Паровые самолеты Второй Мировой

[mvdmitri]

В СССР в 1930е годы пытались построить паротурбинные установки можностью 2x1800 лс и 2x3000 лс для тяжелых самолетов Туполева. Но не смогли рассчитать и изготовить радиатор для конденсации отработанного пара приемлимых размеров и веса. Кроме того его воздушное сопротивление резко уменьшало скорость самолета. 

 

В Германии и во Франции в 1940х годах тоже были проекты самолетов на паротурбинной тяге. Французский самолет был мотокомпрессорным и для привода компрессора использовалась паровая турбина 1200 лс, а для конденсации пара радиатор помещался внутри двигателя в потоке сжатого воздуха. Немецкие самолеты проектировались с паровыми турбинами 3000, 4000 и 4x6000 лс. Последний вариант предназначался для самолета Мессершмидт 264 и основным топливом была смесь 65 процентов каменного или бурого угля и искуственного топлива из угля.

 

С 1942 до 1954 года в США разрабатывались атомолеты с паротурбовинтовыми и паротурбореактивными двигателями для скоростей от 800 кмч до 1600 кмч.

 

Пример расчета паротурбовинтового самолета 1948 года для полета на скорости до 800 кмч:

 

https://digital.library.unt.edu/ark:/67531/metadc58164/m2/1/high_res_d/19930085809.pdf

 

Примеры расчета паротурбореактивных самолетов 1952 года для полетов на скоростях 950 кмч и 1600 кмч:

https://digital.library.unt.edu/ark:/67531/metadc52887/m2/1/high_res_d/19630003317.pdf

 

К сожалению очень мало информации по советским проектам паровых самолетов.

 

 

 

[mvdmitri]

К 1945 году инженерам уже было ясно как обойти принципиальные недостатки паровой авиационной установки и приспособить ее к высотному тяжелому скоростному самолету.

Решение заключалось в использовании паровой турбины вместо двигателя внутреннего сгорания для привода мотокомпрессорного воздушно реактивного двигателя. Конденсатор пара размещался внутри корпуса двигателя перед реактивным соплом. Для снижения веса и габаритов паровоздушного радиатора давление пара в нем было от 40 до 80 атмосфер, а температура конденсации пара от 250 до 300 градусов. Воздух нагревался до 200 градусов что существенно увеличивало реактивную  тягу.

Для увеличения тяги на взлете  примерно в два раза  можно было использовать схему паротурбовинтового двигателя , когда большая часть мощности паровой турбины передавалась на пропеллер, а меньшая  охлаждала паровой радиатор.

В полете на большой высоте и скорости пропеллер отключался и флюгировался и двигатель работал полностью в турбореактивном режиме.

Для уменьшения веса турбины и парогенератора они расчитывались на давление 340 атмосфер и температуру от 500 до 700 градусов.

Изменено 7 мая 2019 пользователем mvdmitri

[mvdmitri]

Если бы не прогресс в разработке газотурбинных воздушнореактивных двигателей, то паровые турбореактивные и турбовинтовые двигатели могли быть установлены на самолеты разработанные в СССР.

 

 

 

Вес таких двигателей на крейсерской скорости 900 кмч и высоте полета 12000 м примерно 1 кг на 1 кг тяги без учета парогенератора и воды и примерно вдвое больше если учитывать паровой котел и воду. Полезный КПД достигает 20 процентов что сравнимо с бензиновым авиамотором с пропеллером самолета ТУ 4 или турбореактивным двигателем самолетов МИГ 15 и ТУ 104.

Эти данные можно рассчитать используя графики в приложении.

Вес установки меньше чем  вес пропеллерного бензинового мотора на той же высоте и скорости, но существенно больше веса газотурбинного двигателя.

[R_Krabs]

Я, признаться, думал, что самолёт Беслера был последней попыткой прикрутить паровой двигатель к летательному аппарату (не считая уже послевоенных атомолётов, так и не вышедших из стадии эскизных проектов), а оказывается попытки скрестить ужа и ежа продолжались без перерыва.

И, кстати, какое отношение Як-9 и Ла-5 ВРДК имеют к паровым двигателям? Если уж вспоминать про приводные турбины, то нельзя не упомянуть Caproni Campini и И-250 АКА МиГ-13.

Изменено 18 августа 2019 пользователем R_Krabs

[Iron_Felix]

Кстати, о паровых двигателях для авиации:

 

Проект инженера Иоганна Вильгельма Ринее ("Финляндский уроженец"), ноябрь 1916-го. Газогенераторная установка для паровых турбин для авиации.

Не более 0,2 кг на 1 л.с. - очень много по сравнению с ДВС, даже для Второй Мировой. На сайте gwar.mil.ru есть переписка в полном объёме. Если по-простому, вода нагревается с помощью системы камер, которые обжигаются топливом. Вот в топливо всё и упёрлось, никто в тогдашних условиях не стал бы разрабатывать сверхмощное топливо для турбины, так как обычный бензин или что-либо ещё не могло обеспечить должной температуры. Но факт в том что военные этим агрегатом так или иначе заинтересовались. Конечно, довольно интересный проект, пытавшийся решить главную проблему паровых двигателей для авиации, тяжёлые нагреватели.