Expert Zamkovoy Vladimir "Фабрика инновационных технологий"
Двигатели - мини турбины для UAV - Форум
Меню сайта

Форма входа

Поиск

Друзья сайта

Статистика

Приветствую Вас, Гость · RSS 19.08.2017, 07:42

[ Новые сообщения · Участники · Правила форума · Поиск · RSS ]
Страница 1 из 11
Модератор форума: Диттер 
Форум » UAV Беспилотные самолёты » Основы конструирования беспилотных самолётов БПЛА, UAV » Двигатели - мини турбины для UAV (Ну какой же авиамоделист не мечтает построить реактивный ист)
Двигатели - мини турбины для UAV
ДиттерДата: Суббота, 10.01.2009, 20:16 | Сообщение # 1
ведущий консультант форума
Группа: Администраторы
Сообщений: 591
Статус: Offline
Ну какой же авиамоделист не мечтает построить реактивный истребитель?
Особенности:
Модели Турбинных самолетов как правило– 2–2,5 м в длину.
Турбореактивные двигатели позволяют развивать скорость от 40 до 350 км/ч.

Обычная скорость пилотирования составляет 200–250 км/ч.
Взлет осуществляется на скорости 70–80 км/ч, посадка – 60–70 км/ч.

Такие скорости диктуют совершенно особые требования по прочности – большинство элементов конструкции в 3–4 раза прочнее, чем в поршневой авиации.
Ведь нагрузка растет пропорционально квадрату скорости.
В реактивной авиации разрушение неправильно рассчитанной модели прямо в воздухе – вполне обычное явление.
Огромные нагрузки диктуют и специфические требования к рулевым машинкам: начиная от силы в 12–15 кгс до 25 кгс на щитках и закрылках.

Без механизации крыла скорость при посадке может составить 120–150 км/ч, что почти наверняка грозит потерей самолета.
Поэтому реактивные самолеты оборудуют как минимум закрылками.
Есть воздушный тормоз.
На наиболее сложных моделях устанавливают и предкрылки, которые работают как при взлете-посадке, так и в полете.
Шасси – разумеется, убирающееся – снабжается дисковыми или барабанными тормозами.
Иногда на самолеты ставят тормозные парашюты.

Все это требует множества сервомашинок, которые потребляют массу электроэнергии.
Сбой в питании почти наверняка приводит к катастрофе модели.
Поэтому вся электропроводка на борту дублируется, дублируются и источники питания: их, как правило, два по 3–4 А.
Плюс – отдельный аккумулятор для запуска двигателей.

Турбореактивный двигатель (ТРД) или газотурбинный привод основан на работе расширения газа. В середине тридцатых годов одному умному английскому инженеру пришла в голову идея создания авиационного двигателя без пропеллера.

На одном конце вращающегося вала расположен компрессор, который нагнетает и сжимает воздух. Высвобождаясь из статора компрессора, воздух расширяется, а затем, попадая в камеру сгорания, разогревается там сгорающим топливом и расширяется ещё сильней. Так как деваться этому воздуху больше некуда, он с огромной скоростью стремится покинуть замкнутое пространство, протискиваясь при этом сквозь крыльчатку турбины, находящейся на другом конце вала и приводя её во вращение. Так как энергии этой разогретой воздушной струи намного больше, чем требуется компрессору для его работы, то ее остаток высвобождается в сопле двигателя в виде мощного импульса, направленного назад. И чем больше воздуха разогревается в камере сгорания, тем он быстрее стремится её покинуть, ещё сильнее разгоняя турбину, а значит и находящийся на другом конце вала компрессор.

На этом же принципе основаны все турбонагнетатели воздуха для бензиновых и дизельных моторов, как двух, так и четырёхтактных. Выхлопными газами разгоняется крыльчатка турбины, вращая вал, на другом конце которого расположена крыльчатка компрессора, снабжающего двигатель свежим воздухом.

А. Многоступенчатые линейные компрессоры получили большое распространение только в современных авиационных и промышленных турбинах. Дело в том, что достичь приемлемых результатов линейным компрессором можно, только если поставить последовательно несколько ступеней сжатия одну за другой, а это сильно усложняет конструкцию. К тому же, должен быть выполнен ряд требований по устройству диффузора и стенок воздушного канала, чтобы избежать срыва потока и помпажа. Были попытки создания модельных турбин на этом принципе, но из-за сложности изготовления, всё так и осталось на стадии опытов и проб.

