Slide thuyết trình phụ gia sản phẩm dầu mỏ : Động cơ turbin hàng không

Động cơ Turbine
Hàng Không
SVTH

: Lê Ngọc Sơn

GVHD : PGS.TS Văn Đình Sơn Thọ
Học phần: Phụ gia sản phẩm dầu mỏ

1


Máy bay của Anh em nhà Wright bay biểu diễn cho quân đội Hoa Kỳ 1908 tại Fort
Myer

Động cơ máy bay của Anh em nhà Wright


Giới thiệu


Vào cuối thế chiến II, động cơ pistong cho máy bay đã phát triển hoàn thiện, ưu điểm của động cơ pistong rất khỏe nhưng tốc độ cánh quạt không lớn chỉ đủ để nâng
máy bay nhỏ và nhẹ, động cơ cũng khá nặng và khá cồng kềnh. Việc giới thiệu động cơ tuabin khí với những ưu điểm nổi bật như công suất cực mạnh với kích thước
nhỏ gọn, đã tạo ra một bước đột phá mới cho ngành hàng không.

Turbine

•

Là một động cơ chuyển đổi động năng của luồng chất dịch chuyển thành cơ năng bằng cách làm quay rotor kết nối với một thiết làm việc hữu ích. Chất dịch chuyển
có thể là nước, hơi nước, không khí, hoặc khí nóng.

•

Từ thế kỷ 19, hai kỹ sư người Anh Sir Charles Parsons và kỹ sư người Thụy Sĩ Gustaf de Laval đã phát minh ra turbine hơi nước và được sử dụng chủ yếu để sản xuất
điện năng.

•

Động cơ turbine khí được phát triển trong suốt thế kỉ 20 cho đến hiện tại vẫn không ngừng
cải tiến với những ưu điểm vượt trội và được sử dụng rộng rãi trong các máy bay chiến đấu, máy bay dân sự và trực thăng.

2


Nguyên lý hoạt động
Động cơ turbine khí

Tuân theo định luật III Newton:
Đốt không khí áp suất cao cùng với nhiên liệu trong không gian hẹp
tạo ra dòng khí giãn nở đột ngột phụt mạnh về phía sau tạo ra phản
lực đẩy động cơ về phía trước.

Cấu tạo :
Gồm 3 bộ phận chính :

-

Máy nén
Buồng đốt
Turbine

3


Nguyên lý hoạt động
Động cơ turbine khí

Máy nén

Có 2 loại máy nén:
- Loại trục: không khí nén theo dọc trục
- Loại ly tâm: không khí được nén dưới
tác dụng lực ly tâm.

Các động cơ hiện đại thường có 2 đến 3 máy nén hoạt động liên tục.
Khí nén đi ra đạt:
o
o
P=30-35atm ,T=550 C-625 C

4


Nguyên lý hoạt động
Động cơ turbine khí

Buồng đốt

- Khí nén cùng với nhiên liệu liệu được
bơm liên tục qua vòi phun.

- Hỗn hợp này bay hơi và được đốt cháy
bằng bộ phận đánh lửa.
- Khối khí giãn nở đột ngột phụt mạnh về
phía sau, phần lớn tạo phản lực đẩy
động cơ, một phần nhỏ dùng để làm
quay turbine.

5


Nguyên lý hoạt động
Động cơ turbine khí

Turbine

- Gồm các cánh quạt stator đứng yên và
rotor quay được thiết kế hình dạng khí động đặc biệt
- Dòng khí nóng tạo áp lực làm quay
turbine. Turbine được nối với máy nén
qua một trục, khi turbine quay cánh quạt
của máy nén cũng quay theo.
- Động cơ có 2 máy nén (áp suất thấp và
áp suất cao) sẽ có 2 turbine quay độc lập
với tốc độ khác nhau điều khiển 2 máy
nén đó.

6


Hệ thống điều khiển động cơ

Cung cấp năng lượng
Làm mát, tản nhiệt

Kiếm soát tiêu hao nhiên liệu và các thông số vận hành

Nhiên liệu

Chất lỏng thủy lực – truyền tín hiệu áp suất

So sánh 2 loại động cơ
Động cơ turbine

Động cơ pistong

•
•
•

•
•
•

Kích thước nhỏ gọn
Công suất rất lớn
Chế tạo phức tạp với điều kiện hoạt động ở nhiệt độ cao đòi hỏi

Kích thước cồng kềnh
Công suất thấp
Chế tạo đơn giản hơn do điều kiện làm việc mềm hơn.

kỹ thuật và vật liệu chế tạo chất lượng cao.

•
•

Hoạt động liên tục tốt hơn
Ứng dụng để sản xuất phương tiện tải trọng lớn, tốc độ cao

•
•

Hoạt động gián đoạn tốt hơn
Ứng dụng để sản xuất phương tiện tải trọng thấp, tốc độ vừa
phải
7


Các loại động cơ

Thiết kế tương đối đơn giản, tốc độ rất cao, nhưng
hiệu suất kém ở tốc độ thấp, tiêu hao nhiên liệu cao,
gây tiếng ồn lớn

Tiết kiệm nhiên liệu, tốc độ và công suất trung bình ,

Có cánh quạt này quay đẩy không khí về phía sau
tạo ra 85% lực đẩy cho động cơ, còn 15% còn lại là do khí thải nóng.

Động cơ nhỏ gọn, công suất lớn hơn động cơ piston, gây tiếng ồn lớn.

hệ thống bánh răng nặng dễ hỏng

8


Sự cháy trong động cơ turbine

•

Phản ứng oxy hóa nhanh, tỏa nhiều nhiệt, xảy ra trong pha khí. Sản phẩm cháy hoàn
toàn: CO2 và H2O

•

Sau khi được đánh lửa bắt cháy thì sự cháy được duy trì bằng cách bơm nhiên liệu
và không khí vào liên tục với tốc độ phù hợp.

•

Tốc độ lan truyền ngọn lửa khá chậm khoảng 0.5 m/s đến 10 - 30 m/s và lớn hơn tốc
độ
không khí sơ cấp phun vào để cháy ổn định.

•

Không khí từ máy nén một phần phun vào
nhiên liệu trong buồng đốt, một phần được dùng
làm mát ống buồng đốt, phần còn lại là
không khí loãng để làm mát và trộn với

không khí nóng trước khi vào cánh turbin.
Sự phân bố luồng khí trong buồng đốt

9


Sự cháy trong động cơ turbine

•

Vận tốc không khí từ máy nén là khoảng 150m/s giảm xuống còn 25m/s trước khi phun vào nhiên liệu bằng
cách tăng tiết diện mặt cắt ngang lối vào buồng đốt gần vòi phun nhiên liệu.

•

Nhiên liệu được phun trong vòi phun dưới áp suất khoảng 50 kg/cm

•

0
0
Nhiệt độ cao nhất trong buồng đốt khoảng 2050 C , nhiệt độ dòng khí sau khi làm mát khoảng 1500 C.

2

(700 psi) đạt vận tốc khoảng 30 m/s.

10

Vị trí chứa nhiên liệu trong máy bay

•

Máy bay thương mại thường lưu trữ nhiên liệu ở cánh máy bay

•

Trong máy bay boeing 747-400 :
- 4 bồn chứa chính hai bên cánh
- 2 bồn chứa dự trữ hai bên cánh
- 1 bồn chứa ở thân
- 1 bồn chứa bổ sung ở đuôi

Thể tích tổng cộng khi nạp đầy :
216,389 lít (57,164 gallons)
Khối lượng khoảng 175,275 kg  tỷ trọng 0,81 g/ml.

Mỗi bồn chứa có một bơm cấp nhiên liệu cho
một bộ phận nạp nhiên liệu.

Vị trí các bồn chứa nhiên liệu trong MB boeing 747-400

11


Một số thông tin thú vị
Máy bay boeing 747
Vietnam Airline
Ở độ cao 35.000 feet

Đang sử dụng các loại máy bay

- Mỗi động cơ tạo ra lực đẩy

Boeing 787 , Boeing 777,

12.000 pound.

Airbus A350 , Airbus A330 ,

chủ lực của KQVN

- Hút 700 pound không khí/s

Airbus A321…

MiG-21, Sukhoi Su-17, Sukhoi Su-27,

Trong đó 120 pound không khí

Động cơ sử dụng: Turbofan

Su-30MK2V.

4 chiến cơ chiến đấu

Động cơ sử dụng: Turbojet

được nén đến 150 pound/inch

0

Làm nóng đến 850 F .

Máy bay ATR-72 sử dụng động

- 7/4 nhiên liệu được bơm vào

Cơ TurboProp nhưng hiện nay

Không khí.

đã ngừng khai khác.
0

- Đốt cháy hỗn hợp và đạt 2000 F
- Vận tốc turbin 3300 vòng/phút
- Vận tốc máy nén 9500 vòng/phút
- Không khí ra khỏi turbin:
0
1400 feet/s ,1000 F

Là máy bay thương mại được sản xuất và giao hàng nhiều nhất
trên thế giới. Tuy nhiên, hiện tại đã không còn sản xuất loại máy
bay 4 động cơ này nữa mà thay vào đó là thế hệ của các loại MB 2
động cơ tiết kiệm nhiên liệu hơn

Máy bay trực thăng
ở Việt Nam

Vietjet Air

Airbus Helicopters EC-225(H225),

Đang sử dụng các loại máy bay

Airbus Helicopters EC-155 B1 (H155)

Airbus A320, Airbus A321, …

Airbus Helicopters SUPER PUMA AS-322 L2

Động cơ sử dụng: Turbofan.

Airbus Helicopters EC-130 T2
Guimbal Cabri G2
Mi-172
Mi-171V
Động cơ sử dụng: TurboShaf

12


THANKS!
Any questions?
You can find me at

•
•

@Sun


13