| Предыдущая глава |
↓ Содержание ↓
↑ Свернуть ↑
| Следующая глава |
И борьба за КПД могла быть продолжена. Так, если разбить паровую ступень на два контура — высокого и низкого давления — то электрический КПД повышался на 4%, введение третьей ступени повышало его еще на 2%, еще 2% давало дожигание выхлопных газов турбины, где еще оставалось много кислорода, так как воздух закачивался с огромным избытком относительно сжигаемого топлива, потому что именно воздух делал работу, поэтому чем его больше — тем лучше. Все это были, конечно, пока расчетные величины — столько оборудования мы пока не потянем, но в конечном итоге эти проценты складывались в существенную экономию добычи топлива — все-таки даже эти потенциальные 8% дополнительного повышения КПД — это еще снижение потребного торфа на 1,3 миллиона тонн в год, а это более трети от довоенной добычи всей БССР — было ради чего стараться. Если учесть, что за счет повышения температуры нам потребуется уже 16 миллионов тонн, а не 48, да еще вычесть из них миллион экономии на регенерации выхлопных газов для подогрева воздуха перед камерами сгорания, да еще вычесть 1,5 миллиона тонн за счет промежуточного охлаждения между ступенями компрессора, да еще вычесть 1,3 миллиона на других мерах повышения КПД — и вот нам требуется уже не 48 первоначальных миллионов тонн, а всего 12. И это был не предел, таких улучшений набиралось еще на несколько процентов. И все эти проценты экономии выливаются в гигантское снижение трудозатрат — так, один торфосос класса 'стандарт' в идеале добывал в день 16 тысяч кубов торфа — то есть 'скирду' размерами 40 на 40 на 10 метров, который после подсушивания превращался в 5 тысяч тонн торфа, готового к газификации — это более миллиона тонн в год. Соответственно, эти проценты позволяют избавиться от работы пары-тройки десятков таких комплексов — самого агрегата, торфопроводов, прессов отжима, конвейеров, сушильных полей и досушивающих печей, при соответствующей экономии трудозатрат, оборудования, электроэнергии и топлива — то есть высвобождается еще больше и электричества, и рук. Ну или повышается выработка электроэнергии или других полезных производств — тут еще стоило подумать на что пустить эти выгоды — то ли только на пиар, то ли на дальнейшее развитие хозяйства — скорее на второе — хотя это и более хлопотно, но в итоге полезно для страны и там тоже можно попиариться.
Причем некоторые новые, точнее — хорошо забытые — схемы тоже выглядели привлекательными. Так, тот же Кузьминский строил паро-газовую установку еще в конце 19го века, вот и наши теплотехники прикидывали, что если вернуться к такой схеме, с которой начинали и они, то есть вдувать пар перед турбиной ГТУ, то увеличится масса рабочего тела, соответственно и мощность ГТУ повысится процентов на 20-30, а КПД — на 4-6% без необходимости увеличивать прокачку воздуха через компрессор, а значит и увеличивать его размеры. И такая вода 'уже была' — горячая, полученная на стадии промежуточного охлаждения воздуха в компрессоре. А мощность чисто паровой части, соответственно, снизится, то есть ее металлоемкость снова снизится — придется меньше теплоты выдаивать из выхлопных газов, то есть использование теплоты сгорания топлива еще больше сместится на газотурбинную часть. Конечно, к ней добавится некоторое оборудование — например, кипящий экономайзер для генерации того самого вдуваемого пара, но по объему это все-равно будет меньше чем если бы создавать пар на чисто выхлопных газах. Заодно будут дополнительно охлаждаться лопатки турбины, что в принципе позволит увеличить количество сжигаемого топлива для еще большего повышения мощности, ну или позволит строить более компактные ГТУ.
