Тяжелый истребитель-перехватчик Пе-5

[Tungsten]

Ну, эта... мотокомпрессорная система тоже не упрощение, однако же вы над ней работаете

Видимо , коллега имел ввиду , что ВРДК требует просто редуктор от поршневого двигателя , в то время как ВРДК с турбокомпрессором требует этого самого турбокомпрессора , который намного сложнее . Причём , если мы уже можем себе позволить надёжный турбокомпрессор , то проще сразу строить ТРД , а не городить огород вокруг ВРДК ( что в РеИ и сделали ) .

[E.tom]

Чертёжик с разрезом .

Спасибо, пока куча дел, как освобождусь прорисую заново.

[blacktiger63]

ВРДК с турбокомпрессором требует этого самого турбокомпрессора , который намного сложнее

ТК никак не сложнее редуктора, ему матерьялы нужны правильные. а так-то - проще пареной репы.

Причём , если мы уже можем себе позволить надёжный турбокомпрессор , то проще сразу строить ТРД

американцы изладили массово ТК к 1941-му году (В-17, Лайтнинг), но ТРД сами не осилили, пришлось поначалу у нагличан просить. О, точно! Прилажу-ка турбореактор (я эту штутку так назвал) к Киттихауку, а там поглядим.

[DiamondWolf]

Турброкомпрессор и ВРДК - "две большие разницы"

Ясно, но и там и там главная проблема - жаропрочные материалы. При этом температура выхлопных газов ниже чем реактивной струи.

Не факт. Температура выхлопных газов ПД ЕМНИП около 1000 цельсия, но в форсажных камерах ТРД пламя неконтактирует с поверхностями жаровых труб и реактивного сопла, на их поверхности создается зашитная прослойка из холодного воздуха. Это ползволяет применять менее жаростойкие материалы.

Механические нагрузки (за счёт угловых ускорений) в материале лопаток турбины ТК охренительно выше. Жаровые трубы по сравнению с ними практически никак не нагружены

А это решается просто - ТК относится в самый хвост. Пока газы до него дойдут они частично смешаются с воздухом и охладятся.

И это позволило сделать массовый ТК уже во время войны. А сейчас ТК массово и в авто ставят (относительно) в отличие от ВРДК.

В результате Р-47 с ТК при близкой с Пе-2 взлетной массе и мощности намного превосходил его ОДНОВРЕМЕННО по высоте, скорости, дальности и комфорту (портативный туалет на борту).

А колесо ТК - да очень крутой хайтек, но без него не обойтись при разработке нормальных ТРД.

А в ВОВ наши подняли высотность простой установкой ЖРД - такая схема применялась на некоторых перехватчиках ещё в 50-е.

[E.tom]

ВРДК с турбокомпрессором требует этого самого турбокомпрессора , который намного сложнее

ТК никак не сложнее редуктора, ему матерьялы нужны правильные. а так-то - проще пареной репы.

Причём , если мы уже можем себе позволить надёжный турбокомпрессор , то проще сразу строить ТРД

американцы изладили массово ТК к 1941-му году (В-17, Лайтнинг), но ТРД сами не осилили, пришлось поначалу у нагличан просить. О, точно! Прилажу-ка турбореактор (я эту штутку так назвал) к Киттихауку, а там поглядим.

Частично ответил коллега DiamondWolf

Добавлю свои пять копеек, США просто не занималось разработкой ТРД, во время ВМВ когда всплыла проблема самолетов С ТРД, для США оказалось было проще купить лицензию и технологии на ТРД в Англии чем разробатывать свои на начальном периуде. Используя разработки англичан США быстро стала одной из ведущих стран производящих ТРД. Без накопленного опыта производства ТК это было бы невозможно. ТК и ТРД конструктивно и технологически братья, разница минимальная, в основном в характере действия турбины и источнике энергии на врашение этой турбины, у ТРД реактивная - то есть использующая небольшой процент энергии на вращение остальное на реактивную тягу. В ТК и в дальнейшем потомке ТК ТВД активная турбина в которой более 90% энергии газов уходит на вращение ротора.

Главная проблема ТК и ТРД/ТВД это температура газов перед турбиной.

Изменено 25 Apr 2014 пользователем E.tom

[blacktiger63]

Коллега, если это Вы мне, то устройство и возможности ТК я знаю. И газовые турбины из стандартных ТК тоже видеть приходилось.

Главная проблема ТК и ТРД/ТВД это температура газов перед турбиной.

Бесспорно. Вторая - регулировка производительности компрессора.

