Ученые во многих странах считают что винтовые двигатели более экономичные
11.7.3 Translate into English. Complex OBJECT or SUBJECT only.
Считалось, что дирижабли медленные и ненадежные. Мы находим (to find) данную возможность очень благоприятной. Оказалось, что свойства материалов, полученных в космосе, были лучше чем у материалов созданных на Земле. Мы знали, что новый блок будет доставлен вскоре. Конструкторы ожидали, что новая модель будет испытана на следующей неделе. Они обнаружили, что керамическое соединение становится сверхпроводником при температуре 23 К. Известно, что он хороший инженер. Ученые во многих странах считают, что винтовые двигатели более экономичные.
Итоговый тест 2020 по 11 и 12 уроку
Define the grammar construction: A telephone set is a device to reproduce sounds. The system is considered to meet the increasing demand for air travel. The optical equivalent of a transistor is reported to have been produced. The substance is certain to have melted. Sound proves to travel through solid substances as well.
Translate the sentence using Complex Object or Subject: Ученые во многих странах считают, что винтовые двигатели более экономичные. Вероятно, что сверхпроводники найдут применение в будущем. Оказалось, что свойства материалов, полученных в космосе, были лучше чем у материалов созданных на Земле. Мы знаем что винтовые самолеты летают медленнее чем реактивные. Оказалось, что результаты лабораторных исследований очень полезны.
Open the brackets using right form of Subjunctive Mood: I wish when a boy I Ответ had studied French instead English. (to study) It is recommended that a text Ответ be read before you translate it. (to read) It’s essential that you Ответ use every opportunity of practicing your spoken English. (to use) All kinds of safety devices for motor car are being developed lest accidents Ответ should occur (to occur). It is unbelievable that yesterday they Ответ should have walked this distance in such a short time. (to walk)
Choose the correct word: The absence of convection allows molten metals to be ____ more thoroughly on orbit. At temperatures just ____ the transition temperature, the heat capacity is larger than in the normal state. Resupply and ____________ flights by shuttles are routine. The station is _____ at an orbit between 278km and 460km altitude, and travels at an average speed of 27,743.8km/h. Typical missions of a new system might ____ the assembly of space structures. Critics of the ISS contend that the time and money spent on the ISS could be better spent on other projects — whether they are robotic spacecraft missions, space exploration, _____ of problems on Earth, or just tax savings.
Complete the sentence using wordformation. Nobody knows how such materials can Ответ behave in space. (BEHAVIOUR) One of the most important for hypersonic craft is a sophisticated cooling system lest extreme temperatures should destroy the craft. (REQUIRE) Some metals and glasses to be cooled down to the point of in space can be brought back to Earth.(SOLID) Research and technology should provide the Ответ basis for a better life. (BASE) It seems to be an interesting . (COMPARE) The living accommodation of the Shuttle is comfortable. (relative)
Fill in gaps. 2 words are extra The mechanical properties of semiconductors vary greatly. However, in hardness , brittleness (хрупкость) and fracture strength , semiconducting crystals resemble insulating crystals more they do metals. Besides their electric properties, superconductors vary in such physical qualities as magnetisim, specific heat and thermal conductivity .
Fill in gaps. 2 words are extra A semiconductor is often defined as an electric conductor that has a conductivity intermediate between that of an insulator and that of metal. Semiconductors are widely used in electronics . They challenge vacuum tubes in many applications in the electronic industry.
Fill in gaps. 2 words are extra Observation of the Earth from orbit is expected to help the study of long changes in the environment. Many foreign cosmonauts were involved in carrying out a lot of scientific experiments and conducting researches in orbit.
Описать технический прогресс. Кто придумал теорию для двигателя внутреннего сгорания
Развитые страны одна за другой отказываются от автомобилей с двигателями внутреннего сгорания (ДВС), поскольку они вредят экологии. Но для своего времени ДВС был настоящим чудом инженерной мысли. Хотя бы потому, что много лет никто не мог объяснить, как он работает. Сделать это удалось российскому ученому, о котором рассказывает новый текст серии «Кто придумал»
Золотой век русской поэзии — девятнадцатое столетие — в научно-популярной литературе принято называть веком господства паровых двигателей. И, как ни удивительно, оба эти определения встречаются в биографиях Александра Пушкина.
В 1836 году знаменитый поэт начал выпускать журнал «Современник». Активнее других Пушкину помогал Николай Гоголь — он писал блистательные литературные рецензии, где под видом критики книг иносказательно ругал общественный порядок. Когда стало ясно, что одни только гоголевские заметки коммерческого успеха журналу не принесут, издатель стал искать новые темы для публикаций.
Как раз в это время в Европе началось массовое производство транспортных средств, работающих на паровой тяге. Пушкина впечатлили западные публикации о паровых машинах. Поэт полагал, что интеллектуальную аудиторию его журнала заинтересует заграничное чудо техники, поэтому в конце 1836 года попросил написать такой текст своего приятеля Петра Козловского. Тот сначала долго отказывался, объясняя, что «Современник» слишком «легкий» для подобных тем, а после просто тянул со сдачей текста.
«Именно в последний разговор мой с Пушкиным 26 января (на бале у графини Разумовской) просил он меня написать к князю Козловскому и напомнить ему об обещанной статье для “Современника”, — вспоминал позже друг Пушкина Петр Вяземский. — Принимая поручение, мог ли я предвидеть, что роковой жребий, постигнувший его на другой день, был уже непреложно отмечен в судьбе и что несколько часов после увижу Пушкина на одре смерти и услышу последнее его дружеское прощание».
29 января 1937-го знаменитый поэт умер от раны, полученной на дуэли с Дантесом. Осенью того же года Козловский, «не противясь загробному голосу», все-таки написал в «Современник» статью о паровых машинах. После этого о них заговорили за пределами российского научного сообщества.
Впрочем, вряд ли в петербургских салонах стали обсуждать проблемы, занимавшие умы ученых. Для сжигания топлива в паровых машинах требовалась громоздкая «внешняя архитектура»: помимо основной части конструкции — соединенных цилиндра и поршня — для работы на паровой тяге были нужны котлы, конденсаторы, насосы и водяные резервуары. Изобретатели середины XIX века пытались придумать, как сделать инженерную систему более компактной. Со временем эту задачу решили (правда, стоить двигатели стали дороже), но оставалась другая: эффективность преобразования энергии (КПД) в паровых двигателях составляла всего лишь 1–8%.
Ситуация изменилась в конце столетия. Ученые сразу в нескольких странах практически одновременно, как это иногда бывает, изобрели двигатели внутреннего сгорания, которые оказались эффективнее и удобнее паровых. Работали и работают ДВС за счет преобразования химической энергии топлива в механическую: сжигая горючее — бензин или дизельное топливо, — двигатель преобразует энергию во вращательное движение, за счет которого крутятся колеса или лопасти. Попросту говоря, воздух как бы втягивается в двигатель с одной стороны, воспламеняется (это и называется внутренним сгоранием), а «отработанный» — выхлопной — газ вытесняется, приводя машину в движение.
ДВС появился как результат многих экспериментов. Теоретически принцип его действия разработчики не описывали, что мешало совершенствовать конструкцию. Но даже до улучшений КПД ДВС составлял около 15% — и за счет этого он быстро стал конкурентом парового двигателя. Уже к концу XIX века двигатель внутреннего сгорания пустили в массовое производство и стали использовать в транспорте.
Первый собранный в России автомобиль с ДВС был представлен в 1896 году на Всероссийской промышленной и художественной выставке в Нижнем Новгороде. Там его увидел Николай II, который, впрочем, большого интереса к новинке не проявил. Газета «Нижегородский листок» писала: «Осмотрев кустарный отдел, их Императорские Величества прошли в отдел экипажного дела… После обзора этого отдела был демонстрирован первый русский бензиномотор». Других подробностей в тексте не приводилось. Кстати, постоянным сотрудником «Нижегородского листка» был Максим Горький. Свидетельств того, что именно он — автор этой заметки, нет. Однако известно, что писатель был на упомянутой выставке в Нижнем Новгороде. И что Горький, как в свое время Пушкин, восхищался техническим прогрессом, любил писать, как мы бы сегодня сказали, «производственные репортажи» и точно знал о двигателе внутреннего сгорания, поскольку позже упоминал его в своих заметках и эссе. Массовые издания о ДВС в то время не рассказывали, зато в специализированных научных статьи о них встречались часто. Впрочем, формул и теоретических расчетов работы двигателя внутреннего сгорания тогда все еще не было.
В начале XX века это упущение исправил ученый Василий Гриневецкий.
«Поменьше теоретизируйте, побольше конструируйте!»
Василий Гриневецкий с детства увлекался наукой. Никаких проблем с доступом к образованию у мальчика из обеспеченной дворянской семьи не было. Он с легкостью поступил в Императорское московское техническое училище (ИМТУ, сейчас — МГТУ имени Баумана), одно из самых престижных учебных заведений Российской империи конца XIX века. В 1896 году Гриневецкий окончил ИМТУ и остался работать там преподавателем на механическом отделении. Уже через несколько лет он стал профессором на кафедре прикладной механики и машиностроения. Из немногочисленных биографических заметок о его жизни ясно, что работу свою он любил и подходил к обучению студентов творчески, стараясь строить уроки так, чтобы ученики получали не только фундаментальные знания, но и практическую подготовку. Одновременно профессор продолжал научную деятельность. И там он тоже старался придерживаться своего главного убеждения: не отделять теорию от практики.
В начале XX века Гриневецкий стал изучать двигатели внутреннего сгорания, полагая, что за ними будущее. В 1906 году он запатентовал ДВС «транспортного типа», который предполагал использовать в тепловозах. Первый «двигатель Гриневецкого» на Путиловском заводе в Санкт-Петербурге изготовили в 1908-м. Испытания устройства прошли успешно — предстояла «доводка» двигателя под использование в пассажирском тепловозе. Этим занялся ученик Гриневецкого Борис Ошурков, однако планы разрушила Гражданская война. По некоторым данным, после войны к работе над двигателем хотели вернуться, но само устройство потеряли. Видимо, именно поэтому Гриневецкий прославился не как практик, а как теоретик.
В 1907 году под его редакцией вышло первое издание труда немецкого ученого Гуго Гюльднера «Газовые, нефтяные и прочие двигатели». Оригинальный текст предварял эпиграф: «Поменьше теоретизируйте, побольше конструируйте!» Гриневецкий с этой идеей был не согласен, но из уважения к немецкому коллеге эпиграф сохранил. Однако дополнил издание приложением «Тепловой расчет рабочего процесса», которое, как теоретический труд, с подходом Гюльднера конфликтовало. Опередив европейских ученых примерно на 20 лет, Гриневецкий описал принцип работы ДВС: его метод теплового расчета помогал понять, как работающие на ДВС машины приходили в движение.
Главное дело Гриневецкого
После публикации приложения к книге Гюльднера Гриневецкий начал читать лекции о двигателях внутреннего сгорания. Их, в числе прочих, слушали студенты Евгений Мазинг и Николай Брилинг. Позже они усовершенствовали метод учителя: именно их формулы использовались для расчета работы ДВС вплоть до появления ЭВМ и персональных компьютеров.
В 1914 году Гриневецкий стал ректором ИМТУ. На этой должности он полностью перестроил процесс обучения студентов. «Развитие инженерного образования должно идти в двух направлениях, — писал ученый. — С одной стороны, должна расти специализация преподавания, с другой — должно усиливаться взаимодействие и тесное сотрудничество разных специальностей. Единственно школа политехнического типа при достаточно гибкой организации может удовлетворять обоим направлениям».
К окончанию учебы выпускники должны были представить «серьезную работу», например продемонстрировать конструкторскую разработку двигателя, электроустановки и газогенератора с подробными теоретическими выкладками. Сделать это, прогуливая лекции или не проходя заводскую практику, было невозможно. В итоге выпускники приходили в профессию и с теоретическими, и с практическими знаниями. Этого было достаточно для начала успешной научной карьеры — такой, какой мог похвастаться сам ректор.
Об эффективности работы учителя говорят успехи его учеников. Подход Гриневецкого действительно работал, что подтверждают известные на весь мир фамилии выпускников «перестроенного» им учебного заведения. Среди них — спроектировавший более 100 типов самолетов Андрей Туполев, один из пионеров советской сверхзвуковой авиации Павел Сухой, создатель первого в СССР самолета, достигшего скорости звука, Сергей Лавочкин и многие другие.
Хотя известность в России и мире Василию Гриневецкому принесла теория для ДВС, сам ученый своей главной заслугой считал образовательные реформы, которые ему удалось развернуть в ИМТУ.
Автор: Ольга Обыденская
В иллюстрациях использованы фото: Kirn Vintage Stock / Corbis via Getty Images; SSPL / Getty Images; Lambert / Getty Images; ullstein bild via Getty Images; Photo12 / Universal Images Group via Getty Images; Wikipedia / CC0
Сравнение поршневых и турбовинтовых двигателей
Попов, М. В. Сравнение поршневых и турбовинтовых двигателей / М. В. Попов. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2021. — № 33 (375). — С. 16-18. — URL: https://moluch.ru/archive/375/83563/ (дата обращения: 06.09.2023).
В статье рассмотрены поршневые и турбовинтовые двигатели, их преимущества и недостатки, а также их сравнение.
Ключевые слова: поршневой двигатель, турбовинтовой двигатель, сравнение двигателей.
Поршневой авиационный двигатель — это двигатель внутреннего сгорания, в котором тепловая энергия расширяющихся в результате горения топлива газов внутри цилиндров приводит в движение поршни, которые в группе вращают вал и вместе с ним винт. Такой двигатель является одним из вариантов классического поршневого двигателя, привычного для большинства современных транспортных средств — такие стоят под капотом большинства автомобилей.
Турбовинтовой авиационный двигатель является представителем семейства газотурбинных двигателей, в число которых входят и наиболее распространенные в современной большой гражданской и военной авиации реактивные двигатели. В реактивном двигателе воздух всасывается, сжимается несколькими рядами вентиляторов в компрессоре, а потом смешивается с топливом, воспламеняется и выбрасывается назад с огромной скоростью, попутно вращая вал и вместе с ним турбину и компрессор. В отличие от реактивных двигателей, тянущих самолет вперед за счет выброса газа на огромной скорости, турбовинтовые двигатели используют этот принцип лишь частично. Основным для них является именно вращение вала — он обеспечивает не только работу компрессора, но и приводит в движение большой винт, который в данном случае и является основным движителем для самолета в полете.
Поршневые и турбовинтовые двигатели по принципу работы совершенно разные, а общая черта у них всего одна — большой винт, который они вращают. Различия принципов работы двигателей вносят огромное количество нюансов во все аспекты работы от производства и обслуживания до характеристик и эксплуатации [1].
Стоимость самолетов с поршневыми двигателями меньше, чем с турбовинтовыми. На первый взгляд турбовинтовые двигатели имеют достаточно простую общую конструкцию: компрессор, турбина, камера сгорания — это может привести к выводу, что они должны быть дешевле поршневых двигателей, в которых большое количество механизмов. Однако газотурбинные силовые установки создают внутри себя среду с огромными давлением, температурой и скоростями, поэтому все их элементы выполняются из очень сложных материалов и сплавов с максимальным качеством изготовления на всех этапах, а это очень дорого. Большое же количество механизмов в поршневом двигателе компенсируется менее жесткими требованиями к производству и материалам, а массовость многих элементов, часто применяемых помимо авиации, также снижает себестоимость. Цена многих поршневых авиадвигателей около 100 тысяч долларов, а даже близкие им турбовинтовые двигатели превышают эту стоимость в несколько раз и могут стоить больше миллиона. Значительная часть малой авиации — это достаточно бюджетная техника, которая не может позволить себе излишеств, поэтому на них устанавливают преимущественно поршневые двигатели.
Турбовинтовые двигатели надежнее поршневых. При всей дороговизне материалов и изготовления, общая конструкция остается простой. В нормальном режиме работы все элементы имеют достаточно стабильную динамику, в основном вращение с постоянной скоростью, к тому же большая часть деталей не вступает друг с другом в динамический контакт, сопровождающийся трением, при хорошем балансе даже особых вибраций не будет [2]. Все это очень хорошо сказывается на надежности и долговечности. По ресурсу турбовинтовой двигатель значительно превосходит поршневой и имеет многократно большие межремонтные периоды, его можно эксплуатировать очень активно и долго, что очень важно в коммерческих перевозках, когда самолеты проводят в небе много часов ежедневно.
Но очень важный нюанс эксплуатации происходит из высокой энергетики процессов внутри турбовинтового двигателя. Он весьма требователен к условиям работы и имеет строгие ограничения, поэтому многие аппараты с турбовинтовыми двигателями оснащаются различной автоматикой [3]. Компьютер берет на себя мониторинг и регулирование двигателя в пределах допустимых параметров, а также повышает безопасность и упрощает работу пилотам. Но FADEC сложная и дорогая система, прилично увеличивающая стоимость самолета. Ремонт турбовинтовых двигателей стоит дорого, из-за сложности и точности изготовления двигателей для их ремонта требуется квалифицированный персонал, специальное оборудование и запчасти. Даже незначительные дефекты могут стать причиной аварии. В полевых условиях зачастую проще полностью заменить двигатель и отправить его на ремонт, чем пытаться починить на месте.
В состав поршневых двигателей входит довольно большое количество механизмов, а чем больше механизмов, тем выше вероятность, что какой-то из них рано или поздно начнет давать сбои. К тому же наличие постоянного поступательно-возвратного движения поршней, сменяющееся нагрузкой и вибрациями, уменьшают ресурс двигателя. Однако преимуществом поршневого двигателя являются меньшие риски для полета в случае отказов. Главным плюсом поршневого двигателя является его высокая ремонтопригодность. Многие элементы силовой установки куда более лояльны к работающим с ними механиком, и, хоть и требуют к себе уважительного отношения, все же допускают простой ремонт.
Чем выше над землей, тем меньше плотность воздуха. Ниже всех летают поршневые самолеты. На небольших высотах, до 4 километров, поршневые двигатели демонстрируют свои лучшие качества, а вот если подниматься выше, начинаются проблемы — плотность воздуха оказывается слишком низкой, мощность падает, а поступающая в цилиндры топливо-воздушная смесь становится несбалансированной. В турбовинтовом двигателе воздух, поступающий в турбину, имеет значительно повышенное давление, так как проходит через компрессор. Так что высота полетов турбовинтовых аппаратов обычно прилично превосходит поршневые. Оптимальные высоты, на которых турбовинтовые двигатели демонстрируют свои лучшие показатели, находятся на отметках от 4 до 7 километров.
Авиационные поршневые двигатели большой мощности сейчас не производятся. С появлением турбовинтовых и реактивных двигателей это стало бессмысленно. С другой стороны, если мощность не очень большая и составляет всего несколько сотен лошадиных сил, фактор сложности и массы становится не столь критичен. При малой потребной мощности поршневые двигатели экономичнее, дешевле и проще в обслуживании, но с увеличением мощности они становятся слишком сложными, тяжелыми и ненадежными. Тут уже лучше себя показывает турбовинтовой двигатель с его компактностью, надежностью и отличной удельной мощностью.
Скорость полета для самолетов в значительной степени зависит от двух противостоящих друг другу факторов: тяги двигателя и сопротивления воздуха. Если от самолета требуется большая скорость полета, ему необходимо иметь большую мощность силовой установки, а также летать как можно выше. В этом случае выигрывает турбовинтовая силовая установка — она может работать на больших высотах, а большая удельная мощность обеспечит лучшую тягу. Для турбовинтовых самолетов средняя скорость 500–600 км/ч, но со снижением скорости полета преимущества турбовинтовых двигателей нивелируются. Если летать максимально быстро, лучше использовать турбовинтовые самолеты, но на малых скоростях до 200–300 км/ч намного лучше себя проявляют поршневые двигатели — их мощности еще достаточно, а экономичность лучше.
Одним из преимуществ турбовинтового двигателя является то, что он генерирует огромное количество нагретого воздуха, часть которого можно использовать для обеспечения вторичных функций самолета, например, защиты от обледенения или поддержания давления в кабине и в системе кондиционирования. А поршневые двигатели порой сами нуждаются в подогреве. В некоторых условиях при температурах окружающей среды, близких к нулевым, и высокой влажности на входном тракте топливной автоматики может возникать обледенение, способное вызвать перебои в работе двигателя.
Важной характеристикой двигателей является скорость их реакции на изменение режима, задаваемого пилотом. Если поршневой двигатель реагирует почти сразу, то газотурбинным двигателям, ввиду некоторой инертности вращающихся механизмов, нужно некоторое время на выход на нужный режим. На современных двигателях это время измеряется в секундах, но порой эти секунды важны, например, при разбеге перед взлетом поршневой самолет разгонится быстрее, а близкому ему турбовинтовому самолету потребуется полоса чуть длиннее.
Также есть нюансы, касающиеся винта. Воздушные винты могут иметь механизмы изменения шага, когда лопасть может поворачивать вокруг своей оси и корректировать тягу без изменения скорости вращения. Кроме того, лопасть можно вообще развернуть, и винт будет не тянуть самолет вперед, а толкать назад подобно реверсу. Проблема в том, что на поршневых двигателях сложный по динамике механизм повышает риски повреждений. Если при развороте лопастей сопротивление возрастет слишком резко, это может привести к заклиниванию механизма. В это же время благодаря простой динамике в турбовинтовом двигателе подобное сопротивление приведет только к снижению оборотов вала.
Поршневые авиационные двигатели считаются самыми экономичными, и работают они на бензине. Но используется не обычный бензин, а его более специальные варианты, в состав которых входят дополнительные примеси. Авиационный бензин более эффективен, но имеет и недостатки, среди которых определенные экологические нюансы и деньги — он дороже обычного бензина. Турбовинтовые двигатели потребляют больше топлива, и потребляют они уже не бензин, а авиационный керосин, но керосин зачастую дешевле авиационного бензина.
Авиация, как и любая другая промышленная область, является вечной борьбой технологий и компромиссов. Каждый самолет — это сложный набор задач и решений для них. И одна из этих задач — выбор двигателя. Этот выбор зависит от конкретных задач, условий эксплуатации самолета, предполагаемого бюджета.