии A, поршневая силовая установка превосходит другие три типа по скоростным и динамическим характеристикам. Турбовинтовой двигатель превосходит турбовентиляторный двигатель по скоростным и динамическим характеристикам в диапазоне левее линии C. Турбовентиляторный двигатель превосходит турбореактивный двигатель по скоростным и динамическим характеристикам в диапазоне левее от линии F. Турбовентиляторный двигатель превосходит поршневую силовую установку по скоростным и динамическим характеристикам правее линии B и турбовинтовой двигатель правее линии C. Турбореактивный двигатель превосходит поршневой по скоростным и динамическим характеристикам правее линии D, турбовинтовой двигатель правее линии E и турбовентиляторный справа от линии F.

Точки, где кривая силы сопростивления самолета пересекает кривые результирующей тяги, являются точками максимальных скоростей самолета. Вертикальные линии из каждой такой точки до пересечения с осью скорости говорят о том, что турбореактивный самолет будет иметь большую максимальную скорость, чем самолет, оборудованный другими типами двигателей. Самолет, оборудованный турбовентиляторным двигателем, будет иметь большую максимальную скорость, чем оборудованный турбовинтовым или поршневым двигателем самолет.

It is possible to compare the performance of a reciprocating powerplant and different types of turbine engines. For the comparison to be accurate, thrust horsepower (usable horsepower) for the reciprocating powerplant must be used rather than brake horsepower, and net thrust must be used for the turbine-powered engines. In addition, aircraft design configuration and size must be approximately the same. When comparing performance, the following definitions are useful:

Brake horsepower (BHP)óthe horsepower actually delivered to the output shaft. Brake horsepower is the actual usable horsepower.

Net thrustóthe thrust produced by a turbojet or turbofan engine.

Thrust horsepower (THP) the horsepower equivalent of the thrust produced by a turbojet or turbofan engine.

Equivalent shaft horsepower (ESHP) with respect to turboprop engines, the sum of the shaft horsepower (SHP) delivered to the propeller and THP produced by the exhaust gases.

Figure 6-29 shows how four types of engines compare in net thrust as airspeed is increased. This figure is for explanatory purposes only and is not for specific models of engines. The following are the four types of engines:

  • Reciprocating powerplant
  • Turbine, propeller combination (turboprop)
  • Turbine engine incorporating a fan (turbofan)
  • Turbojet (pure jet)

Figure 6-29. Engine net thrust versus aircraft speed and drag. Points A through F  are explained in the text below.

By plotting the performance curve for each engine, a comparison can be made of maximum aircraft speed variation with the type of engine used. Since the graph is only a means of comparison, numerical values for net thrust, aircraft speed, and drag are not included.

Comparison of the four powerplants on the basis of net thrust makes certain performance capabilities evident. In the speed range shown to the left of line A, the reciprocating powerplant outperforms the other three types. The turboprop outperforms the turbofan in the range to the left of line C. The turbofan engine outperforms the turbojet in the range to the left of line F. The turbofan engine outperforms the reciprocating powerplant to the right of line B and the turboprop to the right of line C. The turbojet outperforms the reciprocating powerplant to the right of line D, the turboprop to the right of line E, and the turbofan to the right of line F.

The points where the aircraft drag curve intersects the net thrust curves are the maximum aircraft speeds. The vertical lines from each of the points to the baseline of the graph indicate that the turbojet aircraft can attain a higher maximum speed than aircraft equipped with the other types of engines. Aircraft equipped with the turbofan engine will attain a higher maximum speed than aircraft equipped with a turboprop or reciprocating powerplant.


Система Orphus