Энергия будущего
История газотурбинных двигателей уходит корнями в начало ХХ века. В 1903 году норвежский изобретатель Агидус Эллинг первым создал работающий двигатель с газовой турбиной мощностью 11 л.с. (двигатель самолета братьев Райт, который поднялся в воздух в том же году, имел мощность 12 л.с.). Спустя несколько лет Чарльз Кёртис, изобретатель паровой турбины, подал патентную заявку, в которой описал конструкцию газовой турбины, и в 1914-м получил патент. В 1918 году фирма General Electric (GE), основанная Томасом Эдисоном в середине 1870-х, начала работы над турбонагнетателями для авиационных двигателей, а спустя два десятилетия реактивными авиадвигателями стало заниматься газотурбинное подразделение фирмы (которое сейчас считается одним из крупнейших в мире в своей области).
В 1930 году изобретатель и офицер Королевских ВВС Великобритании Фрэнк Уиттл разработал и запатентовал первый газотурбинный двигатель для использования в качестве реактивного движителя. Пока Уиттл занимался решением технических проблем, связанных с конструкцией двигателя, немец Ганс фон Охайн сумел первым создать и испытать в 1939 году самолет с реактивным двигателем.
От авиации до энергетики
Во второй половине XX века газотурбинные двигатели стали основой современной авиации. Конечно, двигатели совершенствовались и увеличивались в размерах. Сегодня рекорд принадлежит двигателям серии GE90, которые устанавливают на Boeing 777. Диаметр вентиляторов этого двигателя 3,4 м, в нем установлен компрессор с 22 лопатками, а его тяга составляет 52 000 кг (и более 57 600 кг при испытаниях), что в 10 000 раз больше, чем мощность двигателя братьев Райт, которым они пользовались 100 лет назад.
Современные газотурбинные двигатели (ГТД) служат не только в авиации, но и в энергетике, где их используют для производства электроэнергии. Горячие газы, полученные в результате сжигания природного газа в камере сгорания, проходят через турбину, вращают ее и приводят в движение вал генератора. ГТД широко используются на электростанциях во время пиковых нагрузок. По размерам и мощности такие ГТД значительно превосходят своих авиационных братьев. Например, передовой ГТД Siemens SGT5-8000H удерживает мировой рекорд – масса этого гиганта 440 т, он может выдавать 340 МВт в простом цикле и почти в два раза больше в комбинированном. КПД этого двигателя составляет почти 40%, а в комбинированном цикле – около 60%. Помимо самолетов и электростанций ГТД применяются и в танках, кораблях, тепловозах, локомотивах, а также используются в качестве вспомогательных генераторов.
От большого к малому
Новые технологии позволяют создавать двигатели не только гигантских, но и маленьких (и даже очень маленьких) размеров. Японская фирма IHI Aerospace производит переносной газотурбинный генератор Dynajet 2.6 мощностью 2,6 кВт и массой 67 кг. Впрочем, это далеко не предел – двигатель, созданный Швейцарским федеральным технологическим институтом (ETH Zurich), имеет размер всего несколько сантиметров и может генерировать почти 100 Вт электроэнергии на протяжении нескольких дней. Но дальше всех в направлении миниатюризации зашли исследователи Массачусетсского технологического института (MIT), которые разработали газотурбинный двигатель размером всего около 1 мм.
Несмотря на столь внушительную разницу в размерах между таким гигантом, как GE90, и миллиметровым двигателем MIT, при ближайшем рассмотрении оказывается, что у них есть очень много общего. По конструкции они похожи: компрессор, камера сгорания и турбина, которая приводится в движение струей продуктов сгорания. Топливо впрыскивается в поток на выходе из компрессора, смешивается с воздухом, сгорает и вращает турбину, которая приводит в движение компрессор и генератор. Однако, разумеется, создание столь малого газотурбинного двигателя ставит перед конструкторами множество задач, с которыми не приходится сталкиваться создателям традиционных ГТД.
Микротурбинщики
В середине 1990-х в Массачусетсcком технологическом институте группа исследователей начала работать над проектом по микро-ГТД. «Я задумался над вопросом: если большой ГТД может обеспечивать электричеством целый город, почему нельзя сделать очень маленький двигатель, который бы обеспечил электрические потребности одного человека? – вспоминает Алан Эпштейн, профессор MIT и руководитель исследовательской группы. – А цена устройств MEMS (микроэлектромеханических систем) сейчас не слишком высока, так что себестоимость энергии такой персональной электростанции может быть сравнима с аналогичным параметром большого ГТД ($0,3–0,5 за 1 Вт)».
Читайте делее...
Дин Кеймен и Segway вступают в гонку вооружений
Не пугайтесь, англичане пока не собираются использовать Segway в роли стратегического бомбардировщика-невидимки. Пока речь идёт лишь о поставках гироскопов, которые будут производиться на заводах BAe Systems, а также определённых усилиях в деле продвижения революционной самоходной тележки в военно-в
... >>>далее>>>
NASA выделит 50 миллионов долларов на космическое такси
NASA выделит 50 миллионов долларов на космическое такси
Американское космическое агентство (NASA) выделит 50 миллионов долларов частным компаниям, которые будут разрабатывать пилотируемые космические корабли. О решении агентства сообщает Reuters. Компании, желающие получить финансирование, д
... >>>далее>>>
МиГ-35 представлен в Фарнборо
РСК "МиГ" представила в Фарнборо корабельные истребители МиГ-29К/КУБ, многоцелевой МиГ-35 и информацию о тяжелом МиГ-31Э. РСК «МиГ» представила на своем стенде в Фарнборо новейшие разработки : корабельные истребители МиГ-29К/КУБ и многоцелевые МиГ-35. Эти самолеты органично сочетают ЛТХ МиГ-29 с рас
... >>>далее>>>
На МКС состоялась перестыковка
30 марта 2007 года произведена перестыковка корабля «Союз ТМА-9» с функционально-грузового блока «Заря» на агрегатный отсек служебного модуля «Звезда», стыковочный узел которого ранее занимал космический грузовик «Прогресс М-58», сообщает пресс-служба Роскосмоса. Перестроение Международной космическ
... >>>далее>>>
Самолет Airbus A340-600 совершил первый полет на газовом топливе
Самолет авиакомпании Qatar Airways накануне впервые в истории осуществил полет, используя новое топливо. Как сообщается в официальном пресс-релизе катарской авиакомпании, новое топливо произведено с использованием сжиженного природного газа, пишет РБК. Рейс Qatar Airways Лондон - Доха занял более ше
... >>>далее>>>
Выход первого тайконавта в космос покажут в прямом эфире
Выход первого тайконавта в космос покажут в прямом эфире
Первый в истории китайской космонавтики выход человека в открытый космос будет транслироваться в прямом эфире. Об этом сообщает France Presse со ссылкой на агентство "Синьхуа". Космическое ведомство КНР уточнило дату запуска пилотируем
... >>>далее>>>
Испытания парашютной системы "Арбалет-3" будут впервые проведены в дальневосточных условиях
Как сообщает служба информации ВВС РФ, в специальном центре выживания летного состава Краснознаменного Дальневосточного объединения Военно-воздушных сил и противовоздушной обороны 22 января начались необычные сборы по подготовке к боевому выживанию. Контроль качества и результативности проведения за
... >>>далее>>>
Корпорация "МиГ": первые контракты на "МАКС-2007"
Российская самолетостроительная корпорация (РСК) «МиГ» в ходе авиасалона МАКС-2007 провела переговоры с делегациями нескольких зарубежных стран по вопросам модернизации и поддержания эксплуатации самолетов марки «МиГ». Общая сумма контрактных документов, подписанных РСК «МиГ» в первые дни работы ави
... >>>далее>>>
США корректируют планы по освоению космоса из-за финансовых проблем
Как сообщает РБК Daily, программа по замене эксплуатируемых сейчас космических челноков типа Shuttle на корабли нового поколения Orion в установленные сроки реализована не будет. Руководство НАСА заявило, что корректировка планов произошла из-за финансовых проблем. Намеченные на осень текущего года
... >>>далее>>>
Boeing реструктурирует подразделение по производству самолетов коммерческой авиации
Как сообщает РБК со ссылкой на Associated Press, американская аэрокосмическая корпорация Boeing намерена реструктурировать подразделение по производству самолетов коммерческой авиации. Как сообщили представители компании, причиной подобного решения стало стремление улучшить разработку и производство
... >>>далее>>>
