بقلم المهندس والباحث الجامعي عامر الدرابسه

في السنوات الأخيرة ، بسبب الاهتمام المتزايد بإنشاء مركبات جوية بدون طيار ، كانت هناك حاجة لتطوير محركات توربينات غاز صغيرة الحجم. بالنظر إلى أنه لا يمكن تطبيق مبدأ تحجيم محركات التوربينات الغازية كبيرة الحجم أثناء تطويرها وإنشائها ، فإن مشاكل النظرية والحساب وتصميم محطات الطاقة هذه تتسبب في صعوبة إضافية. في هذا المقال نتائج تصميم محركات التوربينات الغازية الصغيرة لمركبة جوية بدون طيار ، وتناقش ميزات حساب العناصر الرئيسية لجزء التدفق الخاص بها: ضاغط الطرد المركزي ، وغرفة الاحتراق بالتدفق العكسي والتوربين المحوري الشعاعي ؛ يصف تصميم أجهزة الإدخال والإخراج ومحامل الدوار ونظام التشحيم.

يتكون جهاز الإدخال لمحركات التوربينات الغازية الصغيرة الحجم قيد التطوير من هدية الرأس ، حيث يوجد بادئ تشغيل كهربائي ، ومأخذ هواء له تكوين قريب من lemniscate ومصنوع من تقنية حمض اللبنيك المضافة ، مما يضمن انخفاض الوزن للهيكل.

بالنظر إلى أن إنشاء محرك توربيني غاز جديد صغير الحجم يتطلب بعض التصميم والإنتاج والتكاليف التكنولوجية ، فقد تم تطوير الشاحن التوربيني على أساس النموذج الأولي الحالي TKR-7S-6 ، المستخدم للضغط على محرك الاحتراق الداخلي للسيارات KamAZ-740. من أجل تقليل أبعاد الشاحن التوربيني ، تم إجراء التغييرات النموذجية التالية: تم استبدال الناشر الخالي من الشفرة لضاغط الطرد المركزي بواسطة ناشر الشفرة ، ويتم تصنيع شفراته في شكل مستطيل بزاوية إسفين 8 ° وحواف الإدخال والإخراج المستديرة. في التوربين الشعاعي المحوري ، بدلاً من التوربين الملفوف ، كما هو الحال في النموذج الأولي ، تم استخدام جهاز فوهة الشفرة. لتبسيط تصميمه ، تم اختيار نوع التنميط من شفرات الفوهات (القنوات) من شكل بسيط مع مولدات متوازية مستقيمة ، ما يسمى الشفرات ذات الشكل الجانبي ، وللمحات الخاصة بها حافة خارجية سميكة نسبيًا نسبيًا.

من الناحية الهيكلية ، فإن غرفة الاحتراق لمحركات التوربينات الغازية الصغيرة الحجم قيد التطوير مصنوعة وفقًا لمخطط حلقة التيار المعاكس ، ويتكون أنبوب اللهب من جزء رأس - منطقة أولية ومنطقة احتراق وقسم مخرج 10 درجة - منطقة خلط. بعد الدوران 90 درجة ، يدخل الهواء من الضاغط إلى القناة الخارجية بين القشرة ويتحرك في اتجاه الرأس ، ويتدفق إلى أنبوب اللهب من خلال 3 أحزمة حفرة ، ثم ، يدور حول الرأس ، يتحول 180 درجة ويتحرك نحو التوربين ، ويتدفق إلى أنبوب اللهب من خلال 2 فتحة في الحافة الداخلية.

على عكس محركات التوربينات الغازية كبيرة الحجم ، في الحجم الصغير ، نظرًا للحاجة إلى تقليل الوزن ، لا يُنصح بتثبيت نظام تزييت منفصل ، وفي هذه الحالة يتم تشحيم محامل الدوار باستخدام كيروسين الطيران من نظام تزويد الوقود للمحرك ، والذي يتم التخلص منه لاحقًا في فوهة الطائرة. لضمان العمر الافتراضي المقبول وسرعة الدوار ، يصبح من الضروري استبدال المحامل المستخدمة في النموذج التوربيني ضاغط. في الوقت الحاضر ، أحد أكثر الخيارات المقبولة التي تفي بالمتطلبات هو محامل كريات معدنية كاملة من السيراميك ، أي مع عناصر دائرية من السيراميك. لاحظ أيضًا أنه فيما يتعلق بتغييرات تصميم الشاحن التوربيني ، أصبح من الضروري تقليل طول العمود الأولي. كجهاز إخراج ، يتم استخدام فوهة نفاثة دون صوتية مع أنبوب تمديد ، وتصميمه هو أنبوب تمديد ينتهي بفوهة نفاثة غير منظمة. حاليًا ، بناءً على نتائج الحسابات ، تم إنشاء نموذج عمل لمحرك التوربينات الغازية ، وتم الحصول على خصائصه الرئيسية على منصة الاختبار ، وتم وضع برنامج تصحيح ، وتم تحديد خطوات أخرى لإنهاء المحرك.