» ГЛАВНАЯ > К содержанию номера
 » Все публикации автора

Журнал научных публикаций
«Наука через призму времени»

Декабрь, 2025 / Международный научный журнал
«Наука через призму времени» №12 (105) 2025

Автор: Швец Аркадий Александрович, студент
Рубрика: Физико-математические науки
Название статьи: Газотурбинные двигатели и двигатели внутреннего сгорания

Статья просмотрена: 252 раз
Дата публикации: 23.11.2025
скачать

УДК 365

ГАЗОТУРБИННЫЕ ДВИГАТЕЛИ И ДВИГАТЕЛИ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

Швец Аркадий Александрович

студент 4-го курса, направление «Медицинская физика»

Орлов Алексей Вениаминович

доцент, кандидат технических наук

Стерлитамакский филиал Уфимского Университета Науки и Технологии Россия, г. Стерлитамак

 

Аннотация. В статье рассматриваются устройство и принципы работы газотурбинных двигателей и двигателей внутреннего сгорания. Проведен анализ термодинамических циклов, конструктивных особенностей и факторов, влияющих на коэффициент полезного действия. Определены перспективы их развития.

Ключевые слова: термодинамика, газотурбинный двигатель, двигатель внутреннего сгорания, КПД, цикл Брайтона, цикл Отто, энергоконверсия.

 

GAS-TURBINE ENGINES  AND INTERNAL COMBUSTION ENGINES

Shvets Arkady Aleksandrovich ¹, Orlov Alexey Veniaminovich²

¹4th year student, direction of Medical Physics, ²associate professor, candidate of technical sciences, Sterlitamak branch of the Ufa University of Science and Technology Russia, Sterlitamak

 

Газотурбинные двигатели (ГТД) и двигатели внутреннего сгорания (ДВС) представляют собой основные типы тепловых машин, широко применяемых в транспорте, энергетике и промышленности. Оба типа двигателей преобразуют химическую энергию топлива в механическую работу, подчиняясь фундаментальным законам термодинамики.

Ключевым параметром эффективности является коэффициент полезного действия (КПД), который определяется конструктивными особенностями, температурными режимами и используемыми термодинамическими циклами.

Газотурбинные двигатели

Газотурбинные двигатели состоят из трех основных элементов: компрессора, камеры сгорания и турбины. Рабочий процесс включает последовательные этапы: сжатие атмосферного воздуха компрессором, смешивание с топливом и сгорание при постоянном давлении, расширение продуктов сгорания в турбине с совершением полезной работы.

ГТД реализует термодинамический цикл Брайтона, КПД которого определяется соотношением температур:

где  — температура газа перед турбиной,  — температура на выходе,  — показатель адиабаты.

Повышение эффективности достигается увеличением температуры рабочего тела, применением многоступенчатого сжатия с промежуточным охлаждением и использованием жаропрочных материалов. Газотурбинные двигатели характеризуются высоким соотношением мощности к массе, что делает их предпочтительными для авиации.

Двигатели внутреннего сгорания

ДВС используют поршневую схему с воспламенением топливно-воздушной смеси непосредственно в цилиндре. Существуют два основных типа:

Цикл Отто (бензиновые двигатели): предварительно приготовленная смесь сжимается и воспламеняется искровым зажиганием.

Цикл Дизеля (дизельные двигатели): воздух сжимается до высокой температуры, затем впрыскивается топливо, которое самовоспламеняется.

Рабочий цикл включает впуск, сжатие, рабочий ход и выпуск отработанных газов. КПД реального ДВС ограничен потерями на трение, теплообмен и несовершенством процессов сгорания:

Современные бензиновые двигатели имеют КПД 25-40%, дизельные — 35-45%. Более высокая эффективность дизельных двигателей обусловлена большей степенью сжатия и особенностями рабочего цикла.

Газотурбинные двигатели и двигатели внутреннего сгорания представляют различные конструктивные решения, подчиняющиеся единым термодинамическим принципам. Эффективность определяется температурными параметрами рабочих циклов и совершенством технической реализации. Дальнейшее развитие связано с совершенствованием материалов, оптимизацией термодинамических процессов и внедрением комбинированных схем преобразования энергии.

Список литературы:

1. Принципы работы тепловых двигателей. КПД тепловых двигателей.
2. Первый и второй законы термодинамики — Кафедра автоматических тепловых установок.



Комментарии:

Фамилия Имя Отчество:
Комментарий: