Silniki lotnicze - Turbośmigłowe - Część 27

 

 

Kraków 11.03.2017r.

 

An aircraft engine. Part 27

 

Silniki turbośmigłowe

 

       Wbrew powszechnemu mniemaniu silnik turbośmigłowy nie jest pochodnym silnika turboodrzutowego. Oba rodzaje napędu, jako idea, pojawiły się w tym samym czasie, w latach 20-tych XX wieku. Niektórzy naukowcy od samego początku opracowywali silniki turbinowe ze śmigłami lub bez. Początkowo górę wziął projekty silnika turbinowego bez śmigła (30-lata XX wieku). Wynikało to z chęci osiągania jak największych prędkości, a śmigło temu zadaniu przeszkadzało. Wiele na ten temat pisałem w poprzednich rozdziałach.

 

       Oba silniki, turboodrzutowy i turbośmigłowy, działają na tej samej zasadzie. W zasadzie silnik turbośmigłowy jest niemal tożsamy z silnikiem turbo-wentylatorowym, a jest identyczny z silnikiem typu

Geared turbofan. Różnica polega tylko na otunelowaniu śmigła.

 

        O układzie Geared turbofan była już mowa. Przypomnę tylko, że ideą układu Geared turbofan jest wstawienie między wałem niskiego ciśnienia, a wentylatorem przekładni. W efekcie wentylator kreci się z inną prędkością obrotową niż turbina niskiego ciśnienia.

 

        Tak więc w silnikach turbo-wentylatorowych, silnikach Geared turbofan i w silnikach turbośmigłowych główny ciąg daje śmigło lub śmigło otunelowane. Wyrzut gazów daje ciąg w granicach 10-20 %. Większość energii wytworzonej w silniku turbinowym z wału głównego jest przekazywana do przekładni, a ta z kolei napędza śmigło lub wirnik nośny w przypadku śmigłowców. Przekładnia przenosi niski moment obrotowy przy wysokich obrotach na wejściu, na wysoki moment przy niższych obrotach na wyjściu. Przekładnia często jest nazywana reduktorem, bo redukuje wysokie obroty do mniejszych.

 

        Rozwój silników turbo-śmigłowych nastąpił w drugiej połowie 40-lat. Wynikało to z powodu mniejszego zużycia paliwa w takim silniku, niż w silniku turboodrzutowym. Drugim istotnym powodem był rozwój nowych statków powietrznych, jakim były śmigłowce (helikoptery). Współczesne silniki turbośmigłowe wyposażane są w śmigła stało-obrotowe o zmiennym kącie nastawienia łopat.

 

        W najprostszym układzie silnik turbośmigłowy składa się z jednej-szpuli (jednego-wału) turbiny, przekładni i śmigła. Energia wytworzona w wyniku spalenia paliwa przekazuje swoją energię na sprężarkę oraz na przekładnię, która napędza śmigło.

 

György Jendrassik

Silnik CS-1. 1940r.

 

        W historii silników turbośmigłowych ważne miejsce zajmuje węgierski fizyk i inżynier silników lotniczych György Jendrassik (1898-1954). Studiował w Budapeszcie i berlinie. W 1922 roku uzyskał dyplom w dziedzinie inżynierii mechanicznej w Budapeszcie. Od 1927 roku pracował w firmie Ganz Rt gdzie pracował przy rozwoju silników wysokoprężnych i benzynowych. Później rozpoczął prace nad turbinami gazowymi. W 1936 roku uzyskał paten węgierski na turbinę gazową. Od 1937 roku pracował nad turbiną gazową o mocy 100 KM. Dostrzegł jednak możliwość zamontowani na wale szpuli śmigła. Tak powstał prototyp silnika turbośmigłowego oznaczonego CS-1, zbudowanego i przetestowanego w Ganz w Budapeszcie. Był to pierwszy silnik turbośmigłowy na świecie.

 

        Silnik CS-1 jak na czasy, w których został opracowany, okazał się bardzo perspektywiczny. Otrzymał 15-stopniowa sprężarkę osiową, pierścieniową komorę spalania z odwróconym przepływem i 7-stopniowa turbinę. Cała szpula była podparta na dwóch łożyskach. Odwrócony przepływ komory spalania zastosowano z chęci skrócenia i tak długiego silnika, oraz efektywnego chłodzenia. W turbinie zastosowano chłodzenie dysków turbin oraz podstaw łopatek turbin. Wał przenosił moc poprzez reduktor na śmigło 3-łopatowe. Piasta śmigła i reduktor były opływane przez powietrze zmierzające do sprężarki silnika. Przewidywana moc silnika wynosiła 1 000 KM przy 13 500 obrotów/min szpuli.

 

       Silnik CS-1 był obiecujący, dlatego podjęto decyzję o budowie ciężkiego samolotu myśliwsko-bombowego napędzanego dwoma takimi silnikami, który oznaczono Varga RMI -1.

 

       Pierwsze uruchomienie silnika miało miejsce w 1940 roku. Silnik rozwinął moc 400 KM. Powodem były problemy z poprawnym spalaniem paliwa w komorze spalania. Były to jednak problemy do rozwiązania. Jednak projekt samolotu upadł w 1941 roku, gdy siły wigierskie wybrały germański Me 210. Tocząca się w Europie wojna udaremniła rozwój silnika. Węgry wpadły w orbitę germańską.

 

       Kariera György Jendrassik nadal się rozwijała. Pod opieką germańców György Jendrassik w 1942 roku został dyrektorem fabryki silników BMW na Węgrzech. W 1943 roku został członkiem węgierskiej akademii naukowej.

 

       W 1945 roku wraz z frontem sowieckim György Jendrassik stał się osobą niepożądaną. Nie wrócił z jednego z wyjazdów zagranicznych i osiadł w Argentynie. Po kilkunastu miesiącach wyemigrował do Anglii, gdzie otworzył własny zakład mechaniczny, działając w dziedzinie energetycznej. Łącznie w swojej karierze miał 77 wynalazków, ale świat nie skorzystał z dorobku naukowego György Jendrassik. Prawdziwa era silników turbośmigłowych przyszła po drugiej wojnie światowej.

 

Silniki turbośmigłowe z przekładną

 

       Działanie silnika turbośmigłowego jest bardzo podobne do silnika turboodrzutowego. Powietrze, które dostało się do silnika jest sprężane w sprężarce osiowej lub promieniowej (odśrodkowej). Później trafia do komory spalania (dzbanowej lub pierścieniowej), gdzie dodawane jest paliwo i następuje jego spalenie. Spaliny o dużym ciśnieniu wprawiają w ruch osiową turbinę. Większa część mocy z wału (szpuli) turbiny jest przekazywana poprzez przekładnię na śmigło. O ile w silniku turboodrzutowym ciąg silnikowi dają wyrzucane z ogromną prędkością spaliny, o tyle w silniku turbo-śmigłowym ten ciąg jest niewielki, bo spaliny opuszczają silnik z niewielką prędkością. Tak więc gazy wylotowe mają relatywnie małą energię i nie wpływają znacząco na ciąg zespołu napędowego.

 

       Istotą silnika turbośmigłowego jest przekładnia. Przekładnia przenosi niski moment obrotowy przy wysokich obrotach na wejściu, na wysoki moment przy niskich obrotach na wyjściu. Przekładnia często jest nazywana także reduktorem, bo redukuje wysokie obroty do mniejszych. Śmigło takiego silnika nie ma mniej niż trzy łopaty i jest stało-obrotowe ze zmiennym kątem nastawienia łopat. Podobnie jak w silnikach tłokowych, o dużych mocach w 30-latach.

 

Silniki turbinowe z wolną turbiną

 

        Silniki turbinowe z wolną turbiną są rodzajem silników turbinowych, w których nie ma typowej przekładni, a zamiast niej jest układ z tak zwaną wolną turbiną. Co oznacza, że wał główny silnika posiada sprężarkę i turbinę, natomiast druga turbina jest na osobnym wale i to z niego moment obrotowy jest przekazywany na śmigło, wirnik lub przekładnię. Tutaj przekazanie mocy z głównego wału turbiny jest gazo-dynamiczne.

 

       Silniki turbośmigłowe są wydajne do prędkości około 450 NM/h, co jest ścisłe związane ze sprawnością śmigieł. W stosunku do silnika tłokowego silnik turbośmigłowy ma stosunkowo małą masę, duży ciąg jednostkowy zespołu, wymaga mniej czasu na obsługę i naprawy oraz spala tańsze paliwo, jakim jest nafta. Emituje także relatywnie mniej wibracji i hałasu. Te cechy spowodowały, że wiele samolotów napędzanych silnikami tłokowymi poddano konwersji montując napęd turbośmigłowy. Niektóre z konstrukcji odniosły duży sukces, inne okazały się nieperspektywiczne i należało stworzyć zupełnie nowe samoloty.

 

       Silniki turbośmigłowe znalazły zastosowanie w samolotach transportowych, z uwagi na znacznie niższe zużycie paliwa, niż silniki turboodrzutowe. Zwłaszcza jeśli dystans nie przekraczał 3 000 NM i czas lotu nie odgrywał znaczącej roli. Tak było do momentu, kiedy pojawiały się silniki turbo-wentylatorowe. Wówczas silniki turbośmigłowe straciły na znaczeniu. Powodem była mniejsza prędkość przelotowa i bardziej skomplikowana konstrukcja.

 

Silnik Kuzniecow NK-12. 1951r.

 

       Silnik Kuzniecow NK-12 to sowiecki silnik turbośmigłowy opracowany na przełomie 40/50-lat. Początki tego silnika sięgają prac jakie wykonał zespół firmy Junkers po kierunkiem Ferdynand Brender. Konstrukcja wywodzi się od opracowywanego w 1944 roku silnika turbośmigłowego Jumo 22. Silnik miał mieć moc 6 000 KM i miał mieć masę około 3 000 kg. W opracowaniu silnika NK-12 uczestniczyła grupa konstruktorów germańskich. Prace nad silnikiem uwieńczono sukcesem w 1951 roku, kiedy uruchomiono pierwszy prototyp oznaczony NK-12M. Było to ściśle związane z opracowaniem w CCCP nowych stopów metali, znacznie bardziej wytrzymałych termicznie. Silnik uzyskał moc 8 948 kW (12 000 KM). Kilkanaście miesięcy później uruchomiono ulepszoną wersję NK-12MW o mocy 11 033 kW (14 795 KM). Silnik otrzymał dwa przeciwbieżne, 4-łopatowe śmigła o średnicy 5,60 m lub większe o średnicy 6,20 m dla najmocniejszego modelu silnika NK-12MA (15 000 KM).

 

       Oczywiście układ napędu śmigłowego ma swoje ograniczenia. Nie pozwala samolotowi bombowemu Tu-95 rozwijać dużych prędkości przelotowych, mimo że końcówki łopat przekraczają prędkość dźwięku. Fizyki nie da się oszukać. W wielu opracowaniach podaje się, że śmigła mają końcówki nadkrytyczne. Jest to dodawanie teorii do ograniczeń jakie mają śmigła.

 

       Silnik NK-12 jest największym silnikiem turbośmigłowym na świcie. Został użyty do napędu bombowców Tu-95 (Tu-20), transportowego An-22 i pasażerskiego nieudanego samolotu Tu-114. Sowieci świadomie szeroko zastosowali silniki NK-12, po fiasku silników turboodrzutowych WD-7, które w zasadzie były poprawne, ale były niezwykle paliwożerne i bombowcom międzykontynentalnym Miasiszczew M-4 nie zapewniały wystarczającego zasięgu. Samoloty bombowe Tu-95 (Tu-20) miały być rozwiązaniem prowizorycznym, do czasu opracowania oszczędnych silników turboodrzutowych. Potem jednak wysiłki skierowano na broń rakietową i w efekcie samoloty bombowe Tu-95 (Tu-20) służą w państwie moskiewskim do dnia dzisiejszego (2016r.).

 

       Dane silnika Kuzniecow NK-12: silnik jest jedno-wałowy. Silnik składa się z 14-stopniowej sprężarki osiowej, rurowych komór spalania, 5-stopniowa turbina. Każda rura płomieniowa posiada jedną dysze paliwową. Kompresja sprężarki wynosi 9:1, a w szybkim locie na dużej wysokości osiąga 13:1. Poprzez przekładnie moc z wału jest przekazywana na przekładnię, która porusza dwoma przeciwbieżnymi, 4-łopatowymi śmigłami, o średnicy 5,60 m lub 6,20 m. Przepływ powietrza przez silnik wynosi 65 kg/s. silnik NK-12 ma średnicę 1,20 m, długość 4,80 m, masę 2 900 kg. Moc maksymalna 15 000 KM. Zużycie paliwa 0.219 kg/kWh.

 

Armstrong Siddeley Python. 1945r.

 

        Pierwszą firmą, która rozpoczęła prace nad silnikami turbośmigłowymi była firma Armstrong Siddeley. Nowy silnik otrzymał oznaczenie Python. Prace nad nim ruszyły w 1944 roku, a pierwsze uruchomienie nastąpiło w 1945 roku. Przeznaczeniem silnika miało być zasilanie ciężkiego myśliwca Westland Wyvern. Powodem była sytuacja na frontach drugiej wojny światowej. Co prawda wojna w Europie dobiegała końca, ale w innych częściach świata końca wojny nie było widać. Samoloty z silnikami turboodrzutowymi jeszcze nie były gotowe do walki.

 

        Projekt silnika Python konstrukcyjnie został oparty na silniku turboodrzutowym Armstrong Siddeley ASX, którego pierwsze testy rozpoczęto w kwietniu 1943 roku. W 1944 roku do silnika ASX dodano reduktor i dwa przeciwbieżne śmigła. Ten nowy silnik został nazwany ASP, co oznacza Armstrong Siddeley Propellr (śmigło).

 

        Badania w locie prowadzono przy użyciu dwóch samolotów Lancaster B.1 (Fe) TW911 i Lincoln B.2 RE339 / G. W obu przypadkach dwa silniki tłokowe Rolls-Royce Merlin zastąpiono nowymi silnikami. Testy silników prowadzono kilka lat. Brytyjczycy zdobyli spore doświadczenie w dziedzinie budowy nowych silników. Samolotów Westland Wyvern zbudowano zaledwie 127 sztuk.

 

        Silnik Armstrong Siddeley Python ma długość 123,2 in (3,13 m), średnicę 54 in (1,37 m), masę 1 565 kg. Silnik składa się z 14-stopniowej sprężarki osiowej, komory spalania złożonej z 11 puszek płomieniowych, 2-stopniowej turbiny. Moc silnika wynosi 3 065 kW (3 720 KM). Kompresja sprężarki wynosi 5,35:1. Przepływ powietrza przez silnik wynosi 23,8 kg/s.

 

Rolls Royce Dart. 1946r.

 

        Prawdziwy sukces odniósł silnik turbośmigłowy Rolls Royce Dart, którego pierwsze uruchomienie nastąpiło w 1946 roku. Zbudowano ponad 7 100 sztuk. Silnik Rolls Royce Dart został zastosowany w kilkunastu samolotach. Nazwa Dart pochodzi od nazwy rzeki, zgodnie z tradycja firmy Rolls Royce.

 

        Silnik Rolls Royce Dart wykonywano w wielu wersjach i odmianach. Jedna z pierwszych odmian posłużyła do napędu znanego również w Polsce samoloty komercyjnego Vickers Viscount. Pierwszy lot samolot wykonał w 1948 roku, a wszedł do służby w 1950 roku, w liniach British Airways. Nieco wcześniej, bo w dniu 29 lipca 1948 roku wykonano pierwszy lot komercyjny samolotu turbośmigłowego Vickers Viscount między lotniskiem Northolt koło Londynu, a lotniskiem Le Bourget koło Paryża. Przewieziono wówczas 14 pasażerów.

 

        Silnik został zbudowany w 1946 roku przez zespół Lionel Haworth. Konstrukcyjnie został oparty na silniku turboodrzutowym firmy Rolls Royce z odśrodkową sprężarką i dzbanowymi komorami spalania, takich jak Nene i Derwent. Silnik początkowo miał oznaczenie fabryczne Rda.1. Dla testów silnik zamontowano w nosie zmodyfikowanego samolotu Avro Lancaster, który testowano w październiku 1947 roku. W wyniku tych prób zwiększono ilość stopni turbiny z pojedynczej do potrójnej. Dzięki temu uzyskano wzrost mocy silnika na śmigle. Silnik Rolls Royce Dart był produkowany także w Indiach przez Hindustan Aeronautics Limited.

 

 

        Dane silnika Rolls Royce RD a.1-7 Dart: Długość silnika 97,6 in (2,48 m), średnica 37,9 in (,96 m), masa 547 kg. Silnik ma sprężarkę promieniowa dwustronną, siedem dzbanowych komór spalania, 3-stopniowa turbina, reduktor i śmigło. Paliwo kerozyna. Moc 1 200 – 1 400 kW. Kompresja sprężarki wynosi 5,62:1. Ilość powietrza przepływająca przez silnik 10,66 kg/s.

 

Allison T38

 

        Za Wielką Wodą prawdziwy rozkwit silników turbośmigłowych nastąpił za przyczyną firmy Allison. Pod koniec 40-lat na podstawie budowanych silników turboodrzutowych Allison J33, Allison J35 opracowano silnik turbośmigłowy, który otrzymał oznaczenie fabryczne Model 501, a w produkcji Allison T38. Silnik okazał się na tyle udany, że został rozwinięty w podwójny silnik Allison T40 oraz Allison T56, który wykorzystano do napędu samolotów C-130 Herkules i P-3 Orion.

 

        Allison T38 składa się z 19-stopniowej sprężarki osiowe, 8-puszkowych komór spalania, 4-stopniowej turbiny, wału przedłużającego do przekładni redukcyjnej i śmigła. Jego moc oceniono na około 1 500 kW. Kompresja sprężarki wynosi 6,8:1.

 

        W 1947 roku prototyp silnika Allison T38 po raz pierwszy uruchomiono, a w kwietniu 1949 roku silnik przeszedł testy zamontowany w nosi samolotu Boeing B-17 Flying Fortress. Początkowo problemami były duże wibracje pochodzące od przekładni i praca komory spalania. Silnik Allison T38 napędzał samoloty Convair CV-240 i inne.

 

Allison T40

 

        Silnik Allison T40 to dwa silniki Allison T38 połączone jedną przekładnią. Przekładnia otrzymała redukcję całkowitą wynoszącą 15,75:1. Dodatkowo przekładnia otrzymała hamulec, aby zapobiec wirowaniu śmigła pod wpływem wiatru podczas postoju silnika. Wlot powietrza wyposażono w instalację przeciwoblodzeniową poprzez upust powietrza ze sprężarki. Silnik otrzymał zdwojone śmigła, każde wyposażone w trzy łopaty o średnicy 14 fy (4,3 m).

 

        Testowanie silnika Allison XT40 rozpoczęto w czerwcu 1948 roku. Okazało się, że przekładnia w trakcie pracy ma silne drgania. Ich przyczyną były źle zaprojektowane zęby kół zębatych przekładni. Oprócz tego odnotowano wycieki oleju z silnika. Zbudowano także sprzęgło rozłączające śmigło od silnika, które działało poprawnie. Po uporaniu się ze wszystkim problemami silnik Allison T40 został dopuszczony do testów w locie, jako napęd łodzi latającej Convair XP5Y w kwietniu 1950 roku. Wówczas wersja silnika Allison T40-A-4 miał moc około 4 000 kW. Tu pojawiały się kolejne problemy zespołu napędowego. Śmigła podwójne, każde z trzema łopatami, były opracowane jako transoniczne. Generowały taki hałas, którego częstotliwość była szkodliwa dla ludzi i mogła powodować uszkadzanie słuchu. Przekładania silnika daleka była od niezawodności. Często ulegała awariom, bo wyszczerbiały się zęby kół przekładni. Doszło także do katastrofy w której zginął pilot i zniszczeniu uległ samolot Douglas XA2D-1. Na silnik Allison T40 wyasygnowano spore fundusze, jednak program poniósł fiasko. Główną zaletą podwójnego silnika miała być jego niezawodność, a w rzeczywistości była główna bogaczką, znacznie komplikującą konstrukcję.

 

Allison T56

 

         Pomimo fiaska programu Allison T40 firma Allison kontynuowała prace nad silnikiem turbośmigłowym z pojedynczą turbiną, tak jak był silnik Allison T38. Silnik T56 był opracowywany specjalnie dla samolotu transportowego Lockheed C-130 Hercules. Przez kilka dziesięcioleci silnik Allison/Rolls Royce T56 został zbudowany w ilości ponad 18 000 sztuk. Silnik posłużył do napędu samolotów P-3 Orion, E-2, Lockheed Electra, Convair 580. Silnik był Allison T56 został wykorzystany w wielu samolotach wojskowych i cywilnych. Jest produkowany do tej pory (2016r.) Mają śmigło kompozytowe z 6-łopatami kompozytowymi.

 

         Silnik T56 bezpośrednio wywodzi się z silnika T38. Główne prace nad silnikiem T56 zostały zakończone w maju 1953 roku uzyskując moc 3 000 KM. Jednak nie wszystko szło dobrze. W sierpniu 1953 roku silnik miał przejść test 150 godzin ciągłej pracy. Już w szóstej godzinie silnik eksplodował na stanowisku badawczym. Kolejny prototyp ukończono we wrześniu 1953 roku. Szczęśliwice udało się rozwiązać się wszystkie problemy. Udał się zwiększyć kompresję (9,25:1) i podnieść temperaturę przed turbiną.

 

 

 

 

 

 

        Dane silnika Allison T56: długość 146,1 in (3,71 m), średnica 27 in (0,69 m), masa 880 kg. Silnik składa się 14-stopniowej sprężarki osiowej, 6-puszek płomieniowych, 4-stopniowa turbina. Paliwo kerozyna JP8. Moc około 4 000 kW). Temperatura przed turbiną 860 stopni C.

 

Iwczenko AI-20

 

         Również w CCCP opracowano inne silniki turbośmigłowe. Jednym z nich był silnik Iwczenko AI-20. Silnik ten wykorzystano do napędu takich samolotów jak An-10, An-12 oraz Ił-18. Silnik opracowano z końcem 50-lat na Zaporożu. Na czele zespołu stał Aleksander Iwczenko. Wcześniej zespół zajmował się opracowywaniem niedużych silników tłokowych. Silni AI-20 był projektowany dla samolotów An-10 i Ił-18. Silnik był planowany na moc chwilową około 4 000 kW i stałą (przelotową) 2 090 kW. Konkurentem silnika AI-20 był silnik turbośmigłowy Kuzniecow NK-4, który okazał się jednak gorszy, a zespół Kuzniecowa miał pilniejsze zadanie – silnik turboodrzutowy NK-8 dla samolotu Ił-62. Silnik AI-20 wyposażono w 4-łopatowe stało-obrotowe śmigło o średnicy 4,5 m. uruchamianie silnika jest realizowane rozrusznikiem elektrycznym. Początkowo silnik trapiły usterki. Okres międzyremontowy wynosił 600 godzin. Udało się ten okres wydłużyć do 2 000 godzin pracy. Całkowita żywotność silnika wyniosła 22 000 godzin. Silnik AI-20 był produkowany w zakładach Motor Sicz na Zaporożu i w Permie. Zbudowano imponującą ilość silników 14 000 sztuk. Silnik był produkowany także w Chinach. Silniki AI-20 trafiły do samolotów An-8, An-10, An-12, An-32, Be-12, Ił-18, Ił-38. Silnik jest stosunkowo głośny i komfort podróżowania samolotami Ił-18 nie był wysoki.

 

        Silnik AI-20 składa się z: 10-stopniowej sprężarki osiowej z czterema zaworami powietrznymi, komory spalania złożona z 10 dzbanowych komór spalania, 3-stopniowej turbiny. Długość 3,10 m, maksymalna wysokość 1,18 m, maksymalna szerokość 0,84 m, masa 1 040 kg. Moc 3 809 kW. Kompresja sprężarki wyniosła 7,6:1, a podczas lotu 9,2:1. Przepływ powietrza przez silnik wynosi 21 kg/s. Temperatura przed turbina wynosi 900 stopni C.

 

Iwczenko AI-24

 

        Niemal w tym samym czasie co silnik Iwczenko AI-20 powstał silnik Iwczenko AI-24. Jego pierwsze uruchomienie nastąpiło w 1958 roku. Silnik posłużył do napędu samolotów An-24, An-26, An-30. Silniki AI-24 miał moc od 1 877 kW do 1 902 kW. Montuje się do nich 4-łopatowe śmigła, przestawiane i wyposażone w instalację odladzania zarówno krawędzi natarcia łopat jak i kołpaka. Produkcja seryna ruszyła w Motor Sich w Zaporożu w 1960 roku.

 

 

 

 

        Dane silnika AI-24: długość 2,35 m, średnica 0,68 m, masa 600 kg. Silnik składa się z 10-stopniowej sprężarki osiowej z czterema zaworami powietrznymi, komory spalania złożona z 8 dzbanowych komór spalania, 3-stopniowej turbiny. Kompresja sprężarki wynosi 7,05:1. Moc max 2 000 kW.

 

Współczesne silniki turbośmigłowe

 

        Obecnie (2016r.) silniki turbośmigłowe są używane głównie w niewielkich samolotach poddźwiękowych. Ich prędkość przelotowa na ogół nie przekracza 600 km/h. Aktualnie najbardziej znane są samoloty ATR-42/72, DASH-8, a w Polsce popularny PZL M-28 Bryza.

 

       Silniki turbośmigłowe są chętnie używane w samolotach szkolno-treningowych. Wśród nich należy wymienić Embraer Tucano, Pilatus PC-9, a w Polsce PZL-130 Orlik.

 

 

 

Silnik Prograss D-27. 1992r.

 

        Dla program samolotu transportowego An-70 w zakładach Motor Sich opracowano nowy silnik turbośmigłowy Progress D-27.

 

       Silnik Progress D-27 jest silnikiem o konstrukcji trój-szpulowej. Został opracowany przez zespół Iwczenko-Progress. Nie do końca jest pewne, czy główny zespół silnika pochodzi z trój-wałowego silnika turbo-wentylatorowego D-36, który jest także trój-wałowy. Silnik D-27 był opracowywany od końca 80-lat XX wieku, z zamiarem zastosowania go w pasażerskim samolocie Jak-46, który nie doczekał się realizacji. Silnik D-27 został wybrany jako napęd samoloty transportowego An-70. Silnik może stać się także napędem ciężkich śmigłowców, jako AI-127 lub jako geared turbofan engines o ciągu 9 000 – 11 000 kG, dla samolotów komercyjnych, jako AI-727. Do chwili obecnej (2016r.) silnik D-27 nie jest produkowany seryjnie.

 

       Dane silnika Progress D-27: silnik jest trój-wałowy. Silnik poprzez przekładnię napędza śmigła SV-27. Są to dwa przeciwbieżne śmigło-wentylatory. Każde śmigło wyposażone jest osiem nastawnych łopat. Silnik D-27 ma długość 4,20 m, średnica 1,20 m, maksymalna wysokość 1,30 m, masa 1 650 kg. Silnik składa się z: 5-stopniowej osiowej sprężarki niskiego ciśnienia, sprężarka wysokiego ciśnienia (2-stopnie osiowe i jeden-stopień promieniowy), pierścieniowa komora spalania, 1-stopniowa turbina wysokiego ciśnienia, 1-stopniowa turbina niskiego ciśnienia. Moc 10 294 kW.

 

Silnik Rolls Royce Europrop TP400

 

        Silnik Rolls Royce Europrop TP400 został opracowany specjalnie dla nowego samolotu transportowego Antonow/Airbus (An-70), do pracy nad którym przystąpiono w 2001 roku. W dniu 27 styczniu 2001 roku doszło w Omsku do poważnego uszkodzenia samolotu An-70. To zdarzenie spowodowała, że Zachód wycofał się z programu i rozpoczynał własny Europejski program samolotu transportowego. W projekcie programu Airbus A400M postanowiono pozostać przy napędzie turbośmigłowym. Powstał silnik Europrop TP400, który należy do najmocniejszych silników turbośmigłowych na świecie (tylko NK-12 jest od niego mocniejszy).

 

       Początkowo dla samolotu Airbus A400M planowano wykorzystać silniki turboodrzutowe dwuprzepływowe Snecma M88-2. Jednak oceniono, że silniki te nie będą wystarczająco wydajne przy starcie i małych prędkościach.

 

       Pierwsze uruchomienie silnika Europrop TP400 nastąpiło w październiku 2005 roku. W lutym 2006 rozpoczęto testy silnika ze śmigłem. W 2008 roku silnik otrzymał certyfikat, który umożliwił rozpoczęcie testów w locie. Oprócz certyfikatów wojskowych silnik uzyskał świadectwa cywilne, co umożliwi w przyszłości jego montaż w samolotach komercyjnych. Do testów silnika TP400 w powietrzu wykorzystywano samolot C-130 Hercules. W dniu 11 grudnia 2009 roku samolot A400M odbył pierwszy lot.

 

 

 

 

 

 

        Silnik Rolls Royce Europrop TP400 jest dwu-szpulowy plus wolna turbina. Szpula wysokiego ciśnienia kręci się przeciwnie do turbiny niskiego ciśnienia. Silnik składa się z 5-stopniowej sprężarki osiowej niskiego ciśnienia ze stałymi stojanami, 6-stopniowej sprężarki wysokiego ciśnienia z dwoma rzędami ruchomych stojanów, komory spalania, 1-stopniowej turbiny wysokiego ciśnienia chłodzonej powietrzem, 1-stopniowej turbiny niskiego ciśnienia, 3-stopniowa wolna turbina. Całkowita kompresja sprężarki wynosi 25:1. Indywidualnie sprężarka niskiego ciśnienia ma kompresję 3,5:1, a sprężarka wysokiego ciśnienia 7,2:1. Wolna turbina poprzez reduktor porusza śmigłem o średnicy 5,30 m, które ma osiem łopat. Łopaty są kompozytowe. Śmigła sąsiednich silników obracają się w przeciwnych kierunkach. Wymiary silnika: długość 138 in (3,50 m), średnica 36,4 in (0,92 m), masa 1 890 kg. Moc silnika wynosi 8 203 kW.

 

Opracował Karol Placha Hetman