Після того, як у журналі "Крила Батьківщини" (це було давно) з'явилися креслення ПуВРД конструкції чемпіона світу з швидкісних моделей з таким двигуном Іваннікова, у мене з'явилося пристрасне бажання зробити такий. Щоправда, листового жароміцного заліза в мене не було. Вирішив робити із консервної банки. Намотав зварювальний трансформатор для точкового зварювання, виготовив відповідні електроди і за справу. Токарній та слюсарній справі навчений з юності. Клапанні грати виготовив з дюралю, бак виклеїв зі склотканини, клапана і "ресори" до них зробив з листової пружинної сталі товщиною 0,15 мм. Для охолодження клапанів вирішив зробити бачок під метанол або воду зі своєю розпилювальною трубкою та голкою, що дозує. Запускали (з друзями) двигун у приміщенні слюсарної ділянки. Рев був такий, що хтось із хлопців помітив, як шибки на вікнах прогнулися. Двигун пропрацював менше хвилини,т.к. труба, виготовлена ​​з консервної банки, прогоріла. Але адреналін був. Зараз я можу уявити на фото лише "голову" ПуВРД: бак та клапанні грати у зборі з клапанами.
Після певного часу у мене з'явився невеликий листок жароміцної сталі товщиною 0,15 мм. Я вирішив з нього зварити маленький ПуВРД. Він запускався кілька разів. На моделях не використовувався, хоча за вагою 90гр. давав тягу 600гр. Одного разу він справив "фурор", коли в перерві крайової наради голів комітетів ДТСААФ, для відволікання від нудьги наради, він був запущений за допомогою велосипедного насоса та саморобного високовольтного блоку на канцелярському столі. Смішно було дивитися, як натовп голів, кинувши перекур, кинувся до столу подивитися на "дивину". Іскрова свічка саморобна. Високовольтний блок живився від батареї КБС. Переривання живлення здійснювалося від переривника дзвінкового типу. У блоці використовується бобина запалювання від мотоцикла
.
Є в мене ще один ПуВРД, правда не дороблений, немає дифузора. Може бути дороблю. Особливість цього двигуна та, що на вихлопній трубі є поперечні кільця. Це зроблено для того, щоб трубу не роздуло, т.к. товщина металу 0,15 мм. Представляю кілька фотографій:

:
Зараз ця техніка нагадує мені про добрі колишні часи. Взагалі-ностальгія.

Пілотування літаків стало захопленням, яке об'єднало дорослих та дітей з усього світу. Але з розвитком цієї розваги розвиваються і рушії для міні літаків. Найчисленніший двигун для літаків такого типу є електричний. Але нещодавно на арені двигунів для RC авіамоделей з'явилися реактивні двигуни (РД).

Вони постійно доповнюються різноманітними інноваціями та вигадками конструкторів. Завдання перед ними стоїть досить складне, але можливе. Після створення однієї з перших моделей зменшеного двигуна, яка стала значущою для авіамоделювання, у 1990-х роках багато що змінилося. Перший ТРД був 30 см у довжину, близько 10 см у діаметрі і вагою 1,8 кг, але за десятки років конструкторам вдалося створити більш компактну модель. Якщо ґрунтовно взятися за розгляд їх будови, то можна зменшити складнощів та розглянути варіант створення власного шедевра.

Пристрій РД

Турбореактивні двигуни (ТРД) працюють завдяки розширенню нагрітого газу. Це найефективніші двигуни для авіації, навіть міні, що працюють на вуглецевому паливі. З моменту появи ідеї створення літака без пропелера, ідея турбіни стала розвиватися у всьому суспільстві інженерів та конструкторів. ТРД складається з наступних компонентів:

• Дифузор;
• Колесо турбіни;
• Камера згоряння;
• компресор;
• Статор;
• Конус сопла;
• Напрямний апарат;
• Підшипники;
• Сопло прийому повітря;
• Паливна трубка та багато іншого.

Принцип роботи

В основі будови турбованого двигуна лежить вал, який крутиться за допомогою тяги компресора і нагнітає швидким обертанням повітря, стискаючи його та спрямовуючи зі статора. Потрапивши у більш вільний простір, повітря відразу починає розширюватися, намагаючись отримати звичний тиск, але в камері внутрішнього згоряння він підігрівається паливом, що змушує його розширитися ще сильніше.

Єдиний шлях для виходу повітря під тиском – вийти з крильчатки. З величезною швидкістю він прагне на волю, прямуючи в протилежний від компресора бік, до крильчатки, яка розкручується потужним потоком, і починає швидко обертатися, надаючи тягової сили всьому движку. Частина отриманої енергії починає обертати турбіну, приводячи в дію компресор з більшою силою, а залишковий тиск звільняється через сопло двигуна потужним імпульсом, спрямованим хвостову частину.

Чим більше повітря нагрівається і стискається, тим сильніше тиск, що нагнітається, і температура всередині камер. Вихлопні гази, що утворюються, розкручують крильчатку, обертають вал і дають можливість компресору постійно отримувати свіжі потоки повітря.

Види управління ТРД

Існує три види керування двигуном:

Види двигунів для авіамоделей

Реактивні двигуни на авіамоделі бувають декількох основних типів та двох класів: повітряно-реактивні та ракетні. Деякі з них застаріли, інші надто затратні, але азартні любителі керованих авіамоделей намагаються випробувати новий двигун у дії. З середньою швидкістю польоту в 100 км/год авіамоделі стають цікавішими для глядача і пілота. Найпопулярніші типи двигуна відрізняються для керованих та стендових моделей, в силу різного ККД, ваги та тяги. Усього типів в авіамоделюванні небагато:

• Ракетний;
• Прямоточний повітряно-реактивний (ПРВД);
• Пульсуючий повітряно-реактивний (ПуРВД);
• Турбореактивний (ТРД);

Ракетнийвикористовується тільки на стендових моделях, і досить рідко. Його принцип роботи відрізняється від повітряно-реактивного. Основним параметром тут є питомий імпульс. Популярний через відсутність необхідності взаємодії з киснем та можливості роботи у невагомості.

