какая мощность двигателя самолета
На земле, в воде и в воздухе
Airbus A380 располагает четырьмя моторами и где-то 110 000 л.с. «на круг« Первому самолету (братьев Райт — верно), чтобы подняться в воздух, хватило 40 л.с., а теперь давайте сразу к разоблачениям: современные самолеты, располагая сотнями «лошадей», вряд ли даже оторвутся от полосы. Это крохотная Cessna-182 массой в 900 кило может довольствоваться всего 230 л.с., а вот коммерческому Boeing-737 с его 190 посадочными местами (кстати, такой себе средний самолетик по меркам пассажировозов с крыльями) не помешала бы пара тысяч «лошадок». Они у него есть: два турбовентиляторных мотора CFM выдают тягу до 12 тонн силы каждый, что в общей сложности можно назвать 25 000 лошадиными силами на взлете.
Нужны штуки помощнее? Что ж, у дальнемагистрального Boeing 777 есть два двигателя размером с торговый ларек, по 570 000 ньютонов (примерно по 45 000 лошадиных сил) каждый. А самый крутой из «Эйрбасов» — двухэтажный 280-тонный Airbus A380 — располагает четырьмя моторами и где-то 110 000 силами «на круг».
Кстати, эта цифра не так уж далека от той, что выдают шесть моторов Ан-225 — самого большого транспортника в мире. Самолет, способный взять на борт что угодно вплоть до 200-тонной электростанции или космического челнока и поднять это хозяйство на высоту 12 км, «выдает» эквивалент 111 000 лошадиным силам. Как говорится, вот тебе, бабушка, и Golf GTI.
На флоте (военном или гражданском) все немножечко проще. Чтобы понять и оценить мощность плавсредства (авианосца «Мистраль» или лодочного мотора), необязательно вооружаться калькулятором и учебником по математике и переводить все эти килограммы силы и килоньютоны во что-то привычно-осязамое — как правило, здесь мощность мотора указана именно в «кониках».
Крейсер «Петр Великий» оснащен атомным двигателем мощностью 140 000 л.с. Простой пример — рыбалка. Чтобы поохотиться на карпа с середины озера, вам нужна лодка. Пожалуйста, на выбор подвесные моторы мощностью от 2 до 300 лошадиных сил. Конечно, для более крупной охоты и целой тысячи сил мало. Например, мощность двух газотурбинных установок General Electric американского эсминца Carney класса «Арли Берк» (с управляемыми ракетами), направленного ВВС США в Средиземное море, составляет 108 000 лошадиных сил. Кстати, форсажная мощность уже дежурящего там российского ракетного крейсера «Москва» чуть-чуть ниже — около 90 000 л.с. Зато крейсер «Петр Великий», гордость военного флота России, все же помощнее — 140 000 «лошадей», правда, по большей части атомных.
А что на гражданке? Ну, теплоход «Москва», что курсирует по водным артериям столицы, по мощности сопоставим с горячей Audi RS 3 или самым слабым из Mercedes-Benz Gelandewagen (несмотря на силовую установку из двух танковых V12). Штуки побольше, типа австралийского парома The Cat, располагают тысячами лошадиных сил (у аэродинамического The Cat их 38 000, как у 25 Bugatti Chiron). В классе частных суперъяхт сейчас лидируют штуки в миллиард долларов, но у них редко отыщешь больше 40 тысяч сил. И чтобы пощекотать себе нервы реально большими цифрами, лучшее решение — смотреть в сторону океанских лайнеров. Например, мировой гигант — Oasis of the Seas, оснащенный тремя 1050-литровыми V12 и тремя 1400-литровыми V16, имеет суммарный объем 7 350 литров и суммарную же мощность 136 900 сил. Туше!
Брянский тепловозов ТЭМ18 снабжен четырехтактным дизелем мощностью как у Bugatti Veyron Grand Sport Vitesse Железные дороги — мир больших цифр в плане расстояний, но никак не мощности. Верно? А если вспомнить типичный прогон товарного состава через переезд, когда в ожидании проезда десятков составов успеваешь выспаться? То-то же. Причем, что удивительно: на то чтобы тягать почти сотню вагонов угля, нефтепродуктов, тачек и прочей почты, хватает усилий двух-четырех тепло- или электровозов. Какая мощность у этих силачей?
Ну, пожалуй, самый известный и узнаваемый из тепловозов — маневровый (читай, для работы на небольших расстояниях) брянский ТЭМ18. Он снабжен четырехтактным дизелем и обладает мощностью целого Bugatti Veyron Grand Sport Vitesse — солидными 1 200 лошадиными силами. Правда, скорость у «восемнадцатого» никакие не 400 км/ч, а жестко конструкционная «сотка». Впрочем, и она для 126-тонной махины — почти что достижение.
6 000 «лошадей» — цифры поинтереснее. Примерно столько выдают два дизеля двухсекционного магистрального 2ТЭ10В — как правило, именно этот тепловоз можно встретить во главе длинного товарного состава из цистерн, платформ и хопперов. Что касается новинок, то, к примеру, часовая мощность новенького электровоза 2ЭС10 «Гранит» (с возможной нагрузкой в 7 000 тонн) составляет 8 800 кВт, что эквивалентно 12 000 привычным нам лошадиным силам. А знаменитый «Сапсан» (или Siemens Velaro), курсирующий из Москвы в Питер и Нижний Новгород и способный разгоняться до 250 и даже 300 км/ч, имеет выходную мощность в 8 000 кВт — условно говоря, как у двух электричек, ездящих от Казанского вокзала.
Если споры о мощности зашли так далеко, то лучше сразу забыть про десятки, сотни и даже тысячи лошадиных сил. В сфере, построенной на желании преодолеть притяжение Земли, такие вещи как чип-тюнинг или расточка блока ради лишних 10 л.с. — все равно что пшик. Еще в 1960-е годы (полвека назад, на секундочку) часто произносимой фразой в мире ракетостроения была — приготовьтесь! — «расчетные 20 миллионов лошадиных сил». Съели?! Ракета «Протон» с ее 900 тонн тяги — 60 миллионов «лошадей». «Сатурн-5» — 3 000 тонн тяги и 200 миллионов «лошадей». И плевать на то, что эти «лошади», по сути, мало что говорят о характеристиках ракеты. Цифры — просто космос.
Что мощнее: Поезд или самолет
Поезд против самолета: Где больше мощность?
Современный прогресс в автопромышленности привел к тому, что уже не редкость легковые автомобили мощностью 1000 л. с. и более, тогда как еще совсем недавно подобная мощность казалась фантастикой. Но все мы знаем, что легковые авто не эталон мощности транспортных средств.
На земле уже давно существует другой транспорт с невероятной мощностью. Например, ни у кого не вызывает сомнения, что современные поезда и самолеты мощнее большинства современных автотранспортных средств. Но задумывались ли вы, кто из них круче? Давайте разберемся.
Прежде всего, позвольте мне сразу отметить, что двигатели поездов и двигатели самолетов весьма отличны по своей конструкции и смыслу работы и имеют совершенно разные сферы применения. Мало того, даже мощность этих силовых агрегатов измеряется с помощью разных единиц.
Так, самолетные турбодвигатели обычно измеряются силой тяги (F), а двигатели локомотивов поездов – в лошадиных силах / кВт (Р). Эти две меры мощности связаны друг с другом простой формулой:
Чтобы вычислить мощность двигателя самолета, нужно знать скорость своего авиапутешествия. То есть скорость самолета.
Для того чтобы выяснить, какой вид транспорта мощнее, нужно для начала понять, какие транспортные средства сравнивать. Ведь в мире используется огромное количество разнообразных поездов и самолетов, которые комплектуются многочисленными модификациями силовых установок.
Для наглядности я решил использовать при сравнении самый мощный серийный самолет, который комплектуется двигателем, занесенным в Книгу рекордов Гиннеса как самый мощный и большой авиадвигатель в мире. Также для сравнения локомотива я выбрал самый мощный поезд в мире.
Самым мощным одиночным локомотивом в мире, который когда-либо строился за всю историю железнодорожного транспорта, является EMD DDA40X весом в 230 тонн и длиной в 30 метров. Мощность этого ж/д монстра составляет 6600 л. с.
Самым мощным и большим серийным реактивным авиадвигателем является GE90-115B. Этот турбированный реактивный мотор весит чуть больше 8 тонн (8282 кг) и имеет максимальную мощность 568,9 кН тяги. Диаметр турбины составляет 3,25 метра, длина – 5,5 метра, а ширина – 3,4 метра.
Двигатели GE90-115B применяются в самолетах Боинг-777. Правда, из-за особенностей конструкции самолетов все мы знаем, что двигатели используются парами. Поэтому для справедливого сравнения мощности самолета и ж/д локомотива сравним только один реактивный двигатель Боинга-777 с двигателем поезда EMD DDA40X.
Давайте, зная технические характеристики Боинга-777 с двигателями GE90-115B, вычислим мощность одного реактивного турбодвигателя. Максимальная крейсерская скорость составляет чуть более 900 км/час. Если быть точнее, то 905 км/ч. Округлим для удобства подсчета это значение до 900 км/ч.
Получается, что скорость Боинга-777 с двигателем GE90-115B составляет 250 метров в секунду. Теперь вычислим мощность двигателей:
P = 568,9 * 1000 * 250 = 142 225 000 Вт, или 190 726,867 л.с.
Разделим полученную мощность на 2 двигателя, получим 95 363 л. с.
Как видите, самый мощный самолетный двигатель производит в 15 раз больше лошадиных сил, чем самый мощный серийный ж/д поезд на планете.
Соответственно, при таком простом сравнении ответ на вопрос «Что мощнее – самолет или поезд?» будет однозначным: самолет.
Однако не все так просто. Дело в том, что это неправильное или, точнее сказать, несправедливое сравнение. И вот почему.
Во-первых, условия работы обоих двигателей – это два совершенно разных мира. И несмотря на то что железнодорожный локомотив фактически весит столько же, сколько некоторые Боинги-777 с пассажирами и грузом, все равно сравнивать два двигателя друг с другом не совсем справедливо. На самом деле сравнивать авиа и ж/д технику лучше не по мощности, а по их возможностям.
Вот тут, конечно, мировые рекордсмены совсем иные. Например, советский, ныне эксплуатируемый Украиной транспортный реактивный самолет Ан-225 «Мрия» является самым большим и самым грузоподъемным самолетом в мире. Самолет Ан-225, оснащенный 6 двигателями, держит мировой рекорд подъема полезной нагрузки, составляющий 190 тонн.
Что касаемо железнодорожной техники, то пальма первенства также принадлежит нашей стране, где еще в 1989 году был зафиксирован мировой рекорд по перевозке несколькими тепловозами грузового состава длиной 6,5 километра. Тогда грузовой состав, состоящий из 439 вагонов, с помощью нескольких ж/д тепловозов перевез 434 000 тонны угля из Экибастуза на Урал.
В итоге, сравнивая эти два мировых рекорда по перевозке груза самолетом и поездом, видно, что самый тяжелый груз, перевозимый когда-либо по железной дороге, был в 230 раз тяжелее самого груза, который мог перевозить самый грузоподъемный реактивный самолет.
Так кто мощнее или сильнее? Как видите, все зависит от того, для чего вы сравниваете два совершенно разные транспортные средства.
Железнодорожный локомотив предназначен для производства огромного крутящего момента, для того, чтобы сдвинуть с места тяжелые вагоны с грузом. Например, стартовая сила тепловоза (локомотива) составляет 507 кН, что, как видите, сопоставимо с тягой реактивного самолета в 514 кН, которую авиадвигатель производит при движении самолета на уровне моря.
Но в отличие от самолета локомотив использует большую часть мощности для того, чтобы начать движение железнодорожного состава. Далее поезду не нужно столько энергии, чтобы двигать тяжелые вагоны. Также грузовой железнодорожный состав никогда не сможет достичь высоких скоростей.
Самолетный же двигатель в отличие от двигателя локомотива требует постоянной большой мощности не только для подъема авиалайнера, но и для того, чтобы достигать высокой скорости во время полета.
Именно поэтому редко когда можно увидеть грузовые поезда, движущиеся со скоростью более 130 км/ч. В большинстве случаев грузовой железнодорожный состав движется по ж/д путям с меньшей скоростью.
Пассажирские поезда по сравнению с грузовыми составами намного легче и могут двигаться со скоростью около 350 км/ч. Правда, это могут позволить себе только высокоскоростные специальные поезда, для которых построена специальная ж/д линия.
Напомним, что текущий рекорд скорости поезда на начало 2018 года составляет 574,8 км/час (округлим до 575 км/ч) и принадлежит он французскому поезду TGV POS 4402.
Рекорд скорости самолета в настоящий момент составляет 3530 км/час. Этот рекорд принадлежит американскому стратегическому сверхзвуковому самолету Lockheed SR-71 Blackbird. Таким образом, самый быстрый самолет в мире в 6 раз быстрее, чем самый быстрый поезд.
Поводя итог, хотел бы отметить, что детально и точно выяснить, какой вид транспорта мощнее, невозможно. Все зависит от критериев сравнения и с чем сравниваются транспортные средства.
Как видите, и самолет, и поезд имеют свои преимущества друг перед другом. То есть эти два вида транспорта нельзя сравнивать в принципе, поскольку их двигатели созданы совершенно для разных задач.
Так, авиационные двигатели предназначены преимущественно для скорости, тогда как двигатели железнодорожных локомотивов созданы для перевозки длинных тяжелых составов на большие расстояния.
Но если сравнивать по-простому (то есть только чистую производимую энергию), то, конечно, самолеты мощнее поездов.
Лучшие авиадвигатели для истребителей с точки зрения их тяги
Тяга – один из ключевых параметров двигателя боевого самолета
В авиации тягой называют силу, толкающую самолет в воздушной среде. Ей противостоит лобовое сопротивление. Если машина летит прямолинейно и горизонтально с постоянной скоростью, то тяга будет примерно равна лобовому сопротивлению.
Чаще всего тягу измеряют в килоньютонах (кН) или килограмм-силах (кгс). Грубо на одну килограмм-силу приходится 10 ньютонов. А если точно, то 1 кгс = 9,80665 Н.
Используя этот показатель, отберем три самых лучших двигателя по тяге. Чтобы упростить задачу, будем сравнивать их тягу по максимальному показателю в режиме форсажа.
Двигатели для семейства истребителей Су-27
Российские истребители Су-27, Су-30 и Су-35 относятся к единому семейству. Основой для проектирования конструкции более поздних Су-30 и Су-35 стал Су-27.
В боевом самолете Су-27 используется турбореактивный двухконтурный двигатель АЛ-31Ф с форсажной камерой. На каждый истребитель устанавливают по два таких двигателя. Их также используют для оснащения истребителей Су-30. Такой двигатель в режиме форсажа способен развивать максимальную тягу 122,6 кН.
В более новом истребителе Су-35 применен уже другой двигатель – АЛ-41Ф1С, обладающий управляемым вектором тяги. Это изделие, как и предыдущее, имеет длину 4,9 метра и диаметр 1,2 метра. Несмотря на то, что новый агрегат имеет такие же габариты, он способен развивать гораздо большую тягу, чем предшественник. Она составляет уже 142,2 кН.
Американский чемпион F-22
Истребители F-22, выпускаемые в США, оборудованы двигателями Pratt&Whitney F119-PW-100. На сегодняшний день их выпущено более 500 единиц. Это изделие представляет собой двухвальный двигатель, оснащенный роторами высокого и низкого давления с противовращением.
По тяге, которая составляет почти 155 кН, F119-PW-100 имеет полное право на звание лидера среди двигателей для истребительной авиации. Правда с некоторыми оговорками.
Как говорилось ранее, тяга является далеко не единственной характеристикой. Поэтому из-за большей массы максимальная скорость, развиваемая F-22, ниже, чем скорость Су-35, хоть американец и развивает большую тягу, чем россиянин.
Помимо этого, как оказалось, двигатели F119-PW-100 вырабатывают свой ресурс быстрее, чем рассчитывали. Поэтому ВВС США уже начинают испытывать дефицит этих изделий.
С другой стороны, если ресурс двигателей подходит к концу, это говорит об их интенсивной эксплуатации. А активное использование изделий свидетельствует о том, что он нашел свое место в американской военной авиации и вполне устраивает по своим характеристикам своих пользователей.
Унифицированный российский авиадвигатель
В июле этого года управляющий директор Опытно-конструкторского бюро имени Люльки при Уфимском моторостроительном ПО Евгений Семивеличенко рассказал агентству РИА Новости о начале разработки нового универсального авиадвигателя для истребителей Су-27, Су-30 и Су-35. При этом изделие можно устанавливать на любой из трех типов самолетов без доработки планера.
Планируется улучшение технических характеристик двигателя по сравнению с предшественниками, причем в нем будут задействованы узлы, уже задействованные в предыдущих моделях.
Унификация двигателей для истребителей разных типов является положительным фактором с точки зрения экономики их производства. При этом станет дешевле и проще обслуживать эту технику в частях.
И когда создадут первый прототип нового двигателя, будет интересно узнать его технические характеристики, в том числе и развиваемую тягу.
Авиа двигатели. Типы двигателей используемых в авиастроении
Именно благодаря использованию авиа двигателей, прогресс развития современной авиации продолжает развиваться. Первые самолёты которые не были оснащены двигателями практически не получили своего практического применения, так как не могли перевозить более одного человека, да и значительные расстояния преодолеваемые такими воздушными судами большими никак не назовёшь.
Все авиа двигатели принято разделять на 9 основных категорий.
Паровые авиа двигатели
Паровые авиа двигатели практически не нашли своего практического применения в авиации из-за низкого КПД своей работы. Главным принципом работы парового авиационного двигателя является преобразование возвратно-поступательного движения поршней во вращательное движение винтов за счёт энергии пара.
Стоит отметить, что первоначально паровые авиа двигатели предполагалось использовать на заре авиации, когда источник пара был наиболее доступным, однако из-за массивности своей конструкции паровые двигатели не смогли поднимать воздушные суда.
Поршневые авиа двигатели
Поршневой авиа двигатель представляет собой обычный двигатель внутреннего сгорания, в котором тепловая энергия расширяемого газа превращает поступательное движение поршня во вращательное движение винта. Такие авиа двигатели нашли своё применение, и применяются и по сегодняшний день из-за простоты своего функционирования и недорогостоящего изготовления.
КПД поршневого авиационного двигателя, как правило, не превышает 55 %, однако это ничуть не смущает современных авиаконструкторов, так как у этого двигателя имеется высокая надёжность.
Атомные авиа двигатели
Первые атомные авиа двигатели начали появляться в середине минувшего века, когда начались мирные исследования атома. Основным принципом работы атомного авиационного двигателя является осуществление контролируемой цепной ядерной реакции, что позволяло выдавать огромную мощность, при сравнительно небольшом уровне затрат.
Атомные авиа двигатели практически одновременно появились и в США и в СССР, однако сама идея того, что самолёт, пусть и с весьма компактным атомным реактором на своём борту может упасть и это впоследствии приведёт к катастрофе, заставила отказаться от этой идеи.
В США атомный авиационный двигатель применялся на самолёте Convair NB-36H, а в СССР на самолётах Ту-95 и Ан-22.
Ракетные авиа двигатели
Первые ракетные авиа двигатели появились в начале 40 годов прошлого столетия в Германии, когда немцы всеми усилиями пытались создать быстрый самолёт, который мог бы принести им победу во Второй мировой войне. Тем не менее, стоит отметить, что наука в те годы не позволяла совершить точный расчёт некоторых параметров, поэтому проект так и не был реализован. Впоследствии ракетные авиа двигатели испытывались исключительно с возможностью их применения для разгона самолётов в стратосфере, но применимость их весьма ограничена, и потому на сегодняшний день они практически не используются.
Основным недостатком ракетного авиационного двигателя является практически полное отсутствие управляемости на высоких скоростях.
Реактивные авиа двигатели
Реактивные двигатели весьма распространены на сегодняшний день в авиации и авиаконструкторском деле. Принцип работы этих авиа двигателей основывается на то, что необходимая тяга для воздушного судна создаётся за счёт преобразования в кинетическую энергию реактивную струи внутренней энергии авиационного топлива.
Реактивные двигатели весьма надёжны и эффективны и потому в ближайшее время стоит ожидать их дальнейшего совершенствования и развития.
Газотурбинные авиа двигатели
Принцип работы газотурбинного авиационного двигателя основывается на сжатии и нагреве газа, энергия которого впоследствии преобразуется в механическую работу, заставляя вращаться газовую турбину. Первые двигатели данного класса появились в Германии ещё в начале 40-х годов прошлого века, и на сегодняшний день они по-прежнему продолжают широко применяться в военной авиации, в частности устанавливаются на самолётах Су-27, МиГ-29, F-22, F-35 и т.д.
Газотурбинные авиа двигатели весьма эффективны на сравнительно небольших скоростях перемещения воздушных судов, и потому их применение в гражданской авиации также весьма обоснованно.
Турбовинтовые авиа двигатели
Турбовинтовые авиа двигатели представляют собой своеобразную разновидность газотурбинный авиационных двигателей, принцип действия которых основывается на том, что энергия горячих газов преобразуется во вращение винта, а около 10% от совокупной энергии превращается в толкающую реактивную струю.
Турбовинтовые авиа двигатели имеют хороший КПД и надёжны, что делает их эффективными и применимыми в гражданской авиации на многих воздушных судах.
Пульсирующие воздушно-реактивные авиа двигатели
Пульсирующие воздушно-реактивные двигатели не нашли применения в современной авиации из-за неудовлетворительной своей эффективности. Главной особенностью их функционирования является то, что работают они на принципе воздушно-реактивного двигателя. С той лишь разницей, что топливо в камеру сгорания подаётся периодически, создавая своеобразные импульсы, позволяющие двигать объект в заданном направлении.
Пульсирующие воздушно-реактивные двигатели эффективны лишь при однократном своём использовании, в последующих же случаях, их использование снижает и саму надёжность и увеличивает затраты.
Турбовентиляторные авиа двигатели
Принцип работы турбовентиляторных авиационных двигателей сводится к тому, что подаваемый за счёт вентилятора воздух. Обеспечивает полное сгорание топлива за счёт избытка кислорода, что делает такие авиа двигатели и более эффективными и в тоже время наиболее экологически чистыми. Применяются подобные турбовентиляторные авиа двигатели как правило на крупных авиалайнерах, так как практически всегда у них имеется большая конструкция за счёт необходимости нагнетания дополнительного объёма воздуха.