Двухконтурный турбореактивный двигатель

(ДТРД)

        авиационный Воздушно-реактивный двигатель, в котором поступающий в него воздух делится на два потока, проходящих через внутренние и внешние контуры. Первый ДТРД с эжектором предложен в 1887 киевским изобретателем Ф. Р. Гешвендом. Первый ДТРД с вентилятором — в 1932 К. Э. Циолковским (См. Циолковский). В 1939 А. М. Люлька разработал проект ДТРД с компрессором и с разделением потоков воздуха на входе. В 1939 французский инженер Р. Аниксионназ и Р. Имберт предложили ДТРД с различным числом роторов вентилятора и компрессора внутреннего контура, как соединённых зубчатой передачей, так и механически не связанных. В 1947 советский инженер В. Ф. Павленко разработал проект ДТРД с разделением потоков воздуха за компрессором. ДТРД с теплообменником во внешнем контуре и с дополнительным газовым компрессором во внутреннем контуре между турбиной и реактивным соплом, предназначенным для снижения давления за турбиной ниже атмосферного, предложен в 1948 советский инженер М. Г. Дубинским, С. 3. Копелевым и А. О. Мацуком. В 1953 немецкий инженер К. Лейст получил патент на ДТРД с биротативным (т. е. имеющим внутренний и наружный ротор) компрессором внутреннего контура, у которого один из двух вращающихся в противоположном направлении роторов (наружный) несёт рабочие лопатки вентилятора внешнего контура. Тяга ДТРД складывается из сил реакции потоков воздуха и продуктов сгорания, получивших ускорение во внутреннем и внешнем контурах и вытекающих через два самостоятельных (рис. 1, а, в) или одно общее (рис. 1, б, г) Реактивное сопло. Внешний контур представляет собой кольцевой канал, в котором находится вентилятор или компрессор, располагающийся за турбокомпрессором (рис. 1, а) или перед ним (рис. 1, 6). Переднее расположение вентилятора даёт возможность использовать его для сжатия воздуха, поступающего во внутренний контур. ДТРД, у которых степень двухконтурности (отношение расходов воздуха через внешний и внутренний контур) больше единицы, принято называть турбовентиляторными двигателями. Степень двухконтурности различных типов ДТРД — от 0,5 до 8. Степень повышения давления воздуха в компрессоре внутреннего контура от 10 до 26, внешнего — от 1,5 до 2,5. Повышение температуры газа перед турбиной существенно улучшает характеристики ДТРД. У современных ДТРД она достигает 1600 К (см. Газотурбинный двигатель). Ротор ДТРД выполняется двухвальным, а иногда и трёхвальным (рис. 2) с разной частотой вращения каждого вала.

         Основная особенность ДТРД состоит в том, что при одной и той же затрате энергии сообщается меньшее ускорение значительно большей массе воздуха, чем в обычном турбореактивном двигателе (См. Турбореактивный двигатель) (ТРД). Благодаря этому тяга на взлёте и в полёте с дозвуковой скоростью увеличивается, а удельный расход топлива уменьшается. У ДТРД со степенью двухконтурности 1 взлётная тяга на 25% больше, чем у ТРД, с такой же тягой на скорости 1000 км/ч и существенно меньший шум, создаваемый реактивной струей благодаря меньшей её скорости. ДТРД широко применяются в СССР и за рубежом на дозвуковых, преимущественно пассажирских самолётах (например, Ил-62, Ту-134, «Боинг-727») и самолётах с вертикальными пли укороченными взлётом и посадкой. С увеличением скорости полёта более 1000 км/ч тяга ДТРД резко уменьшается из-за малой скорости реактивной струи. Для увеличения этой скорости сжигается дополнительное количество топлива во внешнем контуре (рис. 1, в) или в общей смесительной камере (рис. 1, г). Это делает выгодным применение ДТРД и на сверхзвуковых самолётах (см. также Авиационный двигатель).

        

         Лит.: Стечкин В.С., Теория реактивных двигателей, М., 1958; Клячкин А. Л., Теория воздушно-реактивных двигателей, М., 1969: High speed aerodynamics and jet propulsion, v. 12, L., 1959.

         С. З. Копелев.

        

        Рис. 1. Схемы двухконтурного турбореактивного двигателя; расположение вентилятора: а — заднее, б — переднее; сжигание дополнительного топлива: в — во внешнем контуре, г — в общей смесительной камере; 1 — вентилятор (компрессор) внешнего контура; 2 и 2¹ — компрессор и турбина низкого давления; 3 — 3¹ — компрессор и турбина высокого давления; 4 — камера сгорания внутреннего контура; 5 — камера сгорания внешнего контура; 6 — форсунки дополнительного топлива; 7—7¹ — реактивное сопло внутреннего и внешнего контура.

        

        Рис. 2. Схема (а) и общий вид (б) трёхвального двухконтурного турбореактивного двигателя (ДТРД): 1 — вход воздуха во внешний контур; 2 — вход воздуха во внутренний контур; 3 — лопатки вентилятора; 4 и 4¹ — компрессор и турбина низкого давления; 5—5¹ —компрессор и турбина высокого давления; 6 — камера сгорания; 7 — турбина привода вентилятора; 8 — реактивное сопло.