O webu Bannery a partneři Letecké motory Popisy motorů Teorie a další články Slovník pojmů Časté otázky Srovnání motorů Převaděč jednotek Zajímavé odkazy Literatura Expozice For English readers Ruská letecká výzbroj Popis zbraní Články Pilot Súčka Technik u dopravky Jindřichův Hradec Letecké simulátory Jesenicko 2.0 ZK VFR Objects FSbox - crashboxy Přehled scenérií ČR Poznatky z tvorby Časté problémy s FS Lock On - tutorial Ka-50 Black Shark Ostatní Cyklovýlety Akce & fotky Kalendář akcí Mapa leteckým muzeí Letecké dny v ČR/SR Letecké dny a akce Aviatická pouť 2010 Aviatická pouť 2012 CIAF 2000 CIAF 2002 CIAF 2003 CIAF 2004 CIAF 2005 CIAF 2006 CIAF 2007 IFD 2008 Přerov 2005 Přerov 2006 Flying Rhino 2005 Flying Rhino 2007 Flying Rhino 2008 Flying Rhino 2009 Ramstein Rover 2012 Náměšť, Hradec 95/6 Náměšť 1995 a 1996 Náměšť 2006 Mošnov 1989 Den NATO 2006 Den NATO 2007 Dny NATO 2008 Dny NATO 2012 Čáslav 2007 Sliač 1964 Sliač 2003 Sliač 2005 Národné let. dni 2007 Malacky 2009 CSIAF 1992 Le Bourget 2007 RIAT 2009 TLP 2008 Duxford 2008 Kecskemét 2008 Kecskemét 2010 Airpower 2009 NTM 2009 Radom 2013 Cihelna 2006 Cihelna 2007 Cihelna 2010 Cihelna 2012 Den Pásovce 2009 Den Pásovec 2010 Kbely Bílý Potok Olomouc Neředín Králíky, tvrz Bouda Lešany Vyškov AirPark Zruč TM Brno Krakow 2013 Muz. Orla Bialego Świdnica Košice SPSL 2008 Messerschmitt Stif. Schleißheim Cottbus Gatow Peenemünde Sinsheim Gatčina NASM Castle Air Museum Hill Aerospace Museum Pacific Air Museum USS Hornet Planes of Fame Cradle of Aviation Kennedy Space Center Midland Museum of Flight USS Interpid Hendon De Havilland Museum Le Bourget Museum Linköping Aeroseum Ängelholm Moskva Siem Reap Bukurešť War Remnants Museum Rimini Caproni Automoto Autosalon 2005 AUTOTEC 2008 Ecce Homo 2005 Ecce Homo 2006 Ecce Homo 2007 Ecce Homo 2008 Ecce Homo 2009 FMX Brno 2010 Fotky z letů Let nad Jeseníky I Let nad Jeseníky II Let v Piper L4J Praha - Chania 2007 Ostatní Priessnitzův pohár 07 Delfín OK-ATS JAS-39 Gripen Panorama Medlánky 24.2.2008 Depozit TM Brno Dargen Ignis Brunensis 2008 aukce Mariánské Láz. California agric. mus. Petroleum museum Možnosti webu

Switch to English Přidat k oblíbeným Verze pro tisk
Spřátelené weby
L-39 Výcvikový systém ATM Online www.airbase.cz www.militarybox.cz Československá PVO další odkazy

Olympus 593 Mk. 610

autor textu: Ing. Marián Hocko, PhD.

Concorde
I. ÚVOD

Prekročenie zvukovej bariéry v dopravnom letectve bolo vždy snom ľudstva a v roku 1962 sa to stalo skutočnosťou. Lietadlo Concorde, ktoré bolo poháňané motormi Olympus 593 MK-610 sa stalo fenoménom letectva. Keďže Concorde lietal nadzvukovou rýchlosťou, jeho konštrukcia neumožňovala dopravu väčšieho počtu cestujúcich. Nevýhodou bol jeho malý vnútorný priestor, čo však bolo vykompenzované luxusnými sedadlami a dokonalou obsluhou. Prevádzka lietadla Concorde bola ukončená v dôsledku tragickej havárie v Paríži a následným tlakom na ekonomickú efektívnosť.

1.1 História motora Olympus 593 MK-610

Jednoprúdový letecký turbokompresorový motor Olympus bol prvýkrát vyvinutý a vyrobený firmou Bristol Aero Engines, ktorá sídlila vo Filtone v Anglicku. Ako pohonná jednotka sa motor Olympus použil v bombardovacom lietadle Avro Vulcan „V“. Prvý let prototypu lietadla Vulcan (VX777) sa uskutočnil dňa 3. septembra 1953. Lietadlo poháňali štyri motory Olympus 100.

V roku 1962 britskí a francúzski inžinieri začali s vývojom lietadla Concorde, ktoré malo byť schopné lietať pri nadzvukových rýchlostiach na zaoceánskych linkách. Toto lietadlo, vyrobené spoluprácou firiem British Aerospace a Aerospatiale, bolo považované z mnohých hľadísk za technický zázrak. Motor lietadla Concorde sa považoval za najzaujímavejšiu časť kvôli novým zariadeniam, ktoré boli navrhované pre nadzvukové lety. Návrh a vývoj motora spoločne zabezpečovali britská (Rolls-Royce) a francúzska (SNECMA) firma. Lietadlo Concorde bolo poháňané spočiatku motorom Olympus spoločnosti Bristol – Siddeley, ktorý bol použitý aj v strategickom bombardovacom lietadle Vulcan. Bolo však potrebné vykonať mnoho vylepšení na tomto motore, pretože bol pôvodne navrhnutý pre podzvukové lietadlá. Výsledkom vylepšení sa stal nový motor Olympus 593 MK-610.

Jednoprúdový letecký turbokompresorový motor bol jasnou voľbou pre nadzvukovú dopravu, aj keď ďalším možným riešením by bolo použitie dvojprúdového leteckého turbokompresorového motora. Dvojprúdové motory boli tichšie a úspornejšie pri podzvukových rýchlostiach ako jednoprúdové motory. Na druhej strane inžinieri spoločností Rolls-Royce a Snecma prišli na to, že pri nadzvukových rýchlostiach by dvojprúdový motor vytváral neúmerný odpor v dôsledku väčšieho čelného prierezu.

V roku 1962 bol najvýkonnejším leteckým motorom v Európe jednoprúdový letecký turbokompresorový motor Olympus, ktorý mal súčasne aj najväčší potenciál na ďalší vývoj. V dôsledku toho sa stal aj základnou pohonnou jednotkou v Európe pre nadzvukové lety. Avšak pri vývoji lietadla Concorde musel prejsť tento motor následnými zmenami:

  • čiastočné prehriatie pri prekročení zvukovej bariéry a použitie regulovateľných výstupných dýz,
  • použitie nových materiálov s vysokou tepelnou odolnosťou, aplikácia staviteľných vstupných sústav, ktoré spomaľovali vstupný prúd vzduchu do motora.

Najväčším problémom týchto inovácií bolo umožnenie nadzvukových letov pri zachovaní požadovanej účinnosti motora pri podzvukových rýchlostiach a pri nízkych teplotách.

II. CHARAKTERISTIKA MOTORA OLYMPUS 593 MK-610

Letecký turbokompresorový prúdový motor Olympus 593 MK-610 je jednoprúdový, dvojhriadeľový motor so sedemstupňovým nízkotlakovým axiálnym kompresorom, sedemstupňovým vysokotlakovým axiálnym kompresorom, prstencovou hlavnou spaľovacou komorou, jednostupňovou vysokotlakovou axiálnou chladenou plynovou turbínou reakčného typu, jednostupňovou nízkotlakovou axiálnou chladenou plynovou turbínou reakčného typu, výstupnou sústavou s komorou prídavného spaľovania a pevnou primárnou výstupnou dýzou a regulovateľnou výstupnou dýzou.


Principiálna schéma motora Olympus 593 Mk. 610
III. ZÁKLADNÉ TECHNICKÉ ÚDAJE MOTORA OLYMPUS 593 Mk.610
Ťah motora na maximálnom režime FT,max. = 139,4 kN
Ťah motora na režime prídavného spaľovaniaFT,PS = 169,2 kN
Otáčky nízkotlakového rotora na maximálnom režimen1,max. = 6 500 min-1
Otáčky vysokotlakového rotora na maximálnom režimen2,max. = 8 530 min-1
Maximálna teplota plynov pred plynovou turbínout3c,max. = 1 194°C
Maximálna teplota plynov za plynovou turbínout4c,max. = 806°C
Špecifická spotreba paliva na maximálnom režimecm,max. = 0,122 kg.N-1.h-1
Spotreba paliva na maximálnom režimechod.max. = 10 500 kg.h-1
Maximálny stupeň stlačenia kompresoraπKc = 15,5
Dodávka vzduchu do motora na maximálnom režimeQv = 186 kg.s-1
Celková dĺžka motoraL = 4 039 mm
Maximálny priemer motora Dmax. = 1 219 mm
Vstupný priemer motoraD1 = 1 206 mm
Suchá hmotnosť motoraG = 3 175 kg
IV. KONŠTRUKCIA MOTORA OLYMPUS 593 MK-610

Pohľad na motor Olympus 593 MK-610


Umiestnenie motorov pod krídlom
Vstupné ústrojenstvo

Nadzvukový prúd vzduchu spôsobuje u kompresora vytváranie rázových vĺn na lopatkách rotora, čo si vyžaduje značné skrútenie lopatiek a vznik vibrácií, a v dôsledku toho aj celkové zníženie účinnosti motora. Z tohto dôvodu musí mať každý motor určený pre nadzvukové rýchlosti špeciálne vstupné ústrojenstvo, ktoré má za úlohu spomaliť prúd vzduchu na M = 0,5. Väčšina nadzvukových stíhacích lietadiel používa na zníženie rýchlosti prúdiaceho vzduchu výsuvný kužeľ, umiestnený vo vstupnom ústrojenstve. Avšak u lietadla Concorde nie je možné použiť tento spôsob zníženia rýchlosti prúdiaceho vzduchu z viacerých dôvodov, najmä kvôli štvorcovému tvaru vstupného ústrojenstva motora a kvôli dlhej dobe letu pri nadzvukových rýchlostiach.

Nábehové hrany vstupného ústrojenstva lietadla Concorde sú ostré a majú staviteľné (konvergentné, divergentné) panely. Ostré nábehové hrany umožňujú zbrzďovanie rázových vĺn predtým, ako sa prúd vzduchu dostane do vstupu. Z toho dôvodu, keď vzduch vstupuje do staviteľného vstupného ústrojenstva, zriedkakedy prekročí hodnotu M = 0,9. Vo vnútri vstupného ústrojenstva sa nachádzajú pohyblivé panely, ktoré umožňujú zmenšiť prietokový prierez, a tým regulujú prietok vzduchu pred vstupom do kompresora. Počas vzletu sú rampy úplne otvorené, aby dodávka vzduchu do motora bola čo najväčšia. Pomocný otvor pre prívod vzduchu, ktorý sa nachádza pod gondolou motora, sa otvára v prípade potreby zväčšenia prietokového množstva vzduchu. Tento otvor sa zatvorí až pri rýchlosti M = 0,7. Po dosiahnutí rýchlosti M = 1,3, sa panely postupne uzatvárajú, a tým sa znižuje hmotnostný prietok vzduchu do motora. Panely regulujú potrebné množstvo vzduchu, pričom nadbytočné množstvo vzduchu slúži na chladenie motora. Pri rýchlostiach M = 2 sa panely nachádzajú v dolnej polohe a majú za úlohu spomaľovať prúd vzduchu na rýchlosť M = 0,5. To viedlo k vzniku rázových vĺn na ostrých nábehových hranách vstupného ústrojenstva. Niektoré rázové vlny sa dostali až na posledný staviteľný panel, ale nikdy nedosiahli kompresor. Spomaľovaním prúdu vzduchu sa zvyšuje tlak vzduchu pred nízkotlakovým kompresorom. Okrem toho tieto panely napomáhajú premeniť turbulentné prúdenie vzduchu na laminárne, a tým zabezpečujú hladký vstup vzduchu do kompresora. Táto funkcia panelov je veľmi dôležitá pri vysokých rýchlostiach, keďže turbulentné prúdenie by spôsobovalo nebezpečné vibrácie v kompresore.


Pohľad na vstupné ústrojenstva ľavých motorov lietadla Concorde

Staviteľné panely majú aj špeciálnu polohu pri vypnutí motora počas letu. V prípade poruchy motora počas letu sa panely úplne vysunuli dole, otvoril sa pomocný prívod vzduchu a privádzal do motora čo najviac vzduchu. Prebytočné množstvo vzduchu, ktoré bolo privádzané do regulovateľného vstupu, buď obchádzalo motor, alebo bolo vypúšťané cez pomocné výstupy vzduchu. Regulovateľné vstupné ústrojenstvo bolo navrhnuté pre nadzvukové rýchlosti letu, avšak pri podzvukových rýchlostiach, najmä pri vzlete, spôsoboval ich štvorcový prierez narušenie prúdenia vzduchu, čo malo za následok vibrácie.


Konfigurácia vstupného ústrojenstva nadzvukového dopravného lietadla Concorde pri vzlete (pomocný prívod vzduchu sa uzatvára pri M = 0,93)


Konfigurácia vstupného ústrojenstva nadzvukového dopravného lietadla Concorde po vzlete pri znižovaní hluku (je otvorený sekundárny prúd vzduchu okolo motora)


Konfigurácia vstupného ústrojenstva nadzvukového dopravného lietadla Concorde počas letu pri rýchlosti M = 2,0


Konfigurácia vstupného ústrojenstva nadzvukového dopravného lietadla Concorde pri poruche motora počas letu pri nadzvukovej rýchlosti


Konfigurácia vstupného ústrojenstva nadzvukového dopravného lietadla Concorde pri reverzácii ťahu


Vstup do kompresora motora Olympus 593 MK-610
Nízkotlakový kompresor

Prvé verzie motora Olympus 593 mali sedemnásť vstupných rebier, mali menší hmotnostný prietok vzduchu, ktorý sa však neskôr zvýšil o 5% pomocou úprav konštrukcie kompresora. Časti konštrukcie kompresora boli vyrobené zo zliatiny horčíka a zirkónia, avšak u lietadla Concorde už boli použité konštrukcie kompresora z titánových zliatín. Vstupné usmerňovacie rebrá boli duté, čo umožňovalo cirkuláciu vzduchu vo vnútri rebier, čo sa využívalo na odmrazovanie vstupu kompresora.

Nízkotlakový axiálny kompresor má sedem stupňov. Všetky rotorové lopatky a disky nízkotlakového kompresora sú vyrobené z titánu. Statorové lopatky sú vyrobené z nehrdzavejúcej ocele. Disky rotorových lopatiek sú spojené pomocou licovaných skrutiek a vytvárajú diskobubnovú konštrukciu rotora nízkotlakového kompresora. Priemer prednej časti nízkotlakového kompresora je 1,219 m, čo limituje prietokové množstvo vzduchu.

Vysokotlakový kompresor

Vysokotlakový axiálny kompresor je tiež tvorený siedmimi stupňami. Jeho sendvičová konštrukcia je veľmi podobná konštrukcii nízkotlakového kompresora. Prvé tri stupne rotorových lopatiek sú vyrábané z titánových zliatín, pričom posledné štyri stupne sú z tzv. zliatiny Nimonic 90 (zliatina niklu a kobaltu), ktorá je schopná znášať vysoké teploty. Skriňa vysokotlakového kompresora je vyrobená z nerezovej ocele. Chladiaci kanál je izolovaný od rotora vysokotlakového kompresora, kvôli prenosu tepla a aby sa vzduch neohrial pred vstupom do chladených priestorov plynovej turbíny. Hnací hriadeľ kompresora je upevnený k zadnej prírube rotora vysokotlakového kompresora.

Práve vysokotlakový kompresor bol jednou z tých častí motora Olympus, ktoré spôsobovali najväčšie prevádzkové problémy. Konštruktéri sa snažili čo najefektívnejšie zabrániť prenosu tepla medzi rotorom nízkotlakového kompresora a chladiacim vzduchom. Počas štartu motora sa rotorové lopatky prvého stupňa rýchlo ohrievali, zatiaľ čo vonkajšia časť zostala studená. Opačný problém nastal počas vypnutia motora, kedy sa vonkajšia časť pomalšie ochladzovala ako rotorové lopatky. Z toho dôvodu boli lopatky vyrábané z materiálov, ktoré odolávali vysokým teplotám.

Spaľovacia komora

Spaľovacia komora je prstencového typu. Palivo je privádzané cez šestnásť palivových dýz do plamencov. V prednej časti spaľovacej komory sa nachádzajú zadné ložiská vysokotlakového kompresora. Spaľovacia komora motora je vyrobená z tepelne odolnej niklovej zliatiny.

Plynová turbína

Vysokotlaková plynová turbína je axiálna, jednostupňová, chladená vzduchom od nízkotlakového kompresora. Chladiaci vzduch má teplotu 120°C. Pri vzletovom režime je maximálna teplota plynu na vstupe do plynovej turbíny 1194°C. Rotor vysokotlakovej plynovej turbíny je vyrobený ako výkovok.

Nízkotlaková plynová turbína je axiálna, jednostupňová, všetky lopatky sú chladené vzduchom od nízkotlakového kompresora.

Komora prídavného spaľovania
Pôvodne sa u lietadla Concorde nemala použiť komora prídavného spaľovania, avšak potrebný ťah počas vzletu a ťah potrebný k prekročeniu rýchlosti zvuku si vyžadoval prídavné spaľovanie. Pri zapnutí prídavného spaľovania sa zvýšil ťah pri vzlete o 22% a pri transonickom zrýchlení o 30%. Prídavné spaľovanie sa zapína pri vzlete a vypína sa počas podzvukového stúpania.

Komora prídavného spaľovania motora
Výstupná dýza

Výstupná dýza motora je nadzvuková. Primárna časť výstupnej dýzy pozostáva z pevnej, konvergentnej dýzy. Výstup je tvorený segmentmi, ktoré sú ovládané pneumaticky. Keď je zapnutá komora prídavného spaľovania, dýza sa úplne otvorí a umožňuje dokonalú expanziu horúcich spalín. Staviteľná dýza umožňuje optimálne regulovať vstupnú teplotu do plynovej turbíny.


Vonkajšie segmenty výstupnej dýzy motora Olympus 593 MK-610

Sekundárna časť výstupnej dýzy je konštruovaná pre nadzvukové rýchlosti letu. Úlohou tejto výstupnej dýzy je dosiahnuť maximálnu účinnosť motora pri všetkých režimoch letu a zabezpečiť reverzáciu ťahu počas pristávania.

V. SÚSTAVY MOTORA OLYMPUS 593 MK-610
Palivová sústava
Motor Olympus 593 MK-610 používa ako palivo letecký petrolej JET A. Palivová sústava pozostáva z dvoch palivových čerpadiel, pričom prvý stupeň je ovládaný mechanicky a zásobuje palivom hlavnú spaľovaciu komoru a komoru prídavného spaľovania počas letu. U tohto motora je použitá palivová sústava nízkeho tlaku namiesto palivovej sústavy vysokého tlaku, ktorá bola použitá u skorších verziách motora. Použitie tejto sústavy umožňuje zníženie hmotnosti motora, lebo použité časti palivovej sústavy sú ľahšie. Prívod paliva je regulovaný pomocou palivového regulátora. Množstvo paliva, ktoré je dodávané do komory prídavného spaľovania je úmerné množstvu paliva, ktoré je dodávané do hlavnej spaľovacej komory. Regulácia palivovej sústavy sa realizuje systémom ELECMA.
Olejová sústava
Motor Olympus 593 MK-610 používa systém nepriameho mazania. Pozostáva z tlakového olejového čerpadla a sústavy odsávacích čerpadiel. Horúci olej je chladený palivo-olejovým výmenníkom systému Serck. Päť hlavných ložísk je mazaných olejovým filmom, čím sa zabraňuje vibráciám.
VI. TABUĽKA REŽIMOV MOTORA OLYMPUS 593 MK-610
Režim Ťah [lbs] n1 [%] n2 [%] t4c [°C] Časové obmedzenie
Vzletový s PS 38130 102 105,7 806 5 minút
Vzletový bez PS 37080 102 105,7 806 5 minút
Stúpanie s PS 32800 102 105,7 755 15 minút
Maximálny 28800 102 105,7 736 Bez obmedzenia
Voľnobeh - - 60 - Bez obmedzenia
Reverz (zem) - - 98 - 30 sekúnd
Reverz (let) - - - - 4 minúty


Komentáře k této stránce
jméno    kontrolní výpočet 3 + 1 =           
Není možné vkládat odkazy začínající http://, použijte h**p://.
Všechny položky formuláře jsou povinné. Nevhodné příspěvky budou bez varování mazány.



Přístupů od 24. 4. 2002