Особое место в ряду всевозможных двигателей занимают двигатели тепловые, в которых используется энергия топлива, выделяющаяся при его сгорании. В тепловых двигателях можно использовать и энергию солнца, ядерных реакций, глубинных слоев земли.
Тепловые двигатели подразделяют на две группы: двигатели внутреннего сгорания, в которых тепловая энергия сжигаемого топлива выделяется непосредственно в камере сгорания, где, по меньшей мере, одна стенка перемещается и совершает работу при расширении; двигатели внешнего сгорания или с внешним подводом теплоты. В таких двигателях внутри замкнутого объема находится рабочее тело (газ или пар), которое расширяется за счет теплоты, передаваемой извне.
По принципу действия двигатели как внутреннего, так и внешнего сгорания могут быть поршневыми (рис. 2, а, б), в которых поршень совершает линейное перемещение, или роторно-поршневыми (рис. 2, в, г), в которых поршень совершает круговое движение. В данных двигателях используется статическое давление расширяющегося рабочего тела (продуктов сгорания,1 нагретого газа или пара).
Рис. 2. Схемы тепловых двигателей внутреннего и внешнего сгорания: а, б — поршневые; в, г — роторно-поршневые; д, е — турбины; ж — реактивный
Кроме того, существуют турбины (рис. 2, д, е) у которых подвижной стенкой являются лопатки турбинного колеса. В данном случае используется кинетическая энергия потока расширяющегося рабочего тела. Наконец, реактивные (рис. 2, ж) двигатели, в которых под воздействием потока расширяющихся газов создается реактивная сила.
Двигатели внешнего сгорания имеют неоспоримое преимущество в том, что для их работы можно использовать любой источник тепловой энергии: теплоту горящих дров или угля, нефти или газа, солнечного излучения, ядерной реакции или земных недр. Недостатком таких двигателей является что, что необходимо осуществлять передачу энергии от источника теплоты к стенке камеры, а от стенки камеры к рабочему телу в сравнительно короткий промежуток времени. В таких условиях количество теплоты, полученной рабочим телом, будет всегда меньше, чем выделяется ее источником, т.е. коэффициент теплопередачи будет меньше единицы.
В ДВС энергию топлива теоретически возможно использовать более полно, чем в двигателях с внешним подводом теплоты. В них теплота выделяется непосредственно в камере сгорания и передается рабочему телу. Но для этого необходимо такое топливо, которое в очень короткий промежуток времени, отводимый на процесс сгорания, успеет полностью отдать энергию. В современных быстроходных двигателях данный промежуток времени измеряется тысячными долями секунды. Для ДВС мы имеем достаточно широкий (пока еще) выбор топлива - природные или промышленные газы, продукты переработки нефти, спирты и масла, получаемые из растительного сырья, различные синтетические топлива, а также твердые - порох, угольную пыль и подобные.
Каждый из перечисленных тепловых двигателей имеет свою область применения, в которой он наиболее эффективен. Паровые поршневые машины сохранились на паровозах, стоящих на запасных путях (они могут еще быть пригодными, так как в их топках можно сжигать любое топливо - уголь, дрова, торф, мазут), и на пароходах.
Паровые турбины оказались совершенно незаменимыми на атомных электростанциях и судах с ядерными энергетическими установками. Паротурбинные установки применяются на тепловых электростанциях и на крупных судах. Газотурбинные двигатели (ГТД) благодаря относительно малым размерам при большой мощности нашли широкое применение в авиации и все более активно проникают на наземный и водный транспорт в качестве силовых агрегатов тягачей скоростных судов, тепловозов и других машин.
Но наиболее распространены поршневые ДВС, используемые для различных видов наземного и водного транспорта и во множестве других областей народного хозяйства.
Поршневой двигатель
Цикл реального двигателя. Отметим основные различия реального и идеального двигателей: теплота подводится к рабочему телу внутри цилиндра, стенки которого теплопроводны; температура окружающего воздуха -температура бесконечно емкого холодного источника.
Если подводить теплоту медленно в процессе перемещения поршня и расширения рабочего тела, то потери ее через стенки будут возрастать пропорционально увеличению поверхности охлаждения - это не выгодно. Целесообразнее подводить теплоту в тот момент, когда рабочее тело занимает минимальный объем и, следовательно, контактирует с минимальной поверхностью охлаждения, теряя часть подводимой теплоты на увеличение внутренней энергии (температуры) рабочего тела. Лучшим является вариант, когда подвод теплоты осуществляется мгновенно. Дальнейшее расширение рабочего тела будет проходить уже без подвода теплоты (аналогично участку адиабатического расширения цикла Карно), но с потерей ее через стенки цилиндра.
В идеальном цикле Карно рабочее тело адиабатически расширяется до температуры холодного источника Т₂ и давления р₃ (см. рис. 1). В реальном двигателе существуют ограничения не только по температуре окружающей среды, но и по ее давлению.
Реальный двигатель будет способен совершать работу до тех пор, пока давление рабочего тела (рр.т) на поршень больше давления окружающей среды (р0), действующего на тыльную сторону поршня (рис. 3). Если учесть, что в реальном двигателе преодолеваются силы трения при движении поршня как в прямом, так и в обратном направлении и работа, затрачиваемая на преодоление указанных сил, пропорциональна перемещению поршня, то расширение рабочего тела (линия zb) целесообразно закончить раньше момента, когда значения давления по обе стороны поршня будут одинаковыми.
Рис. 3. Цикл реального ДВС: Fт.о — площадь поверхности теплоотдачи; ВМТ и НМТ соответственно верхняя и нижняя мертвые точки
Далее, согласно цикличности действия теплового двигателя, должен произойти отвод теплоты к холодному источнику Q₂ от рабочего тела (линия ba) и сжатие его (линия ас) до состояния (рс, Тс), соответствующего началу подвода теплоты в следующем цикле (линия cz). Но помните! Мы описываем реальный ДВС. Исходное рабочее тело - смесь воздуха и топлива - превратилось в продукты сгорания, и его повторное использование невозможно. Удаление из цилиндра горячих продуктов сгорания и замена их более холодным свежим зарядом и представляет собой процесс отвода теплоты Q₂.
В реальном двигателе существуют ограничения не только по температуре и давлению окружающей среды, но и по максимально допустимому давлению, которое способна выдержать конструкция двигателя. Поэтому процесс подвода теплоты в ряде случаев делится на два этапа: первый протекает при минимальном объеме рабочего тела Q'₁, а второй - в процессе его расширения, но при постоянном давлении (линии cz' и z'z), не превышающем допустимый предел, Q"₁.
Представленная на рис. 3 диаграмма цикла реального ДВС, конечно же, идеализированная. Во-первых, невозможно мгновенно подвести всю теплоту в момент, когда рабочее тело занимает минимальный объем, так как подвод теплоты - это сгорание топливовоздушной смеси, на что требуется время. Во-вторых, мы не учли процесс смены отработавшего рабочего тела на свежий заряд.
Механизмы, преобразующие поступательное движение поршня во вращательное движение вала. Большинство рабочих агрегатов и механизмов, в которых используются ДВС, совершают вращательное движение: колесо автомобиля и ведущая звездочка гусеничного трактора, вал гребного винта судна и пропеллер самолета, вал бурового станка и ротор электрического генератора. Такие примеры вы можете продолжить сами.
В поршневом двигателе линейное перемещение поршня преобразуется во вращение выходного вала. Для осуществления этого - первое, что напрашивается в качестве решения - зубчатая рейка и шестерня на валу (рис. 4, а). Поршень под действием расширяющихся продуктов сгорания перемещается вниз, раскручивает выходной вал, а чтобы совершить следующий рабочий ход, поршень возвращается в исходное положение, используя инерцию маховика и систему шестерен с муфтами свободного хода.
Рис. 4. Механизмы, преобразующие поступательное движение поршня во вращательное движение: а - реечно-шестеренчатый; б, в—первые кривошипные механизмы; г - кривошипно-шатунный; д - кривошипно-шатунный с крейцкопфом; е - кривошипно-эксцентриковый; ж - с наклонной шайбой; 1 - цилиндр;2 - поршень; 3 - шток-рейка; 4 - шестерня с муфтами свободного хода; 5 - маховик; 6 - шатун; 7 - кривошипный (коленчатый) вал; 8 - шток поршня; 9 - крейцоп-полэун; 10 - направляющие; 11 - эксцентрик; 12 - наклонная шайба; 13 - сферический шарнир; 14 - шестерни синхронизации; 25 - выходной вал
Кривошипно-шатунный механизм - проще и надежнее. Он известен со времен древнейших цивилизаций и широко применяется в различных устройствах на протяжении многих столетий (рис. 4, б, в, г). В поршневом ДВС такой механизм включает поршень, шатун и кривошипный (или коленчатый) вал. Непременным элементом рассматриваемого механизма является закрепленный на валу маховик, с помощью которого поршень возвращается после очередного рабочего хода в исходное положение и обеспечивает равномерное вращение вала.
В крейцкопфных кривошипно-шатунных механизмах ДВС (рис. 4, д) с направляющим ползуном, отделенным от поршня, применяется конструктивное решение, характерное для паровой машины. Такой механизм не только разгружает поршень от воздействия боковых нагрузок, но и дает возможность создать ДВС двойного действия. Однако он громоздок, тяжел и применяется в настоящее время только на некоторых моделях больших тихоходных судовых и стационарных двигателей, для которых габариты и масса не играют существенной роли в отличие от автомобильных двигателей.
Кривошипно-эксцентриковый механизм (рис. 4, е) позволяет уменьшить высоту двигателя, но при этом возрастают боковые нагрузки на направляющие. Из-за отсутствия явных преимуществ и высоких требований к точности изготовления кривошипно-эксцентриковый механизм в поршневых двигателях распространения не получил.
Механизм с наклонной шайбой (рис. 4, ж) создает вращение выходного вала при возвратно-поступательном движении поршня. Шайба, на которую воздействуют штоки поршней, как правило, не совершает вращательного движения. Она колеблется относительно шарнира с наклонным кривошипом, находясь постоянно в зацеплении с синхронизирующим зубчатым венцом на корпусе, тем самым проворачивая шарнир и вращая вал. Или с помощью кольца передается усилие на вращающуюся шайбу через подшипник. Такой механизм был использован для авиационного двигателя АМБС-1 в 1916 г., а в настоящее время - для тепловоздушных двигателей фирмы Форд.
В конце процесса расширения поршень достигает крайнего положения - нижней мертвой точки (НМТ). Вращающийся вал двигателя может вернуть поршень в исходное положение. Но сначала нужно удалить из цилиндра уже отработавшие продукты сгорания, чтобы освободить место для следующей порции свежего заряда.
Механизм газораспределения управляет выпуском отработавших газов и впуском свежего заряда. Самое простое, казалось бы, решение - прорезать в нижней части цилиндра выпускные окна. Часть продуктов сгорания, имеющих еще достаточное высокие давление и температуру, удаляется из цилиндра, но как только давление в нем выравнивается с атмосферным, этот процесс заканчивается. Придется либо ждать пока отработавшие газы остынут и уменьшаться в объеме, освободив место для свежей порции заряда (долго), либо удалить их предварительно сжатым свежим зарядом. Другой путь более рациональный: процесс газообмена должен закончиться, пока поршень перемещается вблизи НМТ. При последующем движении поршня вверх сжатый в цилиндре заряд оказывается подготовленным к воспламенению и совершению нового рабочего хода. В таком двигателе от начала сгорания предыдущей порции заряда до подготовки к сгоранию следующей достаточно одного оборота коленчатого вала или двух ходов поршня (двух тактов). Такие двигатели называют двухтактными,а способ газообмена - кривошипно - камерной продувкой (рис. 5, а). Они просты по конструкции, на каждый оборот вала приходится один рабочий ход. Все хорошо, кроме того, что при продувке неизбежно теряется часть свежего заряда.
Рис. 5. Механизм газораспределения поршневого двигателя: а - с кривошипно-камерной продувкой; б - с клапанно-щелевой продувкой; в - клапанный механизм; 1 - впускной канал; 2 - кривошипная камера; 3, 4 - соответственно продувочный и выпускной каналы; 5 - шестерни привода распределительного вала; 6 - распределительный (кулачковый) вал; 7 - толкатель и штанга толкателя; 8 - коромысло; 9 - выпускной клапан; 10 - продувочные окна; 11 - нагнетатель (с приводом от коленчатого вала или турбокомпрессор); 12, 14 - шестерни и зубчатый ремень (цепь) привода распределительного вала; 13 - впускной клапан; 15 - рокер
Клапанно-щелевая продувка позволяет несколько улучшить условия газообмена двигателя. В конце рабочего хода открывается выпускной клапан (рис. 5, б), расположенный в верхней части цилиндра, а свежий заряд прокачивается нагнетателем через продувочные окна, расположенные в нижней части. Теоретически возможно закрыть выпускной клапан в тот момент, когда цилиндр полностью заполнится свежим зарядом, который вытолкнет отработавшие газы предыдущего цикла. Но всегда будет существовать какой-то слой смешения свежего заряда и отработавших газов, поэтому момент закрытия выпускного клапана - вопрос весьма проблематичный.
Можно использовать и другой вариант газообмена: открыть выпускной клапан в конце процесса расширения и не закрывать его до прихода поршня в верхнюю мертвую точку (ВМТ). В данном случае возможно очистить цилиндр почти полностью от продуктов сгорания, но тогда поршень должен совершить ход к НМТ для того, чтобы засосать свежий заряд, и ход вверх к ВМТ, чтобы сжать его и создать условия для следующего воспламенения и рабочего хода. Таким образом, на все процессы затрачиваются четыре хода поршня, два оборота коленчатого вала. Эти двигатели называют четырехтактными. Четырехтактные двигатели получили в настоящее время наибольшее распространение, прежде всего, благодаря высокому качеству газообмена и, соответственно, высокой экономичности.
Клапанный механизм газораспределения четырехтактного двигателя показан на рис. 5, в.
Система питания. До сих пор, описывая процессы в поршневом двигателе, мы пользовались терминами заряд или рабочее тело, имея в виду топливовоздушную смесь. Приготовить ее.мсжно: вне цилиндра в специальном смесительном и дозирующем устройстве (карбюраторе, рис. 6, а) или впрыскивая топливо в поток воздуха, проходящего по впускному трубопроводу (рис. 6, б); внутри цилиндра, впрыскивая топливо в сжимаемый или уже сжатый воздух (рис. 6, в).
Рис. 6. Система питания поршневых двигателей: а - карбюраторный; б - с впрыскиванием топлива во впускной трубопровод; в - с впрыскиванием топлива в цилиндр; г - с впрыскиванием топлива в вихревую камеру; 1 - топливный бак; 2 - топливный фильтр; 3 - подкачивающий насос; 4 - карбюратор; 5 - воздухоочиститель; 6 - дроссельная заслонка; 7 - впускной трубопровод; 8 - стабилизатор давления; 9 - блок управления; 10 - электромагнитная форсунка; 11 - форсунка; 12 - камера сгорания; 13 - топливный насос высокого давления; 14 - топливный фильтр тонкой очистки; 15 - вихревая камера; 16 - калильная свеча
Способ смесеобразования и воспламенения предопределяется свойствами топлива. Для большинства современных ДВС используют углеводородные топлива, получаемые из нефти, в которые входят углеводородные соединения разной структуры и молекулярного веса. Причем легкие углеводороды, которые входят в состав бензинов, достаточно хорошо испаряются, но стойки к самовоспламенению. Тяжелые углеводороды - вязкие, плохо испарающиеся, из-за непрочности связи длинных углеводородных цепочек самовоспламеняются при более низкой температуре. В результате для газообразного и легкого жидкого топлива разумнее использовать внешнее смесеобразование, так как от смесительной камеры карбюратора до цилиндра и в самом цилиндре топливо успевает достаточно хорошо перемешаться с воздухом. Дизельное топливо слишком вязкое и при нормальной температуре практически не испаряется, поэтому для лучшего перемешивания с воздухом его впрыскивают под высоким давлением (15...50 МПа) через отверстие малого диаметра в распылителе форсунки непосредственно в камеру сгорания, в предварительно сжатый и разогревшийся до высокой (500...600°C) температуры воздух. Данная температура оказывается, как правило, достаточной и для испарения, и для самовоспламенения дизельного топлива. Если по каким-либо причинам надежное самовоспламенение топлива в таком двигателе не обеспечивается, в камеру сгорания устанавливают калильную свечу, на которую и направляется струя впрыскиваемого топлива (рис. 6, г).
Для воспламенения топливовоздушной смеси требуется либо высокая температура воздуха (высокая степень сжатия), либо посторонний источник воспламенения, например искровой разряд. При этом момент подачи искры и начало сгорания регулируется так, чтобы наиболее эффективно использовать давление расширяющихся газов. При сжатии уже готовой топливовоздушной смеси возможно ее самовоспламенение в произвольный момент либо слишком рано, либо слишком поздно, что плохо сказывается на показатели двигателя. При внешнем смесеобразовании воспламенение должно быть принудительным в строго определенный момент (по углу поворота вала).
Система охлаждения. В процессе сгорания топливовоздушной смеси выделяется значительное количество теплоты, которая ^позволяет нагреть рабочее тело до высокой температуры - 1700...2300°C и более. Несмотря на то что поверхности цилиндра охлаждаются вновь поступившим зарядом и в процессе расширения температура газов уменьшается, существующие конструкционные материалы (пока металлы) не способны выдержать таких тепловых нагрузок, да еще при высоком давлении. Поэтому стенки камер сгорания и цилиндров необходимо охлаждать, несмотря на большие (до 30%) тепловые потери.
[Источник расположен на сайте: renaultbook.ru]
Система охлаждения современного ДВС должна обеспечивать заданное тепловое состояние вне зависимости от режима его работы (переохлаждение двигателя не менее вредно, нежели перегрев). Поэтому система охлаждения (рис. 7) включает органы управления интенсивностью теплоотвода - жалюзи радиатора, термостаты, автоматические муфты, регулирующие частоту вращения вентилятора.
Рис. 7. Система охлаждения: а - жидкостная; б - воздушная; 1 - полость охлаждения; 2 - радиатор и вентилятор отопления салона; 3 - водяной насос; 4 - вентилятор с муфтой отключения; 5 - радиатор; 6 - расширительный бачок; 7 - жалюзи радиатора; 8 - термостат; 9 - наружные панели; 10 - панели дефлекторов; 11 - ребра охлаждения; 12 - система температурного контроля и подачи масла к муфте вентилятора; 13 - ребра охлаждения масляного поддона
В настоящее время ведутся интенсивные поиски материалов и покрытий, которые бы обладали малой теплопроводностью, высокой жаростойкостью и хорошими антифрикционными качествами для того, чтобы уменьшить потери теплоты через стенки цилиндра.
Смазочная система. Любая машина (в том числе и двигатель), в которой существуют взаимное перемещение и трение деталей, должна иметь смазочную систему. Кроме своих прямых функций смазочная система должна обеспечить удаление продуктов изнашивания из зазора между трущимися поверхностями, защищать внутренние полости двигателя и его детали от коррозии и охлаждать те детали двигателя, которые невозможно или затруднительно охладить иным способом.
В поршневом четырехтактном двигателе (рис. 8, а) зеркало цилиндра смазывается разбрызгиванием, причем часть его, расположенная ниже колец, может смазываться достаточно обильно, а выше, со стороны камеры сгорания, должен оставаться только тонкий слой, который обеспечивает смазывание, но предотвращает чрезмерные потери масла вследствие его выгорания со стенок камеры. Это позволяет уменьшить и токсичность отработавших газов. Подшипники коленчатого и распределительного валов смазываются под давлением, а прочие кинематические пары трения в зависимости от условий работы и конструкции - либо под давлением, либо разбрызгиванием.
Рис. 8. Смазочная система поршневого ДВС: а - четырехтактного; б - двухтактного с кривошипно-камерной продувкой; 1 - емкость для масла; 2 - масляный насос с редукционным клапаном; 3 - масляный фильтр с перепускным клапаном; 4 - главная масляная магистраль; 5 - каналы подачи масла; 6 - распылитель масла; 7 - бачок для масла; 8 - насос-дозатор
В двухтактных двигателях с кривошипно-камерной продувкой (рис. 8, б) смазывание осуществляется путем подмешивания масла в топливо. Проходя через кривошипную камеру и цилиндр, частицы масла, содержащиеся в топливовоздушной смеси, попадают на зеркало цилиндра и подшипники вала. Иногда масло подается отдельно в поток топливовоздушной смеси в зоне карбюратора специальным насосом-дозатором, который регулирует количество подаваемого масла в зависимости от нагрузки. В любом случае такой способ смазывания связан с потерей масла, выгорающего вместе с топливовоздушной смесью.
Роторно-поршневой двигатель
Роторно-поршневой двигатель (рис. 9, а) очень удобен для реализации внешнего подвода теплоты. Пар под давлением поступает в расширяющийся объем рабочей полости и вращает вал. Отработавший пар выбрасывается в окружающую среду или, что более разумно, отводится в конденсатор. Но в роторно-поршневом двигателе (РПД) внутреннего сгорания должны осуществиться все те же процессы, что и в обычном поршневом.
Рис. 9. РПД: а - коловратного (шиберного) типа; б - с треугольным поршнем; 1 - корпус-статор; 2 - поршень-ротор; 3 - вал с эксцентриком; 4 - свеча зажигания; 5 - механизм синхронизации
В настоящее время наибольшее распространение получила схема с поршнем, вращающемся на эксцентриковом валу в корпусе, контур внутренней полости которого образован сложными кривыми. Схема такого двигателя показана на рис. 9, б. В каждой полости двигателя между корпусом-статором и поршнем-ротором последовательно совершаются все процессы четырехтактного цикла. В то время пока в полости И идет процесс сжатия заряда, в полостях III и I - процессы соответственно рабочего хода и впуска. Когда указанные процессы в полостях III и I завершаются, в полости II воспламеняется заряд, а из полости III начинается выпуск отработавших газов. После окончания процесса впуска в полости I начинается сжатие. Одновременно в полости II начинается рабочий ход, а в полости III продолжается выпуск отработавших газов.
Выпускной и впускной каналы открываются и закрываются гранями поршня. Воспламенение топливовоздушной смеси осуществляется системой, аналогичной системе поршневого двигателя. РПД могут работать и по циклу дизеля с воспламенением от сжатия, но из-за недостаточно надежных уплотнений ротора они распространения не получили.
В РПД, как и в двухтактном двигателе с кривошипно-камерной продувкой, смазывание зеркала рабочей полости приходится осуществлять путем подмешивания небольшого количества масла к топливу или топливовоздушной смеси. Такой способ связан с большим расходом масла, чем у четырехтактных поршневых ДВС, большей токсичностью отработавших газов и поэтому он является одним из препятствий широкого распространения РПД. Но пока не будут внедрены материалы, способные работать в условиях высоких температур и нагрузок без использования жидкого смазочного материала, другого выхода нет.
Системы охлаждения РПД и поршневого двигателей полностью аналогичны.
Газотурбинный двигатель
В отличие от поршневого двигателя или РПД в газотурбинном двигателе поток рабочего тела непрерывен. Расширяющиеся продукты сгорания из камеры сгорания с большой скоростью попадают на лопатки турбины. Возникшая реактивная сила проворачивает колесо турбины (рис. 10, а). Для того чтобы в освободившуюся камеру сгорания подать следующую порцию рабочего тела (воздуха и топлива), используется турбокомпрессор, приводимый во вращение самой турбиной. Давление воздуха, создаваемое компрессором, должно быть больше, чем в камере сгорания. Сжатый компрессором воздух выполняет функцию крышки цилиндра. Топливо впрыскивается в камеру сгорания через форсунку с помощью топливного насоса и воспламеняется от уже горящей смеси. При пуске двигателя смесь воспламеняется свечой зажигания.
Рис. 10. ГТД: а - лопаточный аппарат; б - двигатель; в - система охлаждения; г - схема внутреннего охлаждения лопатки; 1 - направляющие лопатки (сопловой аппарат); 2 - лопатки колеса турбины; 3 - компрессор; 4 - теплообменник; 5 - камера сгорания; 6 и 7 - турбины соответственно компрессора и тяговая; 8 - трансмиссия; 9 - свеча зажигания; 10 - топливный насос и распылитель; 11 - каналы лопаток турбины; 12 - отверстия выхода охлаждающего воздуха; А - полость в лопатке; Б, В - полости охлаждения соответственно колеса турбины и венца соплового аппарата; С - полость охлаждения камеры сгорания
Для повышения КПД ГТД нагнетаемый в камеру сгорания воздух предварительно нагревают, используя теплоту отработавших газов. Поэтому ГТД, устанавливаемые на наземных машинах, снабжаются теплообменниками. В ГТД охлаждение стенок камеры и общее снижение температуры продуктов сгорания до безопасного (1000...1500°C) для лопаток турбййы уровня обеспечивается за счет небольшой части сжатого компрессором воздуха. Стенка камеры сгорания делается перфорированной, и поступающий через перфорации воздух отделяет очаг горения от стенки. В дальнейшем он смешивается с продуктами сгорания и охлаждает их. Относительно низкие допустимые температуры в ГТД объясняются просто: лопатка подвержена постоянному воздействию и высоких температур, и высоких центробежных сил (частота вращения вала достигает 40...60 тыс. мин⁻¹, а силы инерции пропорциональны квадрату частоты вращения вала). Поэтому лопатки из жаростойких сплавов с внутренним охлаждением (рис. 10, г) и керамические могут работать при температуре не более соответственно 1000...1300 и 1200...1500°C.
В ГТД один основной узел трения - подшипники вала, на которые действуют его собственная масса и относительно небольшие осевые силы. Наибольший недостаток смазочной системы - попадание масла в проточную часть двигателя под действием центробежных сил.