Прямоточнийспалює повітря з навколишнього середовища, яке всмоктується з вхідного дифузора камеру згоряння. Повітрозабірник у цьому випадку направляє кисень у двигун, який завдяки внутрішній будові змушує нагнітати тиск біля свіжого потоку повітря. Під час роботи повітря підходить до повітрозабірника зі швидкістю польоту, але у вхідному соплі вона різко зменшується в кілька разів. За рахунок замкнутого простору нагнітається тиск, який при змішуванні з паливом виплескує зі зворотного боку вихлоп із величезною швидкістю.

Пульсуючийпрацює ідентично прямоточному, але у разі згоряння палива непостійне, а періодичне. За допомогою клапанів паливо подається лише у необхідні моменти, коли в камері згоряння починає падати тиск. У своїй більшості реактивний пульсуючий двигун здійснює від 180 до 270 циклів упорскування палива за секунду. Для стабілізації стану тиску (3,5 кг/см2) використовується примусова подача повітря за допомогою насосів.

Турбореактивний двигун,пристрій якого ви розглядали вище, має найскромнішу витрату палива, за рахунок чого і цінуються. Єдиним їх мінусів є низьке співвідношення ваги та тяги. Турбінні РД дозволяють розвинути швидкість моделі до 350 км/год, причому холостий хід двигуна тримається на рівні 35 000 оборотів в хвилину.

Технічні характеристики

Важливим параметром, що змушує авіамоделі літати, є потяг. Вона забезпечує хорошу потужність, здатну піднімати у повітря великі вантажі. Тяга у старих та нових двигунів відрізняється, але у моделей, створених за кресленнями 1960-х років, що працюють на сучасному паливі, та модернізованих сучасними пристосуваннями, ККД та потужність суттєво зростають.

Залежно від типу РД характеристики, як і принцип роботи, можуть відрізнятися, але всім їм для запуску необхідно створити оптимальні умови. Запускаються двигуни за допомогою стартера - інших двигунів, переважно електричних, які прикріплюються до валу двигуна перед вхідним дифузором, або запуск відбувається розкручуванням валу за допомогою стиснутого повітря, що подається на крильчатку.

двигуна GR-180

На прикладі даних із технічного паспорта серійного турбореактивного двигуна GR-180можна побачити фактичні характеристики робочої моделі:
Тяга: 180N при 120 000 об/хв, 10N при 25 000 об/хв
Діапазон оборотів: 25 000 - 120 000 об/хв
Температура вихлопного газу:до 750 ° C
Швидкість закінчення реактивного струменя: 1658 км/год
Витрати палива: 585мл/хв (при навантаженні), 120мл/хв (холостий перебіг)
Маса: 1.2кг
Діаметр: 107мм
довжина: 240мм

Використання

Основною сферою застосування була та залишається авіаційна спрямованість. Кількість і розмір різних типів ТРД для літаків приголомшує, але кожен із них особливий і застосовується за необхідності. Навіть в авіамоделях радіокерованих літаківІноді виникають нові турбореактивні системи, які представляються на загальний огляд глядачам виставок і змагань. Увага до використання дозволяє істотно розвивати здібності двигунів, доповнюючи принцип роботи свіжими ідеями.
В останнє десятиліття парашутисти та спортсмени екстремального виду спорту вінгсьют, інтегрують міні ТРД як джерело тягидля польоту із застосуванням костюм-крилоз тканини для вінгсьюта, у цьому випадку двигуни кріпляться до ніг, або жорсткого крила, що одягається як рюкзак на спину, до якого і кріпляться двигуни.
Ще одним перспективним напрямком використання є бойові безпілотники для військових, на даний момент їх активно використовують у армії США.

Найперспективнішим напрямом використання міні ТРД - безпілотники для транспортуваннятоварів між містами та по світу.

Встановлення та підключення

Встановлення реактивного двигуна та його підключення до системи – процес складний. У єдиний ланцюг необхідно підключити паливний насос, перепускні та регулювальні клапани, бак та температурні датчики. В силу впливу високих температур, зазвичай використовуються з'єднання та паливні трубки з вогнетривким покриттям. Закріплюється все саморобними фітингами, паяльником та ущільненнями. Так як трубка може бути за розміром з голівку голки, з'єднання має бути щільним та ізольованим. Неправильне підключення може призвести до руйнування або вибуху двигуна. Принцип з'єднання ланцюга на стендових і літаючих моделях відрізняється і повинен виконуватися згідно з робочими кресленнями.

Переваги та недоліки РД

Переваг у всіх типів реактивних двигунів безліч. Кожен із типів турбін застосовується для певних цілей, яким не страшні його особливості. В авіамоделюванні використання реактивного двигуна відкриває двері у подолання високих швидкостей та можливості маневрування незалежно від багатьох зовнішніх подразників. На відміну від електро- та ДВС реактивні моделі потужніші і дозволяють проводити літаку у повітрі більше часу.
Висновки
Реактивні двигуни для авіамоделей можуть мати різну тягу, масу, структуру та зовнішній вигляд. Для авіамоделізму вони завжди залишаться незамінними через високу продуктивність та можливість застосовувати турбіну з використання різного палива та принципу роботи. Вибираючи певні цілі, конструктор може коригувати номінальну потужність, принцип утворення тяги тощо, застосовуючи різні види турбін до різних моделей. Робота двигуна на згорянні палива та нагнітанні тиску кисню робить його максимально ефективним та економічним від 0,145 кг/л до 0,67 кг/л, чого завжди домагалися авіаконструктори.

То зробити? Купити чи зробити своїми руками

Це питання не просте. Так як турбореактивні двигуни, будь то повномасштабними або зменшеними моделями, але вони технічно складні пристрої. Зробити із завдання не з простих. З іншого боку, міні ТРД виробляють виключно в США або країнах Європи, тому і ціна у них в середньому 3000 доларів, плюс мінус 100 доларів. Так що покупка готового турбореактивного двигуна вам обійдеться з урахуванням пересилання та всіх супутніх патрубків та систем 3500 доларів. Ціну можете самі подивитися, достатньо загуглити «турбореактивний двигун Р180-RX»

Тому в сучасних реаліях краще підійти до цієї справи в такий спосіб, що називається зробити своїми руками. Але це не зовсім правильне трактування, скоріше віддати роботу підрядникам. Двигун складається з механічної та електронної частини. Компоненти для електронної частини двигуна купуємо в Китаї, механічну частину замовляємо у місцевих токарів, але для цього необхідні креслення або 3D моделі і в принципі механічна частина у вас в кишені.

Електронна частина

Контролер підтримки режимів двигуна можна зібрати на Arduino. Для цього потрібен прошитий Arduino чіп, датчики - датчик обертів і датчик температури і виконавчі механізми, заслінка подачі палива, що регулюється електронікою. Чіп можна прошити самому, якщо знаєте мови програмування, або звернутися на форум для ардуїнщиків за послугою.

Механічна частина

З механікою все цікавіше всі запчастини в теорії можуть виготовити токаря і фрезерувальники, проблема вся в тому, що для цього потрібно їх спеціально шукати. Не проблема знайти токаря, який виготовить вал і втулку валу, а ось інше. Найскладніша деталь у виготовленні – це колесо відцентрового компресора. Воно виготовляється або виливкою. або 5 координатному фрезерному верстаті. Найпростіший спосіб отримати крильчатку відцентрового насоса це її купити, як частина для турбонагнітачів ДВС автомобіля. І вже під неї орієнтувати всі інші деталі.

З отриманого e-mail (копія оригіналу):

«Шановний Віталію! Не могли б Ви нітрохи більше розповісти

про модельних ТРД, що це взагалі таке і з чим їх їдять?»

Почнемо з гастрономії, турбіни ні з чим не їдять, ними захоплюються! Або, перефразовуючи Гоголя на сучасний лад: «Ну який авіамоделіст не мріє побудувати реактивний винищувач?!».

Мріє багато хто, але не наважується. Багато нового, ще більше незрозумілого, багато запитань. Часто читаєш у різних форумах, як представники солідних ЛІІ та НДІ з розумним виглядом наганяють страхи та намагаються довести, як це все складно! Важко? Так, можливо, але не неможливо! І доказ тому – сотні саморобних та тисячі промислових зразків мікротурбін для модельізму! Потрібно лише підійти до цього питання філософськи: все геніальне – просто. Тому й написана ця стаття, сподіваючись зменшити страхи, підняти вуаль невідомості і надати вам більше оптимізму!

Що таке турбореактивний двигун?

Турбореактивний двигун (ТРД) або газотурбінний привод заснований на роботі розширення газу. У середині тридцятих років одному розумному англійському інженеру спала на думку ідея створення авіаційного двигуна без пропелера. На ті часи - просто ознака божевілля, але за цим принципом працюють усі сучасні ТРД досі.

На одному кінці валу, що обертається, розташований компресор, який нагнітає і стискає повітря. Вивільняючись зі статора компресора, повітря розширюється, а потім, потрапляючи в камеру згоряння, розігрівається там паливом, що згорає, і розширюється ще сильніше. Так як подітися цьому повітрі більше нікуди, він з величезною швидкістю прагне залишити замкнутий простір, протискаючись при цьому крізь крильчатку турбіни, що знаходиться на іншому кінці валу і обертаючи її. Так як енергії цього розігрітого повітряного струменя набагато більше, ніж потрібно компресору для його роботи, то його залишок вивільняється в соплі двигуна у вигляді потужного імпульсу, спрямованого назад. І чим більше повітря розігрівається в камері згоряння, тим швидше вона прагне її покинути, ще сильніше розганяючи турбіну, а значить і компресор, що знаходиться на іншому кінці валу.

На цьому ж принципі засновані всі турбонагнітач повітря для бензинових і дизельних моторів, як двох, так і чотиритактних. Вихлопними газами розганяється крильчатка турбіни, обертаючи вал, на іншому кінці якого розташована крильчатка компресора, що забезпечує двигун свіжим повітрям.

Принцип роботи – простіше не вигадаєш. Але якби все було так просто!

ТРД можна чітко поділити на три частини.

• А.Ступінь компресора
• Б.Камера згоряння
• Ст.Ступінь турбіни

Потужність турбіни багато в чому залежить від надійності та працездатності її компресора. У принципі бувають три види компресорів:

• А.Аксіальний чи лінійний
• Б.Радіальний чи відцентровий
• Ст.Діагональний

А. Багатоступінчасті лінійні компресоринабули великого поширення лише у сучасних авіаційних та промислових турбінах. Справа в тому, що досягти прийнятних результатів лінійним компресором можна тільки якщо поставити послідовно кілька ступенів стиснення одну за одною, а це сильно ускладнює конструкцію. До того ж, повинен бути виконаний ряд вимог щодо влаштування дифузора та стінок повітряного каналу, щоб уникнути зриву потоку та помпажу. Були спроби створення модельних турбін на цьому принципі, але через складність виготовлення все так і залишилося на стадії дослідів і проб.

Б. Радіальні, або відцентрові компресори. У них повітря розганяється крильчаткою і під дією відцентрових сил компримується - стискається у спрямовувальній системі-статорі. Саме з них розпочинався розвиток перших діючих ТРД.

Простота конструкції, менша схильність до зривів повітряного потоку і порівняно велика віддача всього одного ступеня були перевагами, які раніше штовхали інженерів починати свої розробки саме з цим типом компресорів. В даний час це основний тип компресора в мікротурбінах, але про це пізніше.

В. Діагональний, або змішаний тип компресора, зазвичай одноступеневий, за принципом роботи схожий на радіальний, але зустрічається досить рідко, зазвичай у пристроях турбонаддувів поршневих ДВЗ.

Розвиток ТРД в авіамоделізм

Серед авіамоделістів йде багато суперечок, яка турбіна в авіамоделізмі була першою. Для мене перша авіамодельна турбіна – це американська TJD-76. Вперше я побачив цей апарат у 1973 році, коли два напівп'яні мічмани намагалися підключити газовий балон до круглої штуковини, приблизно 150 мм у діаметрі і 400 мм довгим, прив'язаним звичайним в'язальним дротом до радіокерованого катера, постановнику цілей для морської мети. На запитання: Що це таке? вони відповіли: Це міні мама! Американська… мати її так, не запускається…».

Набагато пізніше я дізнався, що це Міні Мамба, вагою 6,5 кг і з тягою приблизно 240 N при 96000 об/хв. Розроблено вона була ще в 50-х роках як допоміжний двигун для легких планерів та військових дронів. Особливість цієї турбіни у цьому, що у ній використовувався діагональний компресор. Але в авіамоделізм вона широкого застосування так і не знайшла.

Перший «народний» літаючий двигун розробив предок всіх мікротурбін Курт Шреклінг у Німеччині. Почавши більше двадцяти років тому працювати над створенням простого, технологічного та дешевого у виробництві ТРД, він створив кілька зразків, які постійно вдосконалювалися. Повторюючи, доповнюючи та покращуючи його напрацювання, дрібносерійні виробники сформували сучасний вигляд та конструкцію модельного ТРД.

Але повернемося до турбіни Курта Шреклінга. Видатна конструкція з дерев'яною крильчаткою компресора, посиленою вуглеволокном. Кільцева камера згоряння з випарною системою упорскування, де по змійовику довжиною приблизно 1 м подавалося паливо. Саморобне колесо турбіни з 2,5 міліметрової жерсті! При довжині всього 260 мм і діаметрі 110 мм, двигун важив 700 грам і видавав тягу в 30 Ньютон! Це досі найтишніший ТРД у світі. Тому що швидкість залишення газу в соплі двигуна становила лише 200 м/с.

На основі цього двигуна було створено кілька варіантів наборів для самостійного збирання. Найвідомішим став FD-3 австрійської фірми Шнайдер-Санчес.

Ще 10 років тому авіамоделіст стояв перед серйозним вибором – імпелер чи турбіна?

Тягові та розгінні характеристики перших авіамодельних турбін залишали бажати кращого, але мали незрівнянну перевагу перед імпелером - вони не втрачали потягу з наростанням швидкості моделі. Та й звук такого приводу був уже справжнім «турбінним», що одразу дуже оцінили копіїсти, а найбільше публіка, яка неодмінно присутня на всіх польотах. Перші шреклінгські турбіни спокійно піднімали в повітря 5-6 кг ваги моделі. Старт був найбільш критичним моментом, але у повітрі всі інші моделі відходили на другий план!

Авіамодель з мікротурбіною тоді можна було порівняти з автомобілем, що постійно рухається на четвертій передачі: її було важко розігнати, але потім такої моделі не було вже рівних ні серед імпелерів, ні серед пропелерів.

Треба сказати, що теорія та розробки Курта Шреклінга сприяли тому, що розвиток промислових зразків, після видання його книг, пішов шляхом спрощення конструкції та технології двигунів. Що, загалом, і призвело до того, що цей тип двигуна став доступним для великого кола авіамоделістів із середнім розміром гаманця та сімейного бюджету!

Перші зразки серійних авіамодельних турбін були JPX-Т240 французької фірми Vibraye та японська J-450 Sophia Precision. Вони були дуже схожі як по конструкції, так і на вигляд, мали відцентровий ступінь компресора, кільцеву камеру згоряння і радіальний ступінь турбіни. Французька JPX-Т240 працювала на газі та мала вбудований регулятор подачі газу. Вона розвивала потяг до 50 N, при 120.000 оборотах на хвилину, а вага апарата становила 1700 гр. Наступні зразки Т250 і Т260 мали тягу до 60 N. Японська Софія працювала на відміну від француженки на рідкому паливі. У торці її камери згоряння стояла каблучка з розпилювальними форсунками, це була перша промислова турбіна, яка знайшла місце в моїх моделях.

Турбіни ці були дуже надійними та нескладними в експлуатації. Єдиним недоліком були розгінні характеристики. Справа в тому, що радіальний компресор і радіальна турбіна відносно важкі, тобто мають у порівнянні з аксіальними крильчатками велику масу і, отже, більший момент інерції. Тому вони розганялися з малого газу на повний повільно, приблизно 3-4 секунди. Модель реагувала на газ відповідно ще довше, і це треба було враховувати під час польотів.

Насолода була не дешевою, одна Софія коштувала 1995 року 6.600 німецьких марок або 5.800 «вічно зелених президентів». І треба було мати дуже хороші аргументи, щоб довести дружині, що турбіна для моделі набагато важливіше, ніж нова кухня, і що старе сімейне авто може протягнути ще пару років, а ось з турбіною чекати ну ніяк не можна.

Подальшим розвитком цих турбін є турбіна Р-15, що продається фірмою Thunder Tiger.

Відмінність її в тому, що крильчатка турбіни у неї тепер замість радіальної – аксіальна. Але тяга так і залишилася в межах 60 N, тому що вся конструкція, ступінь компресора та камера згоряння залишилися на рівні позавчорашнього дня. Хоча за своєю ціною вона є справжньою альтернативою багатьом іншим зразкам.

У 1991 році два голландці, Бенні ван де Гур і Хан Енніскенс, заснували фірму AMT і в 1994 випустили першу турбіну 70N класу - Pegasus. Турбіна мала радіальний ступінь компресора з крильчаткою від турбонагнітача фірми Garret, 76 мм у діаметрі, а також дуже добре продуману кільцеву камеру згоряння та аксіальний ступінь турбіни.

Після двох років ретельного вивчення робіт Курта Шреклінга та численних експериментів вони досягли оптимальної роботи двигуна, встановили пробним шляхом розміри та форму камери згоряння, та оптимальну конструкцію колеса турбіни. Наприкінці 1994 року на одній із дружніх зустрічей, після польотів, увечері в наметі за келихом пива, Бенні в розмові хитро підморгнув і довірливо повідомив, що наступний серійний зразок Pegasus Mk-3 "дме" вже 10 кг, має максимальні обороти 105.000 і ступінь стиснення 3,5 при витраті повітря 0,28 кг/сек та швидкості виходу газу 360 м/сек. Маса двигуна з усіма агрегатами становила 2300 г, турбіна була 120 мм у діаметрі та 270 мм завдовжки. Тоді ці показники здавалися фантастичними.

По суті, всі сьогоднішні зразки копіюють і повторюють тією чи іншою мірою закладені в цій турбіні агрегати.

У 1995 році, вийшла у світ книга Томаса Кампса "Modellstrahltriebwerk" (Модельний реактивний двигун), з розрахунками (більше запозиченими в скороченій формі з книг К. Шреклінга) і докладними кресленнями турбіни для самостійного виготовлення. З цього моменту монополія фірм-виробників на технологію виготовлення модельних ТРД закінчилася остаточно. Хоча багато дрібних виробників просто бездумно копіюють агрегати турбіни Кампса.

Томас Кампс шляхом експериментів і проб, почавши з турбіни Шреклінга, створив мікротурбіну, в якій об'єднав усі досягнення в цій галузі на той період часу і мимоволі ввів для цих двигунів стандарт. Його турбіна, більш відома як KJ-66 (KampsJetеngine-66mm). 66 мм – діаметр крильчатки компресора. Сьогодні можна побачити різні назви турбін, в яких майже завжди вказано або розмір крильчатки компресора 66, 76, 88, 90 і т.д., або потяг - 70, 80, 90, 100, 120, 160 N.

Десь я прочитав дуже хороше тлумачення величини одного Ньютона: 1 Ньютон – плитка шоколаду 100 грам плюс упаковка до неї. Насправді часто показник у Ньютонах округляють до 100 грамів і умовно визначають тягу двигуна в кілограмах.

Конструкція модельного ТРД

1. Крильчатка компресора (радіальна)
2. Спрямувальна система компресора (статор)
3. Камера згоряння
4. Спрямувальна система турбіни
5. Колесо турбіни (аксіальна)
6. Підшипники
7. Тунель валу
8. Сопло
9. Конус сопла
10. Передня кришка компресора (дифузор)

З чого почати?

Природно, у моделіста відразу виникають питання: З чого почати? Де взяти? Скільки коштує?

1. Почати можна з наборів (Kit-ів). Майже всі виробники на сьогоднішній день пропонують повний асортимент запасних частин і наборів для будівництва турбін. Найпоширенішими є набори, що повторюють KJ-66. Ціни наборів, залежно від комплектації та якості виготовлення, коливаються в межах від 450 до 1800 Євро.
2. Можна купити готову турбіну, якщо по кишені, і ви примудритесь переконати в важливості такої покупки чоловікові, не доводячи справу до розлучення. Ціни на готові двигуни починаються від 1500 Євро для турбін без автостарту.
3. Можна зробити самому. Не скажу що це ідеальний спосіб, він же не завжди найшвидший і найдешевший, як на перший погляд може здатися. Але для саморобів найцікавіший, за умови, що є майстерня, хороша токарно-фрезерна база та прилад для контактного зварювання також є. Найважчим у кустарних умовах виготовлення є центрування валу з колесом компресора та турбіною.

Я починав із самостійної споруди, але на початку 90-х просто не було такого вибору турбін та наборів для їх спорудження як сьогодні, та й зрозуміти роботу та тонкощі такого агрегату зручніше при його самостійному виготовленні.

Ось фотографії самостійно виготовлених частин для авіамодельної турбіни:

Хто хоче ближче ознайомиться з пристроєм і теорією Мікро-ТРД, тому я можу лише порадити такі книги, з кресленнями та розрахунками:

• Kurt Schreckling. Strahlturbine fur Flugmodelle im Selbstbau. ISDN 3-88180-120-0
• Kurt Schreckling. Modellturbinen im Eigenbau. ISDN 3-88180-131-6
• Kurt Schreckling. Turboprop-Triebwerk. ISDN 3-88180-127-8
• Thomas Kamps Modellstrahltriebwerk ISDN 3-88180-071-9

На сьогоднішній день мені відомі наступні фірми, що випускають авіамодельні турбіни, але їх стає все більше і більше: AMT, Artes Jet, Behotec, Digitech Turbines, Funsonic, Frank Turbinen, Jakadofsky, Jet Cat, Jet Central, A. Kittelberger, K. Koch, PST-Jets, RAM, Raketeturbine, Trefz, SimJet, Simon Packham, F.Walluschnig, Wren-Turbines. Усі їх адреси можна знайти в Інтернеті.

Практика використання в авіамоделізмі

Почнемо з того, що турбіна у вас уже є, найпростіша, як їй тепер керувати?

Є кілька способів змусити працювати ваш газотурбінний двигун у моделі, але найкраще спочатку побудувати невеликий випробувальний стенд на кшталт цього:

Ручний старт (Manualstart) - Найпростіший спосіб управління турбіною.

1. Турбіна стисненим повітрям, феном, електричним стартером розганяється до мінімальних робітників 3000 об/хв.
2. У камеру згоряння подається газ, але в свічку розжарювання - напруга, відбувається займання газу й турбіна виходить режим в межах 5000-6000 об/хв. Раніше ми просто підпалювали повітряно-газову суміш біля сопла та полум'я «прострілювало» в камеру згоряння.
3. На робочих оборотах включається регулятор ходу, керуючий оборотами паливного насоса, який подає в камеру згоряння пальне - гас, дизельне паливо або опалювальне масло.
4. При настанні стабільної роботи подача газу припиняється і турбіна працює тільки на рідкому паливі!

Змащення підшипників ведеться зазвичай за допомогою палива, до якого додано турбінне масло, приблизно 5%. Якщо мастильна система підшипників роздільна (з масляним насосом), то живлення насоса краще вмикати перед подачею газу. Вимкнути його краще в останню чергу, але НЕ ЗАБУВАТИ вимкнути! Якщо ви вважаєте, що жінки це слабка стать, то подивіться, на що вони перетворюються побачивши струмені масла, що витікає на оббивку заднього сидіння сімейного автомобіля з сопла моделі.

Недолік цього найпростішого способу управління - практично повна відсутність інформації про роботу двигуна. Для вимірювання температури та обертів потрібні окремі прилади як мінімум електронний термометр і тахометр. Чисто візуально можна лише приблизно визначити температуру, за кольором розжарювання крильчатки турбіни. Центрівку, як у всіх механізмів, що обертаються, перевіряють по поверхні кожуха монетою або нігтем. Прикладаючи ніготь до поверхні турбіни, можна відчути навіть найдрібніші вібрації.

У паспортних даних двигунів завжди даються їхні граничні обороти, наприклад, 120.000 об/хв. Це гранично допустима величина при експлуатації, нехтувати якою не слід! Після того, як у 1996 році у мене розлетівся саморобний агрегат прямо на стенді і колесо турбіни, розірвавши обшивку двигуна, пробило наскрізь 15-ти міліметрову фанерну стінку контейнера, що стоїть за три метри від стенду, я зробив для себе висновок, що без приладів контролю розганяти самопальні турбіни небезпечні для життя! Розрахунки за міцністю показали потім, що частота обертання валу мала лежати не більше 150.000. Отже, краще було обмежити робочі обороти на повному газу до 110.000 – 115.000 об/хв.

Ще один важливий момент. У схему керування паливом ОБОВ'ЯЗКОВОповинен бути включений аварійний вентиль, що закриває, керований через окремий канал! Робиться це для того, щоб у разі вимушеної посадки, морквяно-позапланового приземлення та інших неприємностей припинити подачу палива в двигун, щоб уникнути пожежі.

Start control(Напівавтоматичний старт).

Що б неприємностей, описаних вище, не сталося на полі, де (не дай бог!) ще й глядачі навколо, застосовують досить добре зарекомендував себе Start control. Тут управління стартом - відкриття газу та подачу гасу, стеження за температурою двигуна та оборотами веде електронний блок ECU (E lectronic- U nit- C ontrol) . Місткість для газу, для зручності, вже можна розташувати всередині моделі.

До ECU для цього підключені температурний датчик та датчик оборотів, зазвичай оптичний або магнітний. Крім цього, ECU може давати показання про витрату палива, зберігати параметри останнього старту, показання напруги живлення паливного насоса, напруга акумуляторів і т.д. Все це можна потім переглянути на комп'ютері. Для програмування ECU та зняття накопичених даних служить Manual Terminal (термінал управління).

На сьогоднішній день найбільшого поширення набули два конкуруючі продукти в цій галузі Jet-tronics і ProJet. Якому з них віддати перевагу - вирішує кожен сам, бо важко сперечатися на те, що краще: Мерседес чи БМВ?

Працює все це так:

1. При розкручуванні валу турбіни (стиснене повітря/фен/електростартер) до робочих оборотів ECU автоматично керує подачею газу в камеру згоряння, запаленням та подачею гасу.
2. Під час руху ручки газу на вашому пульті спочатку відбувається автоматичне виведення турбіни на робочий режим з подальшим стеженням за найважливішими параметрами роботи всієї системи, починаючи від напруги акумуляторів до температури двигуна та величини обертів.

Автоматичнийстарт(Automatic start)

Для особливо лінивих процедура запуску спрощена до краю. Запуск турбіни відбувається з пульта управління теж через ECUодним перемикачем. Тут уже не потрібне ні стиснене повітря, ні стартер, ні фен!

1. Ви клацаєте тумблером на пульті радіокерування.
2. Електростартер розкручує вал турбіни до робочих обертів.
3. ECUконтролює старт, запалення та виведення турбіни на робочий режим з подальшим контролем усіх показників.
4. Після вимкнення турбіни ECUще кілька разів автоматично прокручує вал турбіни електростартером для зниження температури двигуна!

Найостаннішим досягненням у сфері автоматичного запуску став Керостарт. Старт на гасі без попереднього прогріву на газі. Поставивши свічку розжарювання іншого типу (більшу та потужну) і мінімально змінивши подачу палива в системі, вдалося повністю відмовитися від газу! Працює така система за принципом автомобільного обігрівача як на «Запорожцях». У Європі поки тільки одна фірма переробляє турбіни з газового на гасовий старт, незалежно від фірми виробника.

Як ви вже помітили, на моїх малюнках у схему включені ще два агрегати, це клапан керування гальмами та клапан керування збиранням шасі. Це не обов'язкові налаштування, але дуже корисні. Справа в тому, що у «звичайних» моделей при посадці пропелер на маленьких оборотах є свого роду гальмом, а у реактивних моделей такого гальма немає. До того ж, у турбіни завжди є залишкова тяга навіть на «холостих» обертах і швидкість посадки у реактивних моделей може бути набагато вищою, ніж у «пропелерних». Тому скоротити пробіжку моделі, особливо на коротких майданчиках, дуже допомагають гальма основних коліс.

Паливна система

Другий дивний атрибут на малюнках – це паливний бак. Нагадує пляшку кока-коли, чи не так? Так воно і є!

Це найдешевший і надійніший бак, за умови, що використовуються багаторазові, товсті пляшки, а не одноразові. Другий важливий пункт, це фільтр на кінці патрубка, що всмоктує. Обов'язковий елемент! Фільтр служить не для того, щоб фільтрувати паливо, а для того, щоб уникнути попадання повітря у паливну систему! Не одну модель було вже втрачено через мимовільне вимкнення турбіни в повітрі! Найкраще зарекомендували себе тут фільтри від мотопил марки Stihl або подібні до них з пористої бронзи. Але підійдуть і звичайні повстяні.

Якщо вже заговорили про паливо, можна відразу додати, що спрага у турбін велика, і споживання палива знаходиться в середньому на рівні 150-250 грамів на хвилину. Найбільша витрата звичайно ж припадає на старт, зате потім важіль газу рідко йде за 1/3 свого становища вперед. З досвіду можна сказати, що за помірному стилі польоту трьох літрів палива цілком вистачає на 15 хв. польотного часу, причому в баках залишається ще запас для пари заходів на посадку.

Саме паливо - зазвичай авіаційний гас, що на заході відомий під назвою Jet A-1.

Можна, звичайно, використовувати дизельне паливо або лампове масло, але деякі турбіни, такі як із сімейства JetCat, переносять його погано. Також ТРД не люблять погано очищене паливо. Недоліком замінників гасу є велика освіта кіптяви. Двигуни доводиться частіше розбирати для чищення та контролю. Є випадки експлуатації турбін на метанолі, але таких ентузіастів я знаю лише двох, вони випускають метанол самі, тому можуть дозволити собі таку розкіш. Від застосування бензину, у будь-якій формі, слід категорично відмовитися, хоч би якими привабливими здавалися ціна та доступність цього палива! Це в прямому значенні гра з вогнем!

Обслуговування та моторесурс

Ось і наступне питання назріло саме собою - обслуговування та ресурс.

Обслуговування більшою мірою полягає у змісті двигуна в чистоті, візуальному контролі та перевірці на вібрацію при старті. Більшість авіамоделістів оснащують турбіни свого роду повітряним фільтром. Звичайне металеве сито перед всмоктуючим дифузором. На мій погляд – невід'ємна частина турбіни.

Двигуни, що містяться в чистоті, зі справною системою мастила підшипників служать безвідмовно по 100 і більше робочих годин. Хоча багато виробників радять після 50 робочих годин надсилати турбіни на контрольне технічне обслуговування, але це більше для очищення совісті.

Перша реактивна модель

Ще коротко про першу модель. Найкраще, щоб це був «тренер»! Сьогодні на ринку безліч турбінних тренерів, більшість із них це моделі з дельтоподібним крилом.

Чому саме дельта? Тому що це дуже стійкі моделі власними силами, а якщо в крилі використаний так званий S-подібний профіль, то і посадкова швидкість і швидкість звалювання мінімальні. Тренер має, так би мовити, літати сам. А ви повинні концентрувати увагу на новому для вас типі двигуна та особливостях управління.

Тренер повинен мати пристойні габарити. Так як швидкості на реактивних моделях в 180-200 км / год - само собою зрозумілі, ваша модель буде дуже швидко видалятися на пристойні відстані. Тому за моделлю має бути забезпечений гарний візуальний контроль. Краще, якщо турбіна на тренері кріпиться відкрито і сидить не дуже високо по відношенню до крила.

Хорошим прикладом, який тренер НЕ ПОВИНЕН бути, є найпоширеніший тренер - Kangaroo. Коли Фірма FiberClassics (сьогодні Composite-ARF) замовляла цю модель, то в основі концепту було закладено насамперед продаж турбін "Софія", і як важливий аргумент для моделістів, що знявши крила з моделі, її можна використовувати як випробувальний стенд. Так, загалом, воно і є, але виробнику хотілося показати турбіну, як на вітрині, тому кріпиться турбіна на своєрідному «подіумі». Але так як вектор тяги виявився прикладений набагато вище за ЦТ моделі, то і сопло турбіни довелося задирати догори. Несучі якості фюзеляжу були майже повністю з'їдені, плюс малий розмах крил, що дало велике навантаження на крило. Від інших запропонованих тоді рішень компонування замовник відмовився. Тільки використання профілю ЦАГІ-8, утиснутого до 5% дало більш-менш прийнятні результати. Хто вже літав на Кенгуру, знає, що ця модель для дуже досвідчених пілотів.

Враховуючи недоліки Кенгуру, було створено спортивний тренер для динамічніших польотів «HotSpot». Цю модель відрізняє продуманіша аеродинаміка, і літає «Вогник» набагато краще.

Подальшим розвитком цих моделей став BlackShark. Він розраховувався на спокійні польоти з великим радіусом розворотів. З можливістю широкого спектру пілотажу, і в той же час, з гарними парними якостями. При виході з ладу турбіни, цю модель можна посадити як планер без нервів.

Як бачите, розвиток тренерів пішов шляхом збільшення розмірів (в розумних межах) і зменшення навантаження на крило!

Так само відмінним тренером може служити австрійський набір із бальзи та пінопласту, Super Reaper. Коштує він 398 євро. У повітрі модель виглядає дуже добре. Ось мій найулюбленіший відеоролик із серії Супер Ріпер: http://www.paf-flugmodelle.de/spunki.wmv

Але чемпіоном за низькою ціною на сьогоднішній день є "Spunkaroo". 249 Євро! Дуже проста конструкція з бальзи, покритої склотканиною. Для керування моделлю в повітрі достатньо лише двох сервомашинок!

Якщо вже зайшла мова про сервомашини, треба відразу сказати, що стандартним трикілограмовим сервам в таких моделях робити нічого! Навантаження на кермо у них величезні, тому ставити треба машинки із зусиллям не менше 8 кг!

Підведемо підсумок

Природно, у кожного свої пріоритети, для когось це ціна, для когось готовий продукт та економія часу.

Найшвидшим способом заволодіти турбіною, це просто її купити! Ціни на сьогоднішній день для готових турбін класу 8 кг тяги з електронікою починаються від 1525 євро. Якщо врахувати, що такий двигун можна відразу без проблем брати в експлуатацію, це зовсім не поганий результат.

Набори, Kit-и. Залежно від комплектації, зазвичай набір із спрямовуючої системи компресора, крильчатки компресора, не просвердленого колеса турбіни та спрямовуючого ступеня турбіни, в середньому коштує 400-450 Євро. До цього треба додати, що решту треба або купувати, або виготовити самому. Плюс електроніка. Кінцева ціна може бути навіть вищою, ніж готова турбіна!

На що треба звернути увагу при купівлі турбіни чи kit-ів – краще, якщо це буде різновид KJ-66. Такі турбіни зарекомендували себе дуже надійні, та й можливості підняття потужності у них ще не вичерпані. Так, часто замінивши камеру згоряння на більш сучасну, або змінивши підшипники і встановивши спрямовуючі системи іншого типу, можна досягти приросту потужності від кількох сотень грам до 2 кг, та й розгінні характеристики часто набагато покращуються. До того ж, цей тип турбін дуже простий в експлуатації та ремонті.

Підіб'ємо підсумок, якого розміру потрібна кишеня для будівництва сучасної реактивної моделі за найнижчими європейськими цінами:

• Турбіна в зборі з електронікою та дрібницями - 1525 Євро
• Тренер з хорошими польотними якостями - 222 Євро
• 2 сервомашинки 8/12 кг - 80 Євро
• Приймач 6 каналів - 80 Євро

Отже, Ваша мрія: близько 1900 Євро або приблизно 2500 зелених президентів!

Визначення та технічний опис.

* - Автоматичний переклад частини книги.

Це curiolls факт, що ви не знайдете термін "турбіна" у більшості книг фізики.

Реактивний струмінь турбіни здійснює осьовий тиск, прискорюючи масу повітря. Коли маси повітря прискорені в потоці, вони створюють тягу. Сили вимірюються в Ньютонах, а не в кілограмах та грамах! Сила 1 Ньютона (позначається буквою N) діє коли маса 1 кг прискорюється або сповільнюється на 1 м\с. Зміна швидкості за проміжок часу визначена як прискорення та вимірюється в м\с.

В енциклопедії в розділі "турбіна" написано: «ПОТУЖНИЙ ДВИГУН, в якому енергія середовища, що рухається
(води, пари, газу) перетворюється на корисну енергію ще одна назва - турбореактивний двигун.
Попередниками були вітряки і водяні колеса, фахівець технічних книг на цю тему пояснював різними турпобіги в деяких деталях відповідно до основним заголовком струменя реактивного двигуна.

У Dubbel по інжинірингу Ви знайдете визначення: "газова турбіна це машина, яка використовує тепло щоб передати механічну енергію (потужність на валу) або тягу (наприклад, авіаційні двигуни)", відповідно, термін газові турбіни є загальним терміном для всіх типів Turbo Jet двигунів.
Реактивні турбіни, а також турбогвинтові двигуни. Усі вони вважаються «газовими турбінами; з авіамодельних систем, таких як JPX. FD. мікро-турбіни.
Turbomin і Pegasus, а також KJ-66, .1-66 і TK-50 двигунів з турбонаддувом feawred в цій книзі, і включаючи
ING будь-який такий тип двигуна, який в даний час або є або ще не придумали. Вони всі "газові турбіни" для створення тяги!

Насправді, альтернативні і більш підходяща назва для таких пристроїв авіамодельних двигунів із турбонадувом струменя повітря. Я віддаю перевагу терміну, який часто використовується фахівцями: «реактивні турбіни, деякі люди називають їх реактивні двигуни.
Як ви можете бачити, ми вже маємо більш ніж достатньо визначення у нашому розпорядженні. Існує не потрібно, щоб вигадати з будь-якими новими визначеннями. На жаль. технічні експерти не завжди говорять мовою, яка логічно правильна і ясна. Звичайно, щоб допомогти розумінню читачів, які не мають спеціальних знань, необхідно завжди вказувати, що саме мається на увазі під словом wrbines. Це креслення турбо-реактивного двигуна.

Невеликий приклад двигун втягує повітря зі швидкістю 0.25 кг/секунду і прискорює його в той же час до швидкості 400 м\с статичний осьовий тиск - 100 N *

Завантажити креслення авіамодельного турбо-реактивного двигуна.

Приклад сторінки із кресленнями.