что такое реверс скорости
Реверс самолета. Реверс двигателя самолета.
Реверс – механизм для направления части реактивной или воздушной струи по направлению движения воздушного судна и создания обратной тяги. Помимо этого, реверсом называют используемый режим работы двигателя самолета, который задействует реверсивное устройство.
Устройство применяется в основном после посадки, на пробеге или для аварийного торможения. Кроме того, реверс используют для движения задним ходом без помощи буксирующего средства. Некоторые самолеты включают реверс прямо в воздухе. Чаще всего устройство эксплуатируется в транспортной и коммерческой авиации. После посадки реверс характеризируется шумом. Его применяют вместе с колесной тормозной системой, что приводит к снижению нагрузки на основную тормозную систему воздушного судна и сокращает дистанцию, в особенности при небольшом коэффициенте сцепления с ВПП, а также в самом начале пробега. Вклад реверсивной тяги сильно отличается в разных ситуациях и моделях самолетов.
Реактивный двигатель
Реверс производится при отклонении всей или части струи, которая поступает с двигателя, при помощи разных затворок. В разнообразных силовых установках реверсивное устройство реализуется по-разному. Специальные затворки способны перекрыть струю, которая создана сугубо внешним контуром турбореактивного двигателя (как на А320), или струи всех контуров (Ту-154М). Конструктивные особенности самолета влияют на оснащение реверса. Это могут быть как все двигатели, так и определенная часть. К примеру, на трехдвигательном Ту-154 реверс могут создавать только крайние двигатели, а самолет Як-40 – средний.
Ковшевые створки – специальный механизм, который перенаправляет воздушный поток. Подобных створок на двигателях может быть от двух и больше. Внешне они похожи на ковши. Например, в двигателе с высокой степенью двухконтурности с перекрытием потока по всей плоскости как у Д-30Ку-154 (Ту-154М).
Способ реверса, в котором в сопле и задней части двигателя установлен специальный металлический профиль, называется профилированные решетки. Двигатель задействован на прямой тяге, а сворки в решетки перенаправляют проход выходящих газов. Подобная конструкция эксплуатируется во многих двигателях самолетов, в частности на силовых установках с невысокой степенью двухконтурности с перекрыванием всего потока (Ту-154, Боинг 727).
Ограничения
Но у реверсной системы есть свои недостатки. К возможным неприятностям можно отнести применение реверса на небольших скоростях (меньше 140 км/ч). Струя может поднимать с поверхности ВПП мусор, который при пробеге самолета на небольших скоростях может попасть в воздухозаборник и стать причиной его повреждения. При больших скоростях поднятый мусор не создает помех из-за того, что не успевает на высоту воздухозаборника.
На Ил-76 реверсивное устройство установлено на четыре двигателя, но в практике 2-м и 3-м двигателем реверс не применяется, потому процесс может повредить обшивку фюзеляжа.
Двигатель с воздушным винтом
Реверс у винтовых воздушных суден реализуется при помощи поворота лопастей винта (меняется угол атаки лопастей на отрицательный), а именно при неменяемом направлении вращения. Поэтому винт создает обратную тягу. Подобный тип реверсивного устройства способен использоваться на поршневых и на турбовинтовых двигателях. Реверс часто предусматривается на амфибиях и гидросамолетах.
Впервые применение реверса началось в 30-х годах. Реверсом оборудовались пассажирские самолеты «Дуглас ДК-2» и «Боинг 247».
Самолеты без реверсивного устройства
Огромное количество самолетов не использует реверс по его ненадобности или технической сложности. К примеру, в связи с некоторыми способностями механизации крыла и высокой эффективностью воздушных тормозов в хвосте ВАе 146-200 включение реверса не требуется. Соответственно, все 4 двигателя в режиме реверса не работают. По той же причине в устройстве реверса не нуждается самолет Як-42.
Большинство летательных аппаратов с форсажными камерами не обладает реверсом из-за величины после посадочного пробега. Это обстоятельство принуждает строить длинные ВПП, в конце которых следует устанавливать аварийные приспособления для торможения. Самолеты в этом случае оборудуются эффективными колесными тормозами и парашютами. Нужно отметить, что пневматика и тормоза подобных самолетов подвергаются сильному износу и часто требуют замены.
Применение реверса в воздухе
Часть самолетов допускает возможность использования реверса тяги прямо в воздухе, но подобное включение зависит от типа самолета. В некоторых ситуациях реверс включается перед посадкой, а в иных – в момент снижения, что значительно понижает вертикальную скорость торможения или дает возможность избежать допустимого превышения скоростей во время пикирования, экстренного снижения или выполнения боевых маневров.
ATR 72 – турбовинтовой авиалайнер, яркий пример использования реверса в воздухе. Кроме того, воздушный реверс могут применять турбореактивный лайнер «Трайдент», сверхзвуковой авиалайнер «Конкорд», военно-транспортный самолет С-17А, истребитель Сааб 37 «Вигген», турбовинтовой «Пилатус РС-6» и прочие.
Реверс электродвигателя — полное описание функций реверсирования
Реверс – это изменение направления вращения электродвигателя. Выполнить реверс можно изменив полярность приходящего на пускатель, питающего напряжения. Это могут быть регуляторы, используемые для двигателей постоянного тока.
Реверс можно выполнить, используя перемену чередования фаз в сети переменного тока. Это действие выполняется в автоматическом режиме при замене полярности сигнала задания, или после поступления определенной команды на нужный логический вход.
Реверс можно осуществить при помощи информации, которая передается по полевой шине, эта возможность входит в определенный набор стандартных функциональных способностей и свойственна большинству современных регуляторов, используемых в цепях переменного тока.
Рис№1. Тезус U(магнитный пускатель) с реверсивным блоком
Функция реверсирования
Для изменения направления двигателя изменяется полярность напряжения приходящего на якорь двигателя.
Основные методы реверсирования
В настоящее время, уже достаточно редко, используется контакторный способ.
Существует статический способ, он заключается в изменении полярности на выходе преобразователя в обмотке якоря или при изменении направления прохождения тока возбуждения. Для этого способа свойственно наличие большой постоянной времени обмотки возбуждения, что не всегда удобно.
Рис. №2. Реверсирование двигателя с помощью магнитного пускателя.
При управляемом торможении механизмов, обладающих высоким моментом инерции нагрузки, необходимо вырабатываемую электрической машиной энергию, возвращать обратно в основную электрическую сеть.
Используя процесс торможения регулятор выступает в качестве инвертора, производимая энергия обладает отрицательным зарядом.. таким образом регулятор может осуществить две операции одна – реверс, другая – рекуперативное торможение. Регулятор оснащается двумя мостами, которые подключены встречно-параллельно.
Используемые мосты инвертируют напряжение и ток.
Рис.№3. Реверс асинхронного электродвигателя с прямым частотным преобразователем; а) скорость и составляющие вектора статорных токов АД, б) фазные напряжения электрической сети и ток нагрузки.
Реверс может осуществляться преобразователем частоты, используемым для асинхронных электрических двигателей.
Управление реверсированием выполняется с помощью векторного управления в замкнутой системе с использованием датчика обратной связи. С его помощью производится независимое управление составляющими тока Id и Iq, они служат для определения потока и вращающегося момента двигателя. Управление асинхронным двигателем аналогично проведению операций по управлению и регулированию двигателем постоянного тока.
Рис.№4. Функциональная схема регулятора скорости с векторным управлением и датчиком обратной связи.
Для осуществления функции реверса, на логическом входе регулятора предназначенного для выполнения этой команды появляется внешний сигнал. Он изменяет порядок коммутации силовых ключей инвертора и реверса двигателя. Реверс можно выполнять в нескольких вариантах.
При изменении чередования фаз на двигателе, находящемся в работе, происходит изменение вращения поля. В результате этого появляется большое скольжение, что создает резко-нарастающее тока ПЧ (преобразователя частоты) до самого большого значения (внутреннее ограничение тока ПЧ). При большом скольжении малый тормозной момент и внутренний регулятор ПЧ уменьшат задание скорости. При достижении электродвигателем нулевой скорости, происходит осуществление реверса, который соответствует кривой разгона. Лишняя энергия, не затраченная на трение и на нагрузку, рассеивается в роторе.
Вращающий момент механизма прямо противоположен моменту двигателя и превышает его по модулю, то есть естественное замедление происходит быстрее во много раз, чем кривая замедления, которую установил регулятор. Значение скорости постепенно снижается и происходит смена направления вращения.
При вращающем моменте, когда естественное торможение меньше установленного регулятором, двигатель начинает работать в состоянии рекуперативного торможения и возвращает энергию преобразователю. Диодные мосты не дают энергии пройти в сеть, конденсаторы фильтра заряжаются, величина напряжения увеличивается и включается устройство безопасности, предохраняющее от выделения энергии.
Для того чтобы предотвратить перенапряжение, через тормозной ключ присоединяют тормозное сопротивление к конденсаторному блоку. Тормозной момент ограничивается емкостью в звене постоянного тока преобразователя, значение скорости падает и происходит смена вращения. Разные модификации резисторов на разные номиналы обеспечивают соответствие мощности двигателя и рассеиваемой энергии. В подавляющем большинстве случаев тормозной ключ в моделях расположен в самом регуляторе.
Наличие тормозного резистора свойственно для регуляторов, предназначенных для обеспечения управляемого торможения, этот метод относится к самым экономически выгодным. С его помощью двигатель может замедлять вращение до самой остановки движения, не меняя направление рабочего вращения.
Этот вариант характерен для испытательных стендов. Выделяющаяся энергия обладает слишком большой величиной, резисторы не могут справиться с ее рассеиванием, потому что произойдет повышение температуры. Для этого предусмотрены системы, которые дают возможность вернуть энергию обратно в электрическую сеть. В этом случае диодный мост не используется, вместо него применяют полупроводниковый мост, изготовленный из IGBT-транзисторов. Выполнение рабочих функций определено с помощью многоуровневого управления, оно дает возможность получить токовую характеристику, приближенную к форме чистого синуса.
Пишите комментарии, дополнения к статье, может я что-то пропустил. Загляните на карту сайта, буду рад если вы найдете на моем сайте еще что-нибудь полезное.
Еще раз о реверсе тяги… Чуть подробнее :-)…
Здравствуйте, уважаемые читатели!
Реверс тяги на самолете А320 (с двигателями CFM56-5В).
Пару слов перед началом. Статья на тему «Реверс тяги двигателя самолета» уже присутствует на моем сайте. Постоянные посетители наверняка об этом знают. Однако написана она была больше года назад, когда сайт был еще другим, и опыт писательства в интернете у меня практически отсутствовал.
С тех пор кое-что изменилось, и я давно уже понял, что существующая статья слишком поверхностная и, по справедливости, нуждается в добавлениях и переработке. Хотел сначала так и сделать: попросту ее переписать и разместить под тем же адресом. Однако пока писал новую решил, что и старая тоже пусть живет :-).
Пусть люди читают, что им хочется и сами оценивают, есть ли положительные изменения :-). Плюс, конечно, определенные seo-соображения, может и малозначимые, но все равно, куда уж без них в сайтостроительстве…
Итак, новый вариант статьи. Более длинный, но, видимо, все же более полный :-).
Реверс тяги двигателя самолета. Один из существующих в современной авиации способов торможения самолета на пробеге после посадки. Как-то само собой исторически сложилось, что колесные тормоза играют в общем списке главенствующую роль (о них написано здесь). В принципе, это всегда было так, с начала существования авиации, однако для современных самолетов с их немалыми посадочными скоростями положение изменилось.
Теперь специфика работы классических тормозов может привести к тому, что они будут не в состоянии рассеять кинетическую энергию движения массы самолета, ведь не всегда ВПП может быть достаточной длины для этого, да и качество ее покрытия в зависимости от погоды ощутимо влияет на коэффициент трения колес о бетонку. Добавьте сюда еще корректность работы экипажа на этапе посадки и пробега.
Получается, что для возможности эффективного и безопасного применения тормозов колес необходимо сперва использовать какой-либо другой способ для снижения начальной скорости после приземления.
Сейчас на практике есть два таких способа : тормозной парашют и реверс тяги двигателя. О парашюте мы тоже уже говорили (здесь). Очень действенное средство, однако не всегда удобное. Это ж какую парашютную службу надо иметь в немаленьком аэропорту типа, например, Гонконга для подборки (после сброса), укладки и установки парашютов на разнокалиберные и разнотипные самолеты, которые к тому же садятся и взлетают каждые пять минут :-). Или, к примеру, большой транспортный самолет, работающий в отрыве от своей базы: кто ему будет укладывать и устанавливать тормозной парашют?…
Ну, с винтовыми движками в этом плане все, в принципе, понятно. А, вот, у двигателей реактивных есть некоторые особенности, которые мы сейчас рассмотрим для прояснения сути вопроса.
Практически все современные массовые пассажирские и транспортные самолеты оборудованы реверсом тяги двигателей. Но не у всех у них реверс одинаково эффективен. Особенно это касается двигателей реактивных. Здесь действие реверса во многом зависит от типа их конструкции.
В двухконтурных турбореактивных двигателях со смешением потоков (таких, как, например, Д-30КУ-154 стоящих на самолете ТУ-154М ) практически весь поток выходящих газов может быть перенаправлен на реверс.
Делается это двумя способами, и в обоих для перенаправления потока используются специальные створки определенного вида, так называемые « ковшовые ». Таких створок обычно две, и они действительно отдаленно напоминают ковши.
Схемы устройств реверса (по типу ТУ-154 и ТУ-154М).
При включении реверса с помощью силовых цилиндров и специального кинематического механизма эти створки поворачиваются и смыкаются своими задними краями, перекрывая проход выходящих газов в сопло и перенаправляя их в решетки. Привод управляющих силовых цилиндров обычно пневматический (хотя могут быть варианты). Схема такого реверса представлена на рисунке. Переводить надписи не стал, думаю смысл понятен итак :-).
Схема работы устройства реверса с внутренними створками (по типу двигателя НК-8-2).
Самолет ТУ-154Б-2 авиакомпании Air Koryo. Видны реверсивные решетки двигателя.
Реверсивные решетки на двигателе ИЛ-62.
Двигатель НК-8-4 самолета ИЛ-62. Видны реверсивные решетки.
Двигатель НК-8-4 для самолета ИЛ-62. Видны решетки реверса.
Решетки реверса самолета Caravelle Super 10В (двигатели Pratt & Whitney JT8D).
Один из первых пассажирских самолетов с реверсом тяги Caravelle Super 10В (двигатели Pratt & Whitney JT8D).
Мотогондола самолета В-737-200. Видно устройство реверса тяги.
Внешние створки реверса самолета Boeing-737-200.
Реверс самолета Fokker 70 на пробеге.
Самолет McDonnell Douglas DC-9-32.
Самолет McDonnell Douglas DC-9-32 на пробеге. Реверс включен.
Реверсивные створки двигателя самолета McDonnell Douglas DC-9-32.
Посадка самолета MD-80. Реверс включен.
Самолет Panavia Tornado на пробеге. Реверс тяги включен.
Двигатель Rolls Royce RB.199 с устройством реверса (для самолетов Tornado).
Реверсивные устройства такого типа достаточно эффективны. На некоторых самолетах они даже могут быть использованы для движения задним ходом при выруливании с места стоянки в аэропортах, что достаточно удобно в определенных условиях. Пример тому фото и видео, где показано выруливание самолета DC-9.
McDonnell Douglas DC-9-32 выруливает со стоянки задним ходом с использованием реверса.
Известны случаи руления задним ходом нашего ТУ-154 (что впрочем руководящими документами не поощряется :-)). Ну, и, конечно, всем известный «танцующий истребитель» Saab 37 Viggen шведских ВВС. Первый и один из немногих (если не единственный :-)) реактивный истребитель с реверсом тяги двигателя.
Системы реверса описанного типа (для двухконтурных движков со смешением потоков) раньше применялись довольно часто. Однако они имеют свои особенности. Первое — то, что это теплонапряженная конструкция, ведь створки находятся в потоке горячих газов. А второе — это особенности газодинамики самого двигателя из-за перекрытия канала основного газового потока.
По мере развития авиации (довольно быстрого, надо сказать :-)) в широкую эксплуатацию вышли двигатели с большой степенью двухконтурности, то есть турбовентиляторные. А это уже движки в подавляющем большинстве без смешения потоков. Для них конструкция системы реверса изменилась.
В их случае практически всегда реверсируется не весь газовый поток, выходящий из двигателя, а только воздух второго контура (создающий, впрочем, львиную долю тяги такого двигателя). В данном случае уже проблем с теплонапряженностью нет :-). При этом первый контур продолжает работать на прямую тягу, и обороты двигателя близки к максимальным (при полном реверсе).
Конструктивно такая система выполняется тоже достаточно просто, и для нее тоже есть два основных направления.
Створки реверса (контур) на самолете серии А320 (двигатели CFM56-5В).
Реверс включен. Створки открыты. Вид со стороны сопла. самолет серии А320 (двигатели CFM56-5В).
Открытая створка реверса самолета А320 (двигатель CFM56-5В).
Реверс самолета бизнес-класса Gulfstream G550.
Посадка А320 Air France.
Пробег с реверсом тяги А320-211 Air Canada.
Реверс тяги А320-214.
Реверс тяги на пробеге А320.
Работающий реверс самолета А340-313 (двигатель CFM56-5C4/P)
Посадка А340-313. Реверс двигателей включен.
Реверс тяги самолета А340.
Схемы устройств реверса (по типу В-737(CL), B-747, 757, 767, С-17).
Дефлекторы, перенаправляющие поток в реверсивные решетки (взгляд со стороны сопла, реверс включен). Двигатель Rolls Royce RB.211 (самолеты В-747, 757, 767).
Решетка реверса самолета Boeing-737-500.
Мотогондола двигателя самолета Boeing-767-383ER. Реверс включен, видны профилированные решетки.
Самолет Boeing-737-522. Реверс вкдючен, видны открытые решетки.
Работающий реверс самолета Boeing-767-31A/ER.
Самолет Boeing-757 на пробеге. Реверс включен.
Самолет Boeing-767-319ER. Касание, реверс включен.
Самолет Boeing-767-31A/ER. Реверс включен.
Реверс тяги на самолете А320-233 (двигатели V 2500).
Посадка самолета А340-541. Реверс включен (двигатели RR Trent 500).
Посадка самолета McDonnell Douglas MD-90-30. Видны сдвинутые панели мотогондолы (включение реверса, двигатель V2525-D5).
Реверс тяги на пробеге самолета ИЛ-76ТД-90ВД (двигатели ПС-90А).
Ан-124. Пробег после посадки. Реверс включен.
Двигатель Д-18Т на самолете АН-124. Вернее то, что от них осталось.
Такова основная тенденция в конструкции устройств реверса тяги на современных двигателях. Но это, в общем-то не догма :-). Бывают и различные специфические исключения. Например двигатель ПС-90А (для самолетов ИЛ-96, ТУ-204 ) будучи турбовентиляторным двигателем выполнен со смешением потоков и оборудован реверсом второго контура по только что описанной схеме номер два, когда сдвигается задняя часть корпуса мотогондолы.
Самые мощные движки серии CFM56 — CFM-56-5 с индексом «С» (С2, С3, С4), устанавливаемые на самолеты А340-200/300 выполнены со смешением потоков (тогда как все остальные CFM без смешения) и на них используется реверс по описанной схеме номер один (по четыре створки в линии второго контура).
Самолет ТУ-204. Пробег, реверс тяги включен.
Реверс тяги этого тяжелого самолета чрезвычайно эффективен, и он даже может двигаться задним ходом подобно маленькому шведскому истребителю. Все это достаточно хорошо видно в видеоролике. Обратите внимание на длину пробега этого самолета.
Транспортный самолет Boeing C-17 Globemaster III на пробеге. Реверс двигателей включен.
Открытые выходные устройства реверса двигателей Boeing C-17 Globemaster III.
Реверсивные решетки на двигателях самолета С-17.
Кроме того реверсивные струи его двигателей направляются только вверх и вперед, дабы максимально исключить подъем посторонних предметов с ВПП и попадание их на вход в двигатели, что удобно при посадке на неподготовленные аэродромы.
Как уже было сказано выше эффективность разных систем реверса на разных самолетах может значительно отличаться. И в связи с этим нужны, я думаю, определенные пояснения для правильного понимания темы. Реверс тяги — важное средство торможения, но отнюдь не главное и не единственно возможное во всех ситуациях. Однако и умалять его значение тоже нельзя. Тормозные системы на самолете должны работать в комплексе, каждая на своем участке торможения.
Из чего складывается тормозящее усилие реверса тяги двигателя. Ну, во-первых, из самой силы обратной тяги. Это сила такая же по природе, как и прямая реактивная тяга двигателя, в результате наличия которой становится возможно реактивное движение.
Однако обратная тяга значительно меньше прямой. Почему это происходит понятно. Потери давления при развороте потока с прямого на почти противоположное плюс массовые потери (створки не супер герметичны). Но главное — это то, что реверсивный поток не параллелен оси двигателя.
Более того, для турбовентиляторных двигателей, у которых системы реверса при его включении используют только второй контур, первый контур продолжает работать на прямую тягу, при этом на оборотах двигателя, близких к максимальным. Таким образом эта его тяга уменьшает тормозящее усилие реверса.
Справедливости ради, правда, стоит вспомнить, что львиная доля тяги турбовентиляторного двигателя (около 80% и более) создается вторым контуром, значит и величина его противотяги тоже будет немалая.
Теперь, во-вторых. Есть, ведь, и вторая составляющая тормозящего действия реверса, и она к реактивному движению отношения не имеет. Она относится к силам аэродинамическим. Дело в том, что масса воздуха, которая с большой скоростью выбрасывается через реверсивные створки, представляет из себя что-то типа упругой подушки, которая оказывает большое сопротивление набегающему потоку (дует ему навстречу :-)).
По сути это лобовое аэродинамическое сопротивление обратной тяги (в английском ram drag). Это сопротивление делает значительный вклад в общее тормозящее воздействие реверса, причем чем выше скорость самолета (а значит скорость набегающего потока), и выше обороты двигателя (то есть скорость реверсивного потока газа) тем выше величина лобового сопротивления.
По данным исследований специалистов фирмы Boeing из-за ram drag на хорошей скорости самолета при включенном реверсе тяги с увеличением оборотов двигателя с минимальных до максимально рекомендованных величина противотяги возрастает до 4 раз. А реверс ведь как раз и применяется на большой скорости.
Таким образом два вышеупомянутых компонента формируют тормозящее усилие реверса тяги двигателя. Какими они будут по величине, то есть в итоге насколько будет эффективен реверс зависит от компоновочных, конструктивных, эксплуатационных особенностей самолета и двигателя, от условий использования, срока службы и т.д.
С достаточной уверенностью можно сказать, что реверс не является основным (главенствующим) средством торможения современного (так сказать среднестатистического :-)) лайнера. По данным для самолета ТУ-154 работа по созданию тормозящего усилия на пробеге (или поглощаемая энергия движения на пробеге) распределяется следующим образом: тормоза колес – порядка 39%, реверс тяги – 21%, остальное – аэродинамическое сопротивление (спойлеры, корпус).
Однако, как раз именно на 154-ом реверс тяги – очень эффективное средство торможения, по-видимому из-за преимуществ компоновочной схемы. Приближаются к нему по этому параметру некоторые другие (уже устаревающие, к сожалению) самолеты с подобной схемой расположения двигателей и конструкцией реверса.