"Перспективы"...

[Dragon104]

Василий, вы посты внимательно читаете? Или сразу - по клавишам молотить, абы что и как? И какой это ТРД в КС имеет температуру 650?
Один был - Turbocraft U-22 с форсажной тягой в 4,5 кг.

Ладно, проехали.

Для ВЕТЕРАН.
Возможно и остались, более того - где-то что-то видел.
Однако мануалы здесь мало помогут. Необходима КД - расчётная часть.

О двигателях внутреннего сгорания (ДВС) и методах их форсирования.

Термины и определения.

ГОСТ 12.1.044-89
"Температура вспышки—наименьшая температура конденсированного вещества,
при которой в условиях специальных испытаний над его поверхностью образуются пары,
способные вспыхивать в воздухе от источника зажигания;
устойчивое горение при этом не возникает.
Вспышка—быстрое сгорание газопаровоздушной смеси над поверхностью горючего
вещества, сопровождающееся кратковременным видимым свечением.

Температура воспламенения—наименьшая температура вещества,
при которой в условиях специальных испытаний вещество выделяет горючие пары и
газы с такой скоростью, что при воздействии на них источника зажигания
наблюдается воспламенение.
Воспламенение—пламенное горение вещества, инициированное источником зажигания
и продолжающееся после его удаления."

Кипение — процесс парообразования в жидкости (переход вещества из жидкого в газообразное
состояние), с возникновением границ разделения фаз.

Испарение — процесс перехода вещества из жидкого состояния в газообразное,
происходящий на поверхности вещества.

ДВС - двигатели внутреннего сгорания.
КС - камера сгорания.
ПД - поршневые двигатели.
ПЦН - приводной центробежный нагнетатель.
ТВД - турбовинтовые\турбовальные двигатели.
ТКР - турбокомпрессор.
ТРД - турбореактивные двигатели.
УМ - удельная мощность: мощность, делённая на массу ПД\ТВД.
УТ - удельная тяга: тяга делённая на массу ТРД.

В дальнейшем всё рассматривается только в контексте применения в авиации.

Рассматрев ДВС как устройство, преобразующее химическую энергию топлива в мощность на валу
(ПД и ТВД) или тягу (ТРД) можно понять, что существует единственный способ увеличения УМ/УТ,
при прочих равных условиях: увеличение расхода горючего в единицу времени.
Достичь желаемого можно:
1. Повышая обороты двигателя.
2. Повышая параметры цикла.

По П1 форсирование ограничмвается ростом механических напряжений в деталях и скоростью их взаимного перемещения
(в ПД - пара цилиндр-поршень наиболее критична). В ГТД при достижении определённого предела запирается воздухозаборник
- скорость потока в канале приближается к звуковой. Происходит рост механических потерь и неизбежное снижение КПД
с повышением удельного (на единицу мощности\тяги) расхода горючего.
Помимо перечисленного разработка и производство высокооборотных редукторов для передачи больших мощностей на винт - весьма непросты.
Собственно сейчас только Россия имеет необходимые технологии (ранее - СССР).

П2 является наиболее привлекательным в том числе из-за повышения КПД цикла и сопутствующего снижения удельного расхода.
Диаграмма Карно - в помощь. Параметры повышают в основном увеличивая степень сжатия в том числе и при помощи наддува ПД.
Однако следствием высоких параметров являются возросшие термические и механические нагрузки, как следствие - конструктивное
усложнение двигателя, связанное с применением различных способов охлаждения наиболее нагретых деталей и узлов.
И если в ТРД\ТВД повышение температуры и соответствующее уменьшение плотности воздуха на входе в КС не имеют существенного влияния
на параметры двигателя, то в ПД дела обстоят по другому из за ограниченного рабочего обьёма. Чем выше температура - тем меньше воздуха\топливной
смеси в замкнутом обьёме цилиндра. Впридачу резко возрастает возможность возникновения детонации (в ПД с внешним смесеобразованием).
Пока двигатели не имели наддува дельты в 12-16 градусов от испарявшегося бензина вполне хватало. Как только появился ПЦН - появился
дополнительный подогрев на впуске.
Однако методы борьбы с этой напастью (для ПД) были придуманы ещё в позапрошлом веке. Первоначально применялись на двигателях для
спортивных автомобилей, катеров и мотоциклов, далее, уже в предверии второй мировой войны - на самолётах, участвовавших в гонках на
скорость. Здесь начинаетя некоторая неразбериха - кто именно и когда применил тот или иной метод определить не представляется возможным.
Так или иначе во второй половине 30-х годов 20 века всё это было испытано, доработано и готово к употреблению.

Суть методик проста - увеличение массы воздуха\топливной смеси (т.е. рабочего тела) в цилиндре за счёт снижения температуры.
Впрыск воды, водно-спиртовой смеси, радиаторы - предназначены для одного и тогоже. Ограничения по высотности применения обусловлены снижением абсолютного
количества кислорода в атмосфере с высотой и связанным с этим затруднением в воспламенении переобогащённой (метанол) или
разбавленной балластом (вода) топливной смеси. Несколько особняком стоит впрыск закиси азота, т.к. помимо охлаждения здесь происходит ещё и подпитка
кислородом. Оно конечно чистый кислород ещё лучше, но баллоны штука тяжёлая, а жидкий с его -183 градусами не везде и сохранишь.

Вообще в данном контксте впрыск чего-либо, кроме горючего это своеобразные костыли. Применение эффективных радиаторов для охлаждения наддувочного воздуха
требует соответсвующих подхода к проектированию, материалов и технологий, впрыск же - относительно дешёвое и простое решение, которое можно прменить
на серийном изделии без существенных доработок.
Впрочем и без особых знаний тоже - это вспомнились местные стритсракеры. "Бензин, обогащенный кислородом..." - это один к одному.

В качестве предела развития охлаждения при помощи впрыска можно привести калильные авиамодельные двигатели и
двигатели для спидвея. И те и другие работают на спиртомасляной (метанол) смеси, расход горючего никого не интересует,
достигаются выдающиеся параметры: для 2,5 кубикового мотора до 3 л.с. на валу. Ресурсом также никто не интересуется.

Радиаторы тоже отличились: в конце 70-х годов с двигателя Порше формулы 1 рабочим обьёмом 1499 кубиков было снято 1270 л.с.
Насчёт ресурса немцы также не сильно волновались. И да: насчёт волшебного горючего для формулы 1 - 130 октановая смесь на
основе бензола. Подошёл бы и авиабензин Б-130/150.

В небе, с развитием реактивной техники, после 50-х годов серийные ПД ничем особенным уже не выделялись, хотя к этому времени были
созданы выдающися серийные модели, вполне конкурентоспособные с ТВД до середины 70-х годов.
Ещё более высокими параметрами обладали опытные изделия. На гражданских изделиях к тому времени про впрыск и думать забыли,
на военных - применялся исключительно на старых моделях разработанных в 40-е годы.

Несколько неожиданно впрыск водно-спиртовой смеси возродился на МиГ-25: 220 литров смеси 50/50 выливаются в каналы воздухозаборников при взлёте.
Цель всё таже - максимум тяги с единицы веса/обьёма двигателя.

Учите матчасть, мужики.

С увжением к сообществу.