Да мы на одних только расчетах теплообменников на ЭВМ, как и на самих турбинах, рассчитывали выжать еще пять процентов КПД — за счет того, что можно учитывать не средние температуры по всему объему теплообменников, ну или по их значительным кускам, а за счет локального учета особенностей — соответственно, можно будет более точно закладывать в конструкцию все эти ребристости, завихрители, шероховатости. Да и расчеты лопаток — рабочих и направляющих — тоже могли вестись с большей точностью и меньшим шагом расчетов, что вело к повышению КПД их работы, а каждый дополнительный процент КПД турбины или компрессора экономил 5% топлива.
И хорошо что мы моим начальственным самодурством сразу же отказались от работы по центробежным компрессорам — они могли обеспечить КПД не более 80%, да и расход воздуха давали небольшой. Так что для мощных турбин потребовались бы два-три-пять компрессоров.
В Англии-то летчик и инженер Фрэнк Уиттл еще с конца двадцатых продвигал идею турбореактивных двигателей, но — с центробежным компрессором. Незадолго до этого в 1926 году другой ученый — Алан Гриффит — выдвинул блестящую идею, что если лопаткам турбин придавать аэродинамические формы, а не плоские, как тогда и делалось, то мощность и экономичность турбин существенно повысятся. Ну, лучше поздно чем никогда — это нам такие идеи кажутся очевидными, а на тот момент они неизвестны, поэтому для их изобретения и нужны гении. Я тоже был зачислен в их ряды, но что будет когда все 'мои' идеи закончатся — вопрос.
Гриффит работал тогда в исследовательском Комитете по Аэронавтике — государственной структуре, образованной еще в 1909 году. Начальство заинтересовалось трудом своего подчиненного, в 1929 году по его идеям построили на пробу небольшой — диаметром всего 10 сантиметров — одноступенчатый ТРД — почти как мы, только мы построили сразу четырехступенчатый и диаметром 20 сантиметров. К той же идее — 'надо больше ступеней' — пришли и государственные мужи. И, к сожалению, Гриффит. 'К сожалению' — потому что он не стал делать отдельные компрессор и турбины, а просто размножил первоначальный движок, причем хитрым способом — компрессорные диски с лопатками шли по центру, сжимали воздух, доводили его до камеры сгорания, там воздух разворачивался и шел обратно ближе к краям двигателя, заодно вращая уже лопатки многочисленных турбин. Чтобы воздух сразу не перетек от компрессора к турбинам, они были как-то разделены — то есть внутри цилиндра воздух сжимался компрессором, а снаружи между этим цилиндром и внешним корпусом шли продукты сгорания, заодно раскручивая турбины. Как при этом передавалось усилие от турбин к компрессору — для меня осталось загадкой так как я не хотел до конца доломать свой мозг, пытаясь понять как же это работает. Да и разделение потоков, как выяснилось, было неполным — в 1942 году такой движок все-таки построили, но переток воздуха напрямую от компрессорных лопаток к турбинным, минуя камеру сгорания, оказался 50%, а не 4%, как предполагал Гриффит.
А в конце двадцатых молодой — двадцать лет — Уиттл, прочитав статью Гриффита, загорелся идеей водрузить турбореактивные движки на самолеты, благо что образование, полученное от отца — конструктора двигателей внутреннего сгорания — ну и немного в колледжах — заряжало верой в успех. Уиттл даже получил на эту тему патент в 1930 году. Но так как Гриффит был главным в Англии по турбореактивным двигателям и у него была своя — пусть пока и неработающая — схема, то он запорол представленный Уиттлом проект двигателя с центробежным компрессором — типа 'да, он более простой, но зато менее эффективный, а вот мой ... ! да когда его построят ... !!! '. Поэтому Уиттл, собирая где придется средства на постройку в том числе и копейки с военных авиаторов, сжирая тонны амфетамина и работая по 16 часов в сутки, к 1937 году выкатил первую рабочую версию движка — еще в 'наземном' варианте. Тогда уж британские ВВС слегка заинтересовались и выделили средств побольше. Уиттл перекомпоновал движок, пустив сжатый воздух и продукты сгорания по сложной, не раз меняющей направление траектории — получился толстый, зато короткий бочонок, который можно было устанавливать в корпус самолета. Хорошо все-таки знать какие схемы сработают, а какие — нет.
Но Уиттл всего этого не знал, а потому отважно шел по тем же граблям, что встретились и другим разработчикам подобных конструкций. И даже получив контракт на постройку двигателей, финансирование дальнейших разработок, он до сорок второго все так же мучился и со стабильностью потоков в компрессоре (он ведь мало того что центробежный, так еще и одноступенчатый, то есть неспособный нормально сгладить скачки давления входящего воздуха), и со стабильностью зажигания, да и простота схем не впечатляла. Да, он вынес жаровые трубы на внешнюю сторону корпуса, но какой ценой ! — центробежный компрессор сжимал воздух, передавал его в жаровые трубы, расположенные по внешнему диаметру компрессора, те поджигали топливо, разворачивали продукты сгорания назад, затем вели их вниз, передавая по трубе обратно к оси двигателя, где они опять разворачивались чтобы снова идти вдоль оси — и уже там горячие газы шли на лопасти турбины. Не самый простой путь. Обещавший не самую простую судьбу детища Уиттла. 'Так и вышло' (с)
ГЛАВА 15.
Летом сорок второго взрослые наконец сжалились над парнем и отодвинули его от дел, передав работы по доводке Стэнли Хукеру — специалисту по потокам. Впрочем, Хукер был из Роллс-Ройса, куда передали производство новых движков после того, как Ровер не справился или 'не справился' со сложной конструкцией — еще в 1940 с роверами заключили контракт на постройку 3000 движков Уиттла в месяц начиная с 1942 года, но Ровер, весь 1941 год промучившись с конструкцией и видя мучения Уиттла с попытками придать стабильности ее работе, в начале 1942 года плюнул на все и просто перекомпоновал его обратно в линейную структуру — длиннее, зато проще и не надо тянуть и изгибать на 180 градусов да не один раз все эти трубы, да к тому же с переменным сечением, да к тому же из жаропрочного, а потому трудно поддающегося обработке, сплава. Хотя жаровые трубы — с их 1800 мелкими болтами и заклепками — оставались такими же сложными. Уиттл обвинял роверов в том, что те хотят обойти его патенты чтобы не платить комиссии, роверы обвиняли Уиттла что тот затягивает разработку двигателя, сами же испытывали серьезный недостаток в кадрах — так, в качестве инспектора по строительству главного корпуса будущего завода была 17-летняя девушка, и многие рабочие нового завода были ненамного опытнее — англичане столкнулись с теми же проблемами, что и мы в начале индустриализации. Да и сама фирма была заточена на производство поршневых двигателей, а не турбин и компрессоров. 'Не шмогла' (с)
Но к тому времени контракт на движки перехватил Роллс-Ройс, где и довели конструкцию до ума, и в мае сорок третьего движок мог работать уже 100 часов подряд на полной мощности, а в июле на новой версии двигателя залетали Метеоры. Правда, сейчас — осенью 1943 — там были производственные проблемы — англичане хотели существенно перегнать немцев по объемам выпуска новых самолетов, поэтому снова — как и в 1940 — замахнулись на широкое производство движков, но выяснилось, что выделенный для этого завод слишком мал, поэтому сейчас велись работы по постройке новых корпусов.
