Доброго дня друзья!
Сегодня в мире авиаперелеты осуществляются на совершенно различных типах воздушных судов. Наиболее видимым различием для пассажиров, которое сразу бросается в глаза является тип используемого двигателя: турбовинтовой(пропеллерный) или турбовентиляторный. В последнее время «наибольшую популярность» приобрели именно турбовентиляторные двигатели, хотя турбовинтовые двигатели всё еще используются на некоторых маршрутах. Многих пассажиров, увидевших при посадке в самолет не привычный для них тип двигателя начинает беспокоить вопрос безопасности и надежности такого вида самолета. Так какой же авиационный двигатель является более безопасным и надежным: турбовинтовой или турбовентиляторный?
Давайте разбираться!
Почему винт (пропеллер)? Причина, по которой турбовинтовые двигатели используются на многих относительно небольших пассажирских самолетах, в основном выполняющих перелеты небольшой дальности, заключается в том, что пропеллеры более эффективны для приведения самолета в движение на более низких скоростях и небольших или средних высотах. В небольших городах аэропорты, как правило, не имеют длинных полос, поэтому винтовые самолеты, имеющие возможность взлета на гораздо более низких скоростях, чем их турбовентиляторные собратья, имеют здесь неоспоримое преимущество.
Сложные условия эксплуатации – это для винта. Расположение двигателей при компоновке самолета также играет роль. Винтовые двигатели, ввиду того, что лопасти винта имеют довольно большой радиус размаха, в основном, располагаются на самолете гораздо выше относительно уровня взлетной полосы, чем турбовентиляторные. Это способствует гораздо меньшему риску попадания в двигатель посторонних предметов, частичек пыли и грязи, которые могут привести к проблемам в работе.
Несомненно, выше у пропеллерного двигателя и устойчивость к попаданию в двигатель случайно пролетающих птиц, так как воздухозаборник двигателя расположен за вращающимся с огромной скоростью винтом, столкновение с которым окажется для птицы фатальным и вряд ли даже её маленькие частички смогут преодолеть эту преграду. В турбовентиляторе же птица прямиком попадает внутрь и "имеет шансы" вывести его из строя.
Скорость полета. Здесь лидируют турбовентиляторы, которые за счет конструктивных особенностей могут обеспечить самолету значительно бОльшую скорость полета по сравнению с винтовыми.
(Кому интересно объяснение этого процесса с точки зрения физики– оно внизу основной части статьи и довольно интересно).
Одинаковый принцип работы. При значительных визуальных отличиях турбовинтовой и турбовентиляторный двигатели – это один и тот же двигатель. Только винт первого на виду, а видоизмененный винт (он же вентилятор) другого – спрятан под кожухом. Они оба используют один и тот же принцип работы – сжатие воздуха, его сгорание в турбине и выброс наружу. Разница лишь в том, что при наличии винта основная задача турбины – передать на него вращательный момент, а при наличии турбовентилятора – не только передать момент на этот вентилятор, но и создать позади себя мощную реактивную струю, создающую дополнительную тягу. Надежность же по сути одинаковых двигателей также одинакова и с точки зрения отказа двигателя турбовентиляторный двигатель с такой же вероятностью выйдет из строя, как и турбовинтовой.
Таким образом, при использовании в обычных условиях городских аэропортов, которые в 99,9% оборудованы асфальтобетонными полосами достаточной длины, системами отпугивания птиц и пр. – абсолютно нет разницы какой тип двигателя использует воздушное судно. Вы можете со спокойным сердцем занять свое место в салоне и наслаждаться безопасным полетом.
Приходилось ли вам сталкиваться с аварийными ситуациями на борту и самолет с каким двигателем на ваш взгляд более безопасный – пишите в комментариях. Ставьте палец вверх, подписывайтесь на канал. Впереди будет еще много интересного!
///Обещанное описание:
Лопасти турбовинтового вентилятора не разгоняют воздух. Они сжимают воздух. Лопасти турбовинтового винта непосредственно разгоняют воздух. Совершенно другая физика.
Рассмотрим воздушный шар. Наполните его воздухом. Затем дайте воздуху выйти. Заправочная горловина становится форсункой, которая разгоняет сжатый воздух. Воздух разгоняет сопло, а не ваши легкие, которые только сжимают воздух. Это как турбовинтовой двигатель. Турбовинтовой вентилятор непрерывно сжимает воздух, но не ускоряет его. Сжатый воздух выпускается через кольцевое сопло. Обратите внимание на это прилагательное: кольцевое. Кольцевая форма означает, что она имеет форму кольца, а “кожух” - это внешняя стенка кольца. Кожух является важной частью сопла, и именно сопло разгоняет сжатый воздух. Но сжатие воздуха по своей сути неэффективно, поскольку воздух нагревается при сжатии, и эта тепловая энергия теряется. Кроме того, между быстро вращающимися лопастями и неподвижным кожухом имеется зазор, что приводит к дополнительным потерям. Кроме того, внутри кожуха имеются различные распорки и другие компоненты, которые приводят к большим потерям. А обшивка кожуха создает некоторое внутреннее и внешнее сопротивление, что приводит к еще большим потерям. И, наконец, кожух добавляет веса, что приводит к еще большим потерям.
Пропеллер турбовинтового двигателя не сжимает воздух, он непосредственно ускоряет его. Таким образом, (по существу) нет потерь на сжатие / нагрев. Кожух не требуется, поэтому нет никаких потерь сопротивления или веса, связанных с отсутствием кожуха (и его несущей конструкции).
Так зачем беспокоиться обо всем этом сжатии и кожухе, если использование пропеллера намного эффективнее? Потому что пропеллеры имеют ограничения скорости, продиктованные физикой. Эффективность пропеллера резко падает, когда кончик пропеллера приближается к 1 маха. А воздушная скорость наконечника винта - это сумма тангенциальной скорости наконечника плюс воздушная скорость самолета в воздухе. Таким образом, пропеллерные самолеты фактически ограничены величиной около 0,6 маха. Другим ограничивающим фактором пропеллера является то, что он не масштабируется намного выше определенной точки. Чем больше у вас мощности, тем больше пропеллера вам нужно, чтобы преобразовать эту мощность в тягу. Но как только вы достигаете определенного размера пропеллера, его увеличение становится более сложным и более ограниченным. Одним из решений является добавление лопастей пропеллера, но это снижает эффективность. Другой способ - “складывать” пропеллеры, помещая один набор лопастей перед другим набором, при этом каждый вращается в противоположных направлениях. Это снова снижает эффективность, а также увеличивает вес и сложность трансмиссии. Пропеллеры в значительной степени достигли своего предела масштабирования вскоре после Второй мировой войны.
Поскольку лопасть турбовинтового вентилятора является компрессором, а не ускорителем, она меньше ограничена по маху, чем пропеллер. Кроме того, если сторона всасывания кожуха спроектирована правильно, она замедлит (и слегка сожмет) воздух, поступающий в воздухозаборник. Таким образом, лопаткам компрессора никогда не приходится сталкиваться с воздействием сверхзвукового воздушного потока. И турбовентиляторы превосходно масштабируются. Теперь у нас есть несколько мощных турбовентиляторных двигателей, и все же мы еще не достигли предела их масштабирования.