Б. Радиальные, или центробежные компрессоры. В них воздух разгоняется крыльчаткой и под действием центробежных сил компримируется - сжимается в спрямительной системе-статоре. Именно с них начиналось развитие первых действующих ТРД.

Простота конструкции, меньшая подверженность к срывам воздушного потока и сравнительно большая отдача всего одной ступени были преимуществами, которые раньше толкали инженеров начинать свои разработки именно с этим типом компрессоров. В настоящее время это основной тип компрессора в микротурбинах, но об этом позже.

В. Диагональный, или смешанный тип компрессора, обычно одноступенчатый, по принципу работы похож на радиальный, но встречается довольно редко, обычно в устройствах турбонаддувов поршневых ДВС.


Чем больше мы знаем, тем дороже стоим на рынке труда
 
ДиттерДата: Суббота, 10.01.2009, 20:42 | Сообщение # 2
ведущий консультант форума
Группа: Администраторы
Сообщений: 591
Статус: Offline
Среди авиамоделистов идёт много споров, какая же турбина в авиамоделизме была первой. Для меня первая авиамодельная турбина, это американская TJD-76.
Испытывалась первая турбина 1973 году, примерно 150 мм в диаметре и 400 мм длинной, привязанной обыкновенной вязальной проволокой к радиоуправляемому катеру, постановщику целей для морской пехоты.
Мини Мамба, весом 6,5 кг и с тягой примерно 240 N при 96000 об/мин.
Разработана она была ещё в 50-х годах как вспомогательный двигатель для лёгких планеров и военных дронов. Особенность этой турбины в том, что в ней использовался диагональный компрессор. Но в авиамоделизме она широкого применения так и не нашла.

Первый «народный» летающий двигатель разработал праотец всех микротурбин Курт Шреклинг в Германии. Начав больше двадцати лет назад работать над созданием простого, технологичного и дешевого в производстве ТРД, он создал несколько образцов, которые постоянно совершенствовались. Повторяя, дополняя и улучшая его наработки, мелкосерийные производители сформировали современный вид и конструкцию модельного ТРД.

Турбинеы Курта Шреклинга. Выдающаяся конструкция с деревянной крыльчаткой компрессора, усиленной углеволокном. Кольцевая камера сгорания с испарительной системой впрыска, где по змеевику длинной примерно в 1 м подавалось топливо. Самодельное колесо турбины из 2,5 миллиметровой жести! При длине всего в 260 мм и диаметре 110 мм, двигатель весил 700 грамм и выдавал тягу в 30 Ньютон! Это до сих пор самый тихий ТРД в мире. Потому как скорость покидания газа в сопле двигателя составляла всего 200 м/с.

На основе этого двигателя было создано несколько вариантов наборов для самостоятельной сборки. Самым известным стал FD-3 австрийской фирмы Шнайдер-Санчес.


Чем больше мы знаем, тем дороже стоим на рынке труда
 
ДиттерДата: Суббота, 10.01.2009, 20:44 | Сообщение # 3
ведущий консультант форума
Группа: Администраторы
Сообщений: 591
Статус: Offline
Авиамодель с микротурбиной тогда можно было сравнить с автомобилем, постоянно двигающимся на четвёртой передаче: ее было тяжело разогнать, но зато потом такой модели не было уже равных ни среди импеллеров, ни среди пропеллеров.

Теория и разработки Курта Шреклинга способствовали к тому, что развитие промышленных образцов, после издания его книг, пошло по пути упрощения конструкции и технологии двигателей. Что, в общем то, и привело к тому, что этот тип двигателя стал доступным для большого круга авиамоделистов со средним размером кошелька и семейного бюджета!

Первые образцы серийных авиамодельных турбин были JPX-Т240 французской фирмы Vibraye и японская J-450 Sophia Precision. Они были очень похожи как по конструкции, так и по внешнему виду, имели центробежную ступень компрессора, кольцевую камеру сгорания и радиальную ступень турбины. Французская JPX-Т240 работала на газе и имела встроенный регулятор подачи газа. Она развивала тягу до 50 N, при 120.000 оборотах в минуту, а вес аппарата составлял 1700 гр. Последующие образцы, Т250 и Т260 имели тягу до 60 N. Японская София работала в отличие от француженки на жидком топливе. В торце ее камеры сгорания стояло кольцо с распылительными форсунками, это была первая промышленная турбина, которая нашла место в моих моделях.


Чем больше мы знаем, тем дороже стоим на рынке труда
 
ДиттерДата: Суббота, 10.01.2009, 21:09 | Сообщение # 4
ведущий консультант форума
Группа: Администраторы
Сообщений: 591
Статус: Offline
Японская София.

Турбины эти были очень надёжными и несложными в эксплуатации. Единственным недостатком были их разгонные характеристики. Дело в том, что радиальный компрессор и радиальная турбина относительно тяжелы, то есть имеют в сравнении с аксиальными крыльчатками большую массу и, следовательно, больший момент инерции. Поэтому разгонялись они с малого газа на полный медленно, примерно 3-4 секунды. Модель реагировала на газ соответственно ещё дольше, и это надо было учитывать при полётах.

Удовольствие было не дешевым, одна София стоила в 1995 году 6.600 немецких марок или 5.800 «вечно зелёных президентов». И надо было обладать очень хорошими аргументами, что бы доказать супруге, что турбина для модели намного важнее, чем новая кухня, и что старое семейное авто может протянуть ещё пару лет, а вот с турбиной ждать ну никак нельзя.

Дальнейшим развитием этих турбин является турбина Р-15, продаваемая фирмой Thunder Tiger.

Отличие её в том, что крыльчатка турбины у неё теперь вместо радиальной - аксиальная. Но тяга так и осталась в пределах 60 N, так как вся конструкция, ступень компрессора и камера сгорания, остались на уровне позавчерашнего дня. Хотя по своей цене она является настоящей альтернативой многим другим образцам.

В 1991 году два голландца, Бенни ван де Гур и Хан Еннискенс, основали фирму AMT и в 1994 г выпустили первую турбину 70N класса - Pegasus. Турбина имела радиальную ступень компрессора с крыльчаткой от турбонагнетателя фирмы Garret, 76 мм в диаметре, а также очень хорошо продуманную кольцевую камеру сгорания и аксиальную ступень турбины.

После двух лет тщательного изучения работ Курта Шреклинга и многочисленных экспериментов они добились оптимальной работы двигателя, установили пробным путём размеры и форму камеры сгорания, и оптимальную конструкцию колеса турбины. В конце 1994 года на одной из дружеских встреч, после полётов, вечером в палатке за бокалом пива, Бенни в разговоре хитро подмигнул и доверительно сообщил, что следующий серийный образец Pegasus Mk-3 «дует» уже 10 кг, имеет максимальные обороты 105.000 и степень сжатия 3,5 при расходе воздуха 0,28 кг/с и скорости выхода газа в 360 м/с. Масса двигателя со всеми агрегатами составляла 2300 г, турбина была 120 мм в диаметре и 270 мм длиной. Тогда эти показатели казались фантастическими.

Все сегодняшние образцы копируют и повторяют в той или иной степени, заложенные в этой турбине агрегаты.


Чем больше мы знаем, тем дороже стоим на рынке труда
 
ДиттерДата: Суббота, 10.01.2009, 21:20 | Сообщение # 5
ведущий консультант форума
Группа: Администраторы
Сообщений: 591
Статус: Offline

В 1995 году, вышла в свет книга Томаса Кампса «Modellstrahltriebwerk» (Модельный реактивный двигатель), с расчётами (больше заимствованными в сокращённой форме из книг К. Шреклинга) и подробными чертежами турбины для самостоятельного изготовления.

С этого момента монополия фирм-производителей на технологию изготовления модельных ТРД закончилась окончательно. Хотя многие мелкие производители просто бездумно копируют агрегаты турбины Кампса.

Томас Кампс путём экспериментов и проб, начав с турбины Шреклинга, создал микротурбину, в которой объединил все достижения в этой области на тот период времени и вольно или невольно ввёл для этих двигателей стандарт.

Его турбина, больше известная как KJ-66 (KampsJetеngine-66mm). 66 мм – диаметр крыльчатки компрессора. Сегодня можно увидеть различные названия турбин, в которых почти всегда указан либо размер крыльчатки компрессора 66, 76, 88, 90 и т.д., либо тяга - 70, 80, 90, 100, 120, 160 N.

Где-то я прочитал очень хорошее толкование величины одного Ньютона: 1 Ньютон – это плитка шоколада 100 грамм плюс упаковка к ней. На практике часто показатель в Ньютонах округляют до 100 грамм и условно определяют тягу двигателя в килограммах.

С чего начинать конструктору?