[Irdash]

Коллега, если это Вы мне, то устройство и возможности ТК я знаю. И газовые турбины из стандартных ТК тоже видеть приходилось.

Главная проблема ТК и ТРД/ТВД это температура газов перед турбиной.

Бесспорно. Вторая - регулировка производительности компрессора.

Да вот ВРДК и есть решение проблем ТК!

Так то надо заморачиваться с регулировкой частоты вращения турбины, строить регулируемый отвод выхлопных газов от поршневика на турбину, чтоб турбина создавала нужное давление наддува...

А ВРДК схема многое упрощает. Ставим ТК по схеме Р-47-го, по температуре ТК проблема - решена. ТК работает в ВРДК. Тем самым мы тупо убираем сложное и выгорающее регулирующее устройство отвода газов на турбину. Его тупо нет. Весь поток выхлопных газов идет прямо на турбину. Наддув будет избыточен? Определенно. Но. Проблемы то в этом нет! На мощности самого поршневика это не сказывается ибо ТК использует бросовое тепло выхлопных газов. Наддув ТК получается заведомо избыточным по давлению и расходу воздуха. Но проблемы это не представляет. Избыточное давление пропускается через обычный газовый редуктор и понижается до необходимых величин для поршневика. Остальное идет в тягу и обдув радиаторов поршневика. В такой схеме регулировка наддува идет через не требующий жаропрочности понижающий газовый редуктор, а значит и надежность такого регулятора - выше. Ну а возможность доп реативного форсажа - это уже приятный бонус схемы...

[blacktiger63]

Ставим ТК по схеме Р-47-го, по температуре ТК проблема - решена

Это бесспорно.

Остальное идет в тягу и обдув радиаторов

У моего "турбореактора" весь воздух идет на радиаторы и в форсажную камеру, наддув ПД - за счет механического нагнетателя .т.е.в сам мотор не лезем. Вы предлагаете часть воздуха использовать для наддува ПД. Можно и так, но тогда придется ковырять мотор, делать модификацию без ПЦН-а.

[Irdash]

Ставим ТК по схеме Р-47-го, по температуре ТК проблема - решена

Это бесспорно.

Остальное идет в тягу и обдув радиаторов

У моего "турбореактора" весь воздух идет на радиаторы и в форсажную камеру, наддув ПД - за счет механического нагнетателя .т.е.в сам мотор не лезем. Вы предлагаете часть воздуха использовать для наддува ПД. Можно и так, но тогда придется ковырять мотор, делать модификацию без ПЦН-а.

Почему это без ПЦНа? Стандартно, в комплекте с ТК идет низковысотный односкоростной ПЦН, На малых оборотах, при старте, турбина не тянет. А взят исходно М-105ПФ - мотор пониженной высотности. Да односкоростной ПЦН был бы проще и дешевле. Но машина то все равно не массовая. так что ломать налаженной производство никто не будет. Тем более что относительно тех высот в 12-14км, на которых предполагается работать данному высотному истребителю, высотность ПЦНа мизерна.

[blacktiger63]

в комплекте с ТК идет низковысотный односкоростной ПЦН

А, комбинированный наддув, ну да. реально.

На малых оборотах, при старте, турбина не тянет.

Коллега, турбина "не тяне"т на малых оборотах, т.н. турбояма и "тормозит" при резком "тапке в пол". А на старте/взлете у неё все в порядке, прет дай божЕ.

Да односкоростной ПЦН был бы проще и дешевле.

Тут не понял вашу мысль.

машина то все равно не массовая.

Какая машина? Что я пропустил?

[E.tom]

АИ Проект мечта попаданца.

Изменено 29 May 2014 пользователем E.tom

[dragon.nur]

Мечта попаданца -- это собственное производство ста килограммов алюминида титана в неделю к 31 декабря 1939 года, а пароход с американскими станками, способными это обрабатывать, в Новороссийском порту чтоб под разгрузкой стал ещё 1 октября.

Изменено 8 Jun 2014 пользователем dragon.nur

[Tungsten]

АИ Проект мечта попаданца.

Снова этот резкий переход от тракта воздухозаборника к компрессору , со всеми вытекающими проблемами ...

[Граф Цеппелин]

А в чем там проблема?

[Абрамий]

Мечта попаданца -- это собственное производство ста килограммов алюминида титана в неделю к 31 декабря 1939 года, а пароход с американскими станками, способными это обрабатывать, в Новороссийском порту чтоб под разгрузкой стал ещё 1 октября.

Впервые образцы химически чистого и потому пластичного титана были получены в 1925 году Ван-Аркелем и де Буром .

Они использовали так называемый йодидный метод получения химически чистых металлов .

Метод основан на термической диссоциации газообразного йодида титана на накалённой электрическим током проволоке или ленте .

Этот метод даёт возможность получать титан высокой чистоты .

Однако этот способ малопроизводительный и дорогой , хотя и простой технологически .

До появления метода Кролля в 1940 году только им и получали титан пригодный в качестве конструктивного материала .

В 1910 году Хантер предложил метод получения металлического титана восстанавливая металлическим натрием тетрахлорид титана .

Однако получить химически чистый пластичный титан Хантеру не удалось .

Образцы получались в виде металлического порошка .

Хантер попытался переплавить порошок в компактный металл .

Чистота полученных образцов составила 99% .

Изучив свойства полученного ме­талла, Хантер пришёл к выводу, что большого будущего у титана нет - он слишком хрупок и непригоден к ме­ханической обработке.

Уже один суммарный процент примесей кислорода , азота и углерода делал титан хрупким и непригодным для использования в качестве конструктивного материала .

Производство металлического титана по способу Хантера однако было организовано , но в небольших количествах .

Этот титан использовался для легирования сталей , алюминиевых сплавов и для производства карбида титана ( в твердых сплавах ) .

Кроме того титан полученный по способу Хантера использовали в качестве сырья для йодидного способа производства титана .

Сейчас существуют производства по получению титана таким способом , но уже усовершенствованным способом .

Кроме того металлический титан получали по методу Муассана .

Процесс заключается в восстановлении окиси титана углеродом в дуговой электропечи .

Получается металлический титан с содержанием углерода 2-8% .

Он тоже годится только в качестве сырья для металлургии , производства твёрдых сплавов и производства титана йодидным способом .

Кролль использовал для получения чистого титана химически чистый тетрахлорид титана и магний достаточно высокой степени чистоты .

Для получения титана сперва получали тетрахлорид титана восстановлением окиси титана углеродом в присутствии хлора .

Затем после очистки полученного продукта тетрахлорид титана восстанавливали металлическим магнием .

Получалась титановая губка .

Восстановительный реактор продували и заполняли аргоном .

Титановую губку измельчали в порошок и подвергали или выщелачиванию в автоклаве или что много лучше дистилляцией при высокой температуре в вакууме - для удаления хлорида магния и магния .

Кроме того при переплавке порошка титана в компактный металл Кроллем были предприняты все меры для недопущения загрязнения металла при переплавке кислородом , азотом и углеродом .

Как раз этого Хантер при переплавке титанового порошка обеспечить не смог .

Технология производства металлического титана и его сплавов пригодных для использования в качестве конструктивного материала является исключительно сложной и только менее 5% всего добываемого в мире титанового сырья используют для получения металлического титана и его сплавов .

Остальное титановое сырьё используют в качестве сырья для производства диоксида титана и для получения ферротитана .

Очень большая химическая активность титана при высоких температурах и его высокое сродство к кислороду , азоту и углероду делает получение чистого титана и его сплавов очень сложным делом .

Все технологические процессы приходится вести или в среде инертного газа ( аргона ) или в вакууме .

Но даже в этих условиях титан реагирует со стенками аппаратуры и значит загрязняется примесями .

Производство такого интерметаллида как алюминид титана очень сильно усложнятся тем фактом ,что титан и алюминий имеют очень сильно отличающееся температуры плавления .

Если титан плавится при 1675 градусах Цельсия , то алюминий при 660 градусах Цельсия .

Разница более 1000 градусов .

Оба компонента при высокой температуре имеют очень высокую химическую активность и плохо смешиваются .

Всё это очень осложняет промышленное производство алюминида титана TiAl классическим сплавным методом .

В настоящее время нет ещё толком отработанной и надёжной технологии производства алюминида титана и изделий из него .

Для производства алюминида титана сгодится и титан с содержанием и 2-8% примесей полученный по способу Муассана , хотя возможно ,что примесь карбида и будет ухудшать жаропрочность алюминида титана .

Металлический титан в виде порошка вступает в химическую реакцию с металлическим алюминием ( тоже в виде порошка ) с выделением большого количества тепла .

Совсем не обязательно сплавлять алюминий и титан в электропечи .

Достаточно просто смешать в графитовом тигле порошки титана и алюминия , затем поместить тигель в вакуумную камеру с подогревом или лучше в камеру-реактор с давлением аргона около 1МПа с подогревом до 500-600 градусов и там поджечь .

Смесь загорается и происходит образование алюминида титана TiAl.

Это реализуется так называемый СВС- процесс или самораспространяющейся высокотемпературный синтез .

Если подобрать мелкость измельчения порошков титана и алюминия , то может произойти очень бурная и быстрая химическая реакция синтеза алюминида титана в режиме теплового взрыва .

Если используется предварительное прессование смеси или реакция горения смеси происходит при одновременном обжатии смеси прессом ,то можно получить сразу готовые детали , а не только порошок .

Другой способ ещё проще , но там получается только порошок алюминида титана TiAl.

Приготовляют смесь из порошка двуокиси титана , порошка алюминия , и порошка магния .

Её тщательно перемешивают .

Затем смесь помещают в графитовый тигель .

Тигель помешают в герметический реактор в котором создают давление аргона около 1 МПа .

Потом тигель нагревают до температуры около 400-500 градусов и поджигают смесь .

Происходит СВС процесс .

Затем продукт измельчают в барабанной мельнице и травят соляной кислотой .

Получается мелкодисперсный алюминид титана, соответствующий формуле TiAl.

Для попаданцев более применимым является интерметаллид алюминид никеля Ni₃Al и сплавы на его основе или интерметаллид NiAl .

Никель много более доступен , чем титан .

Алюминид никеля Ni₃Al Тпл 1385 °С , жаропрочность не менее 1000-1100 °С .

И алюминид никеля тоже очень трудно получается прямым сплавлением в печах .

Процесс получения алюминида никеля методом СВС заключается в смешении порошков никеля и алюминия .

Затем смесь нагревают в графитовом тигле до 500-600 градусов , начинается реакция СВС и получается алюминид никеля .

Другой более простой вариант СВС процесса для получения алюминида никеля состоит в том , что смешивают порошок окиси никеля и порошок алюминия и желателен флюс - плавиковый шпат .

Для улучшения характеристик сплава в смесь можно добавить легирующие в виде окислов титана , молибдена , кобальта ,вольфрама , хрома и т.д.

Легирующие добавки тоже будут восстановлены алюминием до металлов .

Если добавить в смесь ещё и порошков углерода , бора и кремния , то произойдет химическое соединение легирующих добавок с углеродом , бором и кремнием и алюминид никеля будет легирован ещё и тугоплавкими соединениями : карбидами , боридами и силицидами .

Алюминия добавляют в смесь ровно столько ,что-бы произошло и полное восстановление никеля из окиси( легирующих тоже ) и образование интерметаллида .

Плавиковый шпат служит для отделения тугоплавкого и вязкого шлака из окиси алюминия от алюминида никеля .

Смесь поджигают и начинается бурная химическая реакция между сперва окисью никеля и алюминием , а потом и получившимся металлическим никелем и алюминием .

Температура развивается больше 2500 градусов ,что с избытком достаточно для плавления алюминида никеля и для плавления шлака .

Небольшой проблемой тут является высокая температура горения и бурное газообразование .

Для решения этой проблемы смесь составляют из порошка окиси никеля , порошка металлического никеля , порошка алюминия и плавикового шпата .

( И тут можно добавить в смесь для охлаждения до 20 % окиси титана . Тогда получится смесь алюминида никеля и алюминида титана .)

Алюминид никеля в таких условиях полностью расплавляется и оседает вниз , а шлак из смеси окиси алюминия и флюса плавикового шпата всплывает вверх .

Для ускорения процесса можно вести СВС в центробежной установке , тогда отделение шлака от сплава происходит быстрее и более полно .

Если СВС процесс идет в графитовой или жаропрочной керамической форме из магнезита , то расплавленный алюминид никеля её полностью заполняет и получается монолитное изделие .

Процесс СВС получения простого или легированного алюминида никеля в сочетании с центробежным литьём у нас приспособили для литья лопаток газовых турбин .

Технология резко упростилась .

Эта технология СВС получения жаропрочных изделий из чистого алюминида никеля и сплавов на его основе вполне доступна и до ВОВ .

Изменено 14 Jun 2014 пользователем Абрамий

[dragon.nur]

О, Капитан Копипаста! Спасибо, но я -- в курсе.

Особенно доставляет про СВС процесс в центробежной литьевой машине для лопаток авиационных газовых турбин, и всё это году так в 1940. Я, как мне казалось, вполне обозначил порядок массы необходимых сплавов.