Турбовинтовой авиадвигатель

Мы здесь уже ранее обсуждали легкий боевой самолет Embraer EMB314 SuperTucano, и особенно пытливые товарищи запомнили, что он летает на одном турбовинтовом моторе Pratt & Whitney Canada PT6A-68/3 мощностью 1600 кобыл. Моторы PT6 интересны и достойны того, чтобы взглянуть на них повнимательнее.

Pratt & Whitney Canada PT6 – один из самых популярных турбовинтовых двигателей для самолетов в авиационной истории. Семейство двигателей PT6 известно своей чрезвычайно высокой надежностью, с межремонтным ресурсом 7000 часов на некоторых моделях. Основной вариант, PT6A, представлен в большом разнообразии моделей, покрывая диапазон мощности 580…920 кобыл на валу на двигателях основных серий, и до 1 940 кобыл (1 450 кВт) на двигателях “мощных” серий (разумеется, ценой некоторого падения ресурса).

Мотор PT6 появился конце 50-х годов, когда назрела необходимость замены популярных звездообразных поршневых двигателей Pratt & Whitney Wasp на более современные и экономичные турбины. Полномасштабное производство нового двигателя началось в 1963 году. К своему 50-летнему юбилею компания Pratt & Whitney поставила более чем 39 000 двигателей PT6A различных модификаций, данный двигатель используется в более чем 100 различных моделях самолетов.

Принцип работы двигателя PT6 довольно простой, а сам двигатель состоит из двух основных секций, которые могут быть легко разделены для обслуживания.

В газовом генераторе воздух засасывается через решетку в трехступенчатый осевой компрессор низкого давления, затем в одноступенчатый центробежный компрессор, попадает в кольцевую камеру сгорания обратного потока, продукты сгорания топлива идут через простую одноступенчатую турбину, которая вращает ось компрессоров со скоростью приблизительно 45 000 оборотов в минуту. Часть мощности отбирается с оси газогенератора на приводы дополнительных агрегатов (электрогенераторов, насосов, гидроприводов), чтобы загрузить двигатель во время холостой работы во избежание неконтролируемой раскрутки, потому что топливный блок управления не может предотвратить раскрутку ненагруженного газогенератора без опасности нарушить стабильность горения топлива в камере сгорания.

Горячий газ из газогенератора попадает через газовод в силовую секцию двигателя, состоящую из также простой двухступенчатой турбины, которая вращается со скоростью 30 000 оборотов в минуту и приводит в действие двухступенчатый планетарный редуктор, который уже вращает воздушный винт со скоростью примерно 1 900 – 2 200 оборотов в минуту. Отработавший в турбине выхлопной газ выходит в бока двигателя через два изогнутых назад выхлопных патрубка, создавая дополнительную реактивную тягу 2.700 ньютонов (примерно 270 килограмм силы).

Воздух для двигателя всасывается через воздухозаборный туннель, имеющий сепаратор для льда и мусора, который предотвращает попадание инородных тел в двигатель и разрушение газогенератора.

Популярные моторы PT6A средних серий (например, PT6A-135A) стоят около 600 тысяч евро за штуку новые, при межремонтном ресурсе в 6000-7000 часов.

Для сравнения — мотор АШ-62 самолета АН-2 имеет межремонтный ресурс 300 часов, и общий назначенный ресурс не более 6000 часов (с 20 капитальными ремонтами!). То есть вам придется чинить поршневой мотор 20 раз и уже выкинуть — когда турбина еще не дойдет и до первого ремонта.

Назначенный ресурс моторов PT6A средних серий — 150-200 тысяч часов. Примерно в 30 раз больше, чем у поршневого авиадвигателя АШ-62.

Теперь вам понятно, почему мировой авиапром больше не выпускает поршневых авиамоторов сколько-нибудь значительной мощности (более 300-400 кобыл)? Непонятно?

ОК, я разжую. Срок службы поршневого мотора в 30 раз меньше турбины, и чинить его надо в 20 раз чаще. Как следствие — чтобы поршневой мотор имел экономический смысл в коммерческой авиации, он должен стоить в 40-50 раз дешевле аналогичной по мощности турбины. То есть, при цене турбины на 700-1000 кобыл в 600 тысяч евро — в районе 12-15 тысяч евро за поршневой мотор той же мощности 700-1000 кобыл. Запишите себе эту цифру на бумажку и убедитесь, что это в современном мире — невозможно.

Поэтому поршневые моторы в современной авиации используются только там, где не нужно их длительное использование. Например — в маленьких частных самолетах, летающих от случая к случаю. Если у вас налет в год 100 часов — вам конечно же плевать на межремонтный ресурс в 300 часов.

Дополнительное давление на рынок поршневых моторов оказывает «турбинная вторичка» — это газовые турбины с вертолетов, которые снимаются с оных вертолетов задолго до исчерпания ресурса (в целях безопасности), конвертируются в турбовинтовые двигатели для гражданских самолетов и продаются за весьма смешные деньги. Конкурировать с таким демпингом поршневые моторы не могут — поэтому им остается только ниша маломощных моторов, в которой просто нет массовых газотурбинных движков.

Вот так авиация и живет.

Материал: Proper специально для сайта TOPRU.ORG