Уиттла же еще летом 1942 сплавили в США, где он помогал General Electric осваивать производство своих двигателей — еще старой, до-Роллс-Ройсовской конструкции. В Англии же лорды решили что нефиг какому-то выскочке владеть такими технологиями, поэтому летом 1943 года — якобы с подачи самого Уиттла, а попробуй откажись если находишься еще и на летной службе — по быстрому национализировали компанию Уиттла Power Jets — конечно же, 'чтобы возместить акционерам затраты на разработки в течение предыдущих лет, чтобы никто из владельцев не пострадал, а также в целях национальных интересов и скорейшей победы над врагом'. Уиттл, который почти пятнадцать лет пытался продвигать идею турбореактивных двигателей, получается, за национальные интересы не боролся и победы над врагом не хотел. В итоге основным акционерам выплатили почти сто тысяч фунтов, Уиттлу, так как он не был акционером — фиг и место технического советника, от которого он отказался и затем на шесть месяцев слег с нервным истощением (в РИ это произошло уже в 1944), а вслед за Уиттлом фирму покинули и одиннадцать инженеров — в знак протеста против такого рейдерства отдельных лиц под вывеской государства — потомки славянских варягов так и не смогли остановиться в желании прибрать к рукам все что плохо лежит, когда в 7-9 веках давали ответку за крестовые походы и все эти дранг нах остунги, в итоге дойдя до Парижа и Лондона.
Причем все начиналось с благовидного предлога собрать вместе все разработки по трубореактивным двигателям — видимо, насмотревшись на нас (в РИ так решили сами). И разработок в Англии было немало.
Так, Metrovick — слившиеся еще в 1919 году английская Vickers и американская British Westinghouse — с конца тридцатых делали свой турбореактивный двигатель. Причем — с осевым компрессором. То есть вроде бы молодцы. Но эти мОлодцы тоже решили сразу все усложнить — ступени компрессора вращались в разные стороны, что, конечно, когда-нибудь повысило бы их эффективность, но не прямо вот сейчас — применять в новой технике неопробованные решения — значит заведомо усложнить и затянуть ее разработку. Камеру сгорания они тоже сделали не простую — не отдельные жаровые трубы, как делали все нормальные люди в то время, включая нас, а кольцевую, то есть в пространство между двумя цилиндрами через диффузоры входил сжатый компрессором воздух, туда же через форсунки подавалось топливо — и все это единое и сплошное бубликообразное пространство в виде тора горело и полыхало. Да, когда-нибудь эта схема обеспечит более равномерное и устойчивое горение, лучшее отношение производительности к массе, но — снова — не сейчас. У англичан ведь даже не было нормальных материалов, чтобы выдерживать температуры, которые могут выдавать такие камеры. В итоге, даже в 1943 году, хотя их двигатели и были где-то на треть мощнее уиттловских при меньшем весе (привет центробежным компрессорам !), но проблемы с жаростойкостью не позволяли им работать долго, в итоге сейчас викерсы переделывали свой движок на отдельные жаровые трубы.
Де Хэвилэнд тоже кропали свой турбореактивный движок — Гоблин — но на схеме Уиттла, хотя там вроде и получалось поприличнее уиттловсокго бочонка, облепленного по кругу бидонами жаровых труб — хэвиленды сдвинули жаровые трубы назад и притопили их в корпус, а в компрессоре оставили только один — передний — воздухозаборник, тогда как в движке Уиттла их было два — один смотрел вперед, а другой — назад, в строну остального двигателя, да и сами камеры не гоняли воздух туда-сюда — он так и шел в одном направлении — сжался, поджегся, отработал на турбине, вышел реактивной струей. Прогресс. Причем действовали на удивление оперативно — приступив к делу лишь в 1941 году, они уже летом 1943 установили двигатель на свои самолеты, более того — сумели втюхать движок американцам — Локхиду на их P-80 Shooting Star. Вот что значит применять простые схемы. Впрочем, Роллс-Ройсы тоже существенно упростили первоначальную схему Уиттла — летом 1943 они уменьшили вес с 430 до 380 килограммов, их движок был диаметром всего метр и длиной полтора, и на 10 жаровых трубах с температурой перед турбиной в 650 градусов он выдавал 7 килоньютонов тяги — 700 килограммов. Хэвленды же обставили их по полной — несмотря на то, что их двигатель был длиной 2,7 метра и диаметром 1,3, но они уже на 16 жаровых трубах и температуре 800 градусов выдавали 1300 килограммов тяги.
| Предыдущая глава |
↓ Содержание ↓
↑ Свернуть ↑
| Следующая глава |
