REPÜLŐMÚZEUM  SZOLNOK

 

Ivcsenko AI-20 légcsavaros-gázturbinás hajtómű

Ivchenko AI-20 type turbo-prop engine

 

Szöveg / Text: Zainkó Géza

Fordítás / Translation: Dr. Moys Péter

Fotók / Photoes: (hs)

 

Bevