Класифікація двигунів. Типи двигунів, їх призначення, пристрій і принцип роботи

Класифікація двигунів включає в себе кілька великих груп цих пристроїв. Варто відзначити, що кожна окрема група, в свою чергу, поділяється на ще декілька більш дрібних. Це обґрунтовано тим, що на сьогоднішній день людиною було винайдено величезну кількість різного роду двигунів.

Спосіб приготування суміші

Класифікація двигунів внутрішнього згорання може також здійснюватися по тому, яким способом було приготовлено паливо для їх роботи. Приміром, виділяють два основних види - це з зовнішнім сумішоутворенням і з внутрішнім сумішоутворенням. Під сумішоутворенням розуміють процес, в результаті якого отримують паливо для роботи двигуна. Під зовнішнім сумішоутворенням розуміють процес готування палива для роботи двигуна поза його межами, тобто в карбюраторі або в змішувачі. Природно, що до цієї групи відносять ті види цих пристроїв, які не здатні виробляти суміш самостійно.


До внутрішнього сумішоутворенню відноситься той випадок, коли процес виробництва суміші відбувається безпосередньо в самому циліндрі двигуна.

Рідке паливо

Двигуни на рідкому паливі відносяться до типу ракетних двигунів, тобто використовуються для запуску ракет. Складається таке пристрій з наступних частин:

Камера згоряння з соплом. Ці елементи служать для того, щоб перетворювати хімічну енергію палива в теплову. Після завершення цього процесу починається наступний, суть якого полягає в подальшому перетворенні вже наявної теплової енергії в кінетичну. Тут важливо відзначити, що камера згоряння, як і сопло, і впрыскивающее пристрій, вважаються окремим агрегатом.

Наступними елементами є клапани регулювання подачі палива, а також безпосередньо сам двигун. Призначення цих клапанів, як зрозуміло з назви, - це регулювання подачі палива. Це досить важливий процес, так як характеристика двигуна цього типу залежить від обсягу подаваного палива. В залежності від кількості робочого речовини, що надходить у двигун, буде змінюватися його тяга.

Пристрої на рідкому паливі

У класифікації двигунів із рідким речовиною в якості палива, їх відносять до групі ракетних пристроїв. Важливо відзначити, що в якості робочої рідини можна використовувати різне паливо. Тут необхідно розуміти, що вибір суміші для запуску агрегату буде залежати від характеристик, призначення, потужності, а також від тривалості роботи самого двигуна.


Серед усіх вимог, які найчастіше пред'являються саме до цього класу пристроїв - це найменший витрата робочої суміші або, що те ж саме, максимальна питома тяга. Коли виникає необхідність у виборі суміші для роботи двигуна на рідкому паливі, звертають увагу на такі параметри, як: швидкість спалахування і горіння, щільність, випаровуваність, отруйність, в'язкість і ще кілька важливих характеристик.

Агрегат з твердим паливом

Класифікація двигунів включає в себе ще один вид пристроїв. Ці агрегати працюють на дещо незвичному, твердому паливі. Тут важливо зазначити, що сфера застосування цих двигунів також ракетна. В якості основного речовини, що є паливом для цього пристрою, став порох. Особливість роботи полягає в тому, що агрегат працює до тих пір, поки не витратить весь запас до кінця. Сам же порох розташовується безпосередньо в камеру згорання двигуна. Такі пристрої стали називати твердопаливними ракетними двигунами, або РДТП.
Тут важливо зазначити, що саме цей клас двигунів є одним з найбільш старих. До того ж саме цей тип пристроїв став першим, який знайшов своє практичне застосування. Ще один важливий факт полягає в тому, що раніше в якості палива використовувався димний порох. З розвитком технологій змінився і вигляд суміші. Людям вдалося винайти бездимний порох для застосування в якості палива для ракетних двигунів.

Безпаливний двигун

Один з досить цікавих класів агрегату - це двигун, що не використовує для своєї роботи яку-небудь паливну суміш. Найчастіше такі типи пристроїв використовуються як приводи обертання. Складається цей агрегат з таких частин, як: диск або маховик, який закріплюється на осі. На цій же деталі є один або декілька постійних магнітів ротора. Важливою умовою є те, що ці магніти, як і сам диск або маховик, повинні бути встановлені так, щоб нічого не заважало їх вільному обертанню навколо своєї осі. Ще одна найважливіша деталь безпаливні двигуна - це циліндричний постійний магніт стопора, який нерухомо закріплений на штоку, встановленому паралельно диску або маховика. Постійний циліндричний магніт може разом зі штоком переміщатися в ту зону, де в даний момент часу є магнітне поле, створене магнітами ротора.

Принцип роботи безпаливні агрегату

Принцип роботи цього пристрою полягає в тому, що всі його магніти повернені однойменними полюсами в бік один одного. Так як однойменні магнітні полюси завжди будуть відштовхуватись один від одного, то їх руху змусить диск або маховик обертатися навколо своєї осі. Крім цього типу двигуна, є ще один, який дуже схожий за своїм принципом роботи з бестопливным.
Таким пристроєм став магнітний двигун, який має статор у вигляді постійного магнітного кільця, а також ротор (або його ще називають якір). Цей елемент являє собою стрижневий постійний магніт, який розміщений всередині статора в одній площині. Недоліком таких типів двигунів стало те, що вони потребують підводі електроенергії для здійснення своєї роботи. При винаході такого типу пристрою ставилося декілька цілей. Необхідно було домогтися екологічно чистого виду двигуна, який би не мав шкідливих вихлопів в процесі своєї роботи, а також працював без споживання якого-небудь виду палива і без підведення електричної енергії з зовнішніх джерел. При цьому він також не повинен забруднювати навколишнє середовище або атмосферне повітря.

Авіаційні двигуни

Перш ніж приступити до опису конкретного класу двигунів, найкраще розібратися, за яким принципом їх розділяють. В даний час ця група класифікується на два принципово різних види. Єдиним відмітною ознакою однієї групи від іншої стала можливість роботи пристрою за межами атмосфери. Іншими словами, перша категорія агрегатів вимагає для своєї роботи наявності атмосфери, друга ж не прив'язана до цього показника та може експлуатуватися поза її межами. Перша група отримала назву атмосферних або повітряних, друга ж називається ракетної. Варто відзначити, що умовно ці типи пристроїв називають, як гвинтовими повітряними двигунами і повітряними реактивними двигунами літака.

Група реактивних пристроїв

Друга категорія пристроїв, тобто реактивна, включає в себе такі агрегати, як: турбореактивні повітряні двигуни, прямоточні повітряно-реактивні двигуни. Основна відмінність цих двох типів пристроїв полягає в тому, що у прямоточних реактивних пристроїв, стиснення повітря відбувається за рахунок підведення механічної енергії в тракт двигуна. Для роботи цього агрегата необхідно створити підвищений статичний тиск. Цього ефекту досягають шляхом гальмування, що рухається у вхідному пристрої повітрозабірника, повітря.

Двоконтурні реактивні

Реактивний двигун літака цього типу - двоконтурний турбореактивний з'явився на світ з-за того, що людям потрібно створити пристрій, який би мав підвищений тяговий коефіцієнт корисної дії. Домогтися підвищення цього показника необхідно було на величезних дозвукових швидкостях. Принцип роботи цього пристрою виглядає приблизно так. На двигун повітряний потік набігає, далі він потрапляє в повітрозабірник, де розділяється на кілька частин. Одна частина проходить через пристрій високого тиску, розташованого в першому контурі. Друга ж частина забраного повітря проходить через лопатки вентилятора в другому контурі. Тут варто зазначити, що принцип побудови першого контуру в двигуні ТРДД аналогічний тому, що використовувався в контурі його попередника ТРД, а тому і працює він відповідно. А от дія вентилятора, розташованого у другому контурі движка, аналогічно тому, як функціонує многолопастный повітряний гвинт, що обертається в кільцевому каналі. Можна додати, що використовувати двигун ТРДД можна і на надзвукових швидкостях, але для цього необхідно передбачити наявність системи спалювання палива в другому контурі, щоб підвищити тягу пристрою.