Сегодня в комментариях к видео про ВСУ ТА-6 максим у. спросил: "интересно, почему ВСУ — вспомогательную силовую установку — не делают на базе дизель-генератора, например? Посмотришь, так в полёте регулярно возникают проблемы с её запуском".
На самом деле особых проблемы с запуском в полёте нет, они обычно бывают на холодном самолёте, как раз одна из них описана в статье 18, для которой сделано это видео. Но на холодную всё запускается не очень, те же дизели — особенно, у большинства дизелей в цилиндрах стоят специальные свечи накаливания. А в полёте ВСУ, как правило, обогревается воздухом от двигателей, аккумуляторы тоже заряжаются — если она исправна, то какие проблемы с запуском?
ВСУ даёт электроэнергию, часто — воздух для запуска двигателей, работы турбонасосов гидросистем и системы кондиционирования, о работе которой можно почитать в статье «Весь воздух выйдет и мы задохнёмся!» Чисто «электрический» турбоагрегат стоит, например, на Ил-18, на Ми-6/Ми-10 — на современных ЛА это уже редкость.
Итак, почему ГТД, а не «поршня́»? Сперва кратко, ниже будет подробно.
1. Массогабариты. Не секрет, почему средние и тяжёлые самолёты (да и некоторые лёгкие типа L-410 или Сессны 208) уносят в небо именно «турбины ». Они в разы легче поршневых двигателей, причём иногда это используется на других видах транспорта — на морском и даже железнодорожном. Отвлечёмся от самолётов, поймаем бриз!
Не забывайте, что турбина — лишь часть газотурбинного двигателя, называть ГТД турбиной — как называть системный блок процессором или монитор звать дисплеем. Поэтому у меня это слово взято в кавычки там, где надо.
Скажем, на фрегатах проекта 1155 стоят специальные морские ГТД типа ДО90. Мощность — 20 тысяч лошадиных сил, масса — 11,5 тонн. А тепловозный дизель 10Д100 (о нём рассказано в ТЭД-16), стоящий в других модификациях на некоторых кораблях и судах — это 3000 л. с. при массе 16,9 т! 0,58 кг на лошадиную силу против 5,63 — у «турбины» удельная масса на порядок ниже.
2. Топливо. Газотурбинные «пепелацы» заправляют керосином ТС-1, он же по-заграничному Jet A. Дизели едят дизельное топливо, несколько более тяжёлое и дорогое — скажем, на январь-2022 в Самаре тонна керосина стоит порядка 52 тысяч рублей, тонна «соляры» — около 60 тысяч. Плюс дизельное надо заправлять отдельно, хранить на борту отдельно, топливные системы не объединишь — это тоже сложности в обслуживании и в полёте.
Представьте — самолёт «на лампочках» (с горящими табло аварийного остатка топлива) тянет до запасного аэродрома, топливо на борту есть — но это «соляра», в движки её пустить нельзя. Вернее, можно, но они не сертифицированы для работы на ДТ — значит, могут потухнуть. Делать сертификацию для работы на ДТ — огромные деньги, а без «бумажки» никто подачу дизтоплива в ГТД делать не будет. В общем, вы поняли.
А дизель тем более не умеет работать на керосине — позадирает работающие возвратно-поступательно плунжерные па́ры. Из известных мне дизельных грузовиков по паспорту пить керосин может лишь КрАЗ-255, почему военные и тягают ими аэродромные топливозаправщики, но на что способен его дизель ЯМЗ-238? 240 «лошадей» при массе почти 1,4 т — 5,8 кг/л. с.
Впрочем, есть высокофорсированные авиационные дизели, работающие на керосине, про один из которых подсказал Skymadman. Austro Engine AE 300, стоящий на Diamond DA42, имеет удельную массу порядка 1 кг/л. с — массу около 180 кг и мощность 168 л. с. Но это, опять же, чисто двигатель — к нему нужны компрессор и мощный генератор. ГТД в любом случае будет в выигрыше.
С топливом ясно, вот мы плавно вернулись к массогабаритам.
Отвлекусь от привычного Ту-154, разберёмся с системой запуска, например, Ту-22М2 — благо она похожа. Эта модификация «бэкфайра», в отличие от М3, уже не летает и рассекречена, ВСУ на этом семействе — привычная уже вам ТА-шестая, рассмотренная в статье 18.
На М2 стоят двигатели НК-22, они рассекречены вместе с самим самолётом, на М3 стоят другие. Гражданская версия НК-22 зовётся НК-144, на этот мотор можно посмотреть в статье 13 и статье 15. Снаружи различить М2 и М3 сбоку или спереди очень просто — у «двойки» воздухозаборники срезаны с боков, как у Су-24 или МиГ-23, у «тройки» — снизу, как у МиГ-25 и МиГ-31, выглядят напористей:
Достаём с полки мрачную книгу по двигателю НК-22 с зарисованной рукой секретной части надписью «СЕКРЕТНО » в верхнем правом углу...
Печать подтверждает — «мин нет»!
Параграф о стартёре говорит: он ест воздух с температурой 460 °К (187 °С) и давлением 4 кгс/см² по одному килограмму в секунду:
При 460 °К воздух имеет при нормальном давлении плотность 0,7678 кг/м³, при 0,4 МПа будет 3,07 кг/м³. Стало быть, 1 кг/с — 326 литров воздуха в секунду. При давлении, повторюсь, 4 атмосферы. Какой «сухопутный» компрессор может столько качать?
Например, локомотивный КТ-6/КТ-7, немного засветившийся в статьях ТЭД-8 и ТЭД-16, при давлении около 8 кгс/см² и 850 об/мин подаёт 5,3 м³/мин. В минуту! В секунду 0,09 м³, при давлении 4 кило будет 180 литров — всё равно вдвое меньше, чем надо. И это только компрессор, без двигателя, а он весит 600 кг — против 250 кг у ТА-6, которая сразу и двигатель, и компрессор, и электрогенератор.
Не забыли, что малышка ВСУ ещё и отдаёт 40 киловатт электроэнергии? Впрочем, это компрессор поршневой, а можно использовать винтовой или динамический (лопаточный), и исполнен он по-локомотивному — тяжёлый.
Наконец — что значит для самолёта лишний килограмм массы двигателя? Увеличение массы ВСУ с 0,24 т до 2 т не означает, что он потяжелеет на 1,76 т. Вес развалившейся в хвосте ВСУ надо передать по фюзеляжу на центроплан (что такое центроплан — можно посмотреть, например, в статье 9), центроплан должен его передать на шасси на земле и на консоли крыла в полёте.
Для наглядности сравним по маршевым двигателям, и мой любимый пример — одинаковые по пассажировместимости Боинг 737 и Ту-154. Первый при двух двигателях на крыльях весит 38 тонн, второй при трёх на хвосте — 51 тонну. Ладно, 2,5 тонны одного двигателя отбросим — всё равно получается разница около 10 тонн.
Это лишний алюминий передаёт вес и тягу двигателей из хвоста на крыло. Есть ещё масса нюансов, но их обсудим в «Тушкиных...» Виси боковые двигатели на крыльях — «туполь» бы полегчал тонн на пять. Так что лишний центнер массы ВСУ — минус один ряд кресел.
Короче говоря, большая авиация — пока вотчина газотурбинных двигателей.
Оглавление цикла «Тушкины потроха»
Оглавление цикла «Труженик электродвигатель»