Начать можно с наборов (Kit-ов). Практически все производители на сегодняшний день предлагают полный ассортимент запасных частей и наборов для постройки турбин. Самыми распространёнными являются наборы повторяющие KJ-66. Цены наборов, в зависимости от комплектации и качества изготовления колеблются в пределах от 450 до 1800 Евро.

Можно купить готовую турбину, если по карману, и вы умудритесь убедить в важности такой покупки супругу, не доводя дело до развода. Цены на готовые двигатели начинаются от 1500 Евро для турбин без автостарта.

Можно сделать самому. Не скажу что это самый идеальный способ, он же не всегда самый быстрый и самый дешёвый, как на первый взгляд может показаться. Но для самодельщиков самый интересный, при условии, что есть мастерская, хорошая токарно-фрезерная база и прибор для контактной сварки также имеется в наличии. Самым трудным в кустарных условиях изготовления является центровка вала с колесом компрессора и турбиной.


Чем больше мы знаем, тем дороже стоим на рынке труда
 
ДиттерДата: Суббота, 10.01.2009, 21:22 | Сообщение # 6
ведущий консультант форума
Группа: Администраторы
Сообщений: 591
Статус: Offline
Литература:

Kurt Schreckling. Strahlturbine fur Flugmodelle im Selbstbau. ISDN 3-88180-120-0

Kurt Schreckling. Modellturbinen im Eigenbau. ISDN 3-88180-131-6

Kurt Schreckling. Turboprop-Triebwerk. ISDN 3-88180-127-8

Thomas Kamps Modellstrahltriebwerk ISDN 3-88180-071-9

Заказать книги можно напрямую здесь: http://www.vth.de/

Известны следующие фирмы, выпускающие авиамодельные турбины, но их становится всё больше и больше: AMT, Artes Jet, Behotec, Digitech Turbines, Funsonic, FrankTurbinen, Jakadofsky, JetCat, Jet-Central, A.Kittelberger, K.Koch, PST- Jets, RAM, Raketeturbine, Trefz , SimJet, Simon Packham, F.Walluschnig, Wren-Turbines. Все их адреса можно найти в Интернете


Чем больше мы знаем, тем дороже стоим на рынке труда
 
turbo-clubДата: Четверг, 19.03.2009, 11:41 | Сообщение # 7
новичек
Группа: Пользователи
Сообщений: 2
Статус: Offline
Книги можно скачать ЗДЕСЬ и все остальное тоже: чертежи и статьи, фото и видео трд.

Конструктор

Сообщение отредактировал turbo-club - Четверг, 19.03.2009, 11:43
 
ДиттерДата: Суббота, 21.03.2009, 21:40 | Сообщение # 8
ведущий консультант форума
Группа: Администраторы
Сообщений: 591
Статус: Offline
Сайт у Вас только открылся.

Приветствуем энузиастов мини турбин.

Успехов в пропаганде технических знаний.


Чем больше мы знаем, тем дороже стоим на рынке труда
 
ДиттерДата: Суббота, 04.04.2009, 20:04 | Сообщение # 9
ведущий консультант форума
Группа: Администраторы
Сообщений: 591
Статус: Offline
Главное ноу-хау немецкой компании – электронный блок управления турбиной, разработанный Херстом Ленерцем. Как же работает современная авиационная турбина?

JetCat добавила к уже стандартной турбине Шреклинга электрический стартер, датчик температуры, оптический датчик оборотов, насос-регулятор и электронные «мозги», которые заставили все это вместе работать.

После подачи команды на запуск первым включается электрический стартер, который и раскручивает турбину до 5000 оборотов.

Далее через шесть форсунок (тоненькие стальные трубочки диаметром 0,7 мм) в камеру сгорания начинает поступать газовая смесь (35% пропана и 65% бутана), которая поджигается обычной авиамодельной калильной свечой.

После появления устойчивого фронта горения в форсунки одновременно с газом начинает подаваться керосин. По достижении 45 000–55 000 оборотов в минуту двигатель переходит только на керосин.

Затем опускается на малые (холостые) обороты (33 000–35 000). На пульте загорается зеленая лампочка – это означает, что бортовая электроника передала управление турбиной на пульт радиоуправления. Все. Можно взлетать


Чем больше мы знаем, тем дороже стоим на рынке труда
 
ДиттерДата: Суббота, 04.04.2009, 20:05 | Сообщение # 10
ведущий консультант форума
Группа: Администраторы
Сообщений: 591
Статус: Offline
Последний писк микротурбинной моды – замена авиамодельной калильной свечи на специальное устройство, распыляющее керосин, который, в свою очередь, воспламеняет раскаленная спираль.

Подобная схема позволяет и вовсе отказаться от газа при старте. У такого двигателя два недостатка: увеличение цены и потребления электроэнергии.

Для сравнения: керосиновый старт потребляет 700–800 мАч аккумулятора, а газовый – 300–400 мАч.

А на борту самолета, как правило, стоит литий-полимерный аккумулятор емкостью в 4300 мАч. Если использовать газовый старт, то перезаряжать его в течение дня полетов не потребуется. А вот в «керосиновом» случае придется.


Чем больше мы знаем, тем дороже стоим на рынке труда
 
ДиттерДата: Суббота, 19.03.2016, 19:08 | Сообщение # 11
ведущий консультант форума
Группа: Администраторы
Сообщений: 591
Статус: Offline
Предлагаю  гибрид  БПЛА  с  реактивным двигателем  и  электродвигателем.    Пороховой двигатель  позволяет  быстро набрать высоту  и  пересечь линию фронта, затем  первая  ступень отбрасывается  и  БПЛА продолжает  лететь  на электродвигателях.  Эта  идея  была  в  нашем  БПЛА "Кожан".  Сверхлегкий  БПЛА, который  был упакован  в  пластмассовую  трубу  диаметром  110 мм.  Эта  пластмассовая  труба была направляющей  при  взлете с  земли.  При  достижении  180 метров над землей  по окончании  работы  порохового  заряда  реактивного двигателя  раскрывались крылья и БПЛА    двигался  с  использованием  электродвигателей.

Пример  решения.
Для модели ракеты вам требуется изготовить пороховой двигатель. Для такого двигателя удобно использовать картонную ружейную гильзу 12-го калибра под капсюль "Жевело". Внутрь гильзы набивается смесь дисперсной серы, калийной селитры и древесного угля. Вместо древесного угля можно использовать угольные таблетки "Карболен".

Приготовление смеси и набивка ею патрона является самой сложной операцией при изготовлении модели ракеты. Каждая из составных частей этой смеси в отдельности не опасна^ Так, например, селитра не горит, а сера и уголь горят очень медленно. Если же эти вещества смешать, то их свойства к воспламенению изменяются. Нам надо приготовлять смесь с большим содержанием угля, иначе она может вспыхнуть от малейшей искры. Необходимо помнить, что запуск моделей ракет - дело совершенно безопасное лишь в том случае, если вы строго соблюдаете все правила приготовления заряда двигателя и его запуска при старте модели. О них вы узнаете из этой статьи.Смесь для двигателя модели ракеты должна состоят из 75 г селитры, 12 г серы и 35 г угля. Предварительно, до смешивания, все компоненты должны быть тщательно размельчены в порошок в фарфоровой ступке либо в кожаном мешочке. Образовавшийся порошок следует просеять через мелкое сито. Чем мельче крупинки составных частей, тем полнее будет использоваться энергия топлива для полета ракеты.Начинать приготовление заряда надо с угля, а затем готовить селитру и серу. Уголь и селитра обладают способностью впитывать влагу, поэтому готовый состав следует хорошо просушить до сыпучести и сохранять в сухом месте. Когда подготовка отдельных составных частей закончена, можно приступать к взвешиванию и смешиванию. Взвешивать полученный порошок каждой состав-нон части надо на аптекарских весах и подгонять вес составных частей в соответствии с указанным выше весом (75, 12, 35 г). После взвешивания смесь тщательно перемешивается на листке бумаги, пока весь состав не будет однороден. Затем перед набивкой эту смесь смачивают спиртом (на каждые 100-150 г смеси 3-5 г спирта). Сухой, не смоченный спиртом состав не следует употреблять в дело. После смачивания спиртом смесь тщательно перетирается и перемешивается. При изготовлении смеси нельзя спешить. При этой операции надо особенно строго соблюдать все меры предосторожности и особенно порядок выполнения работ.


Чем больше мы знаем, тем дороже стоим на рынке труда
 
Форум » UAV Беспилотные самолёты » Основы конструирования беспилотных самолётов БПЛА, UAV » Двигатели - мини турбины для UAV (Ну какой же авиамоделист не мечтает построить реактивный ист)
Страница 1 из 11
Поиск:

Copyright MyCorp © 2017
Используются технологии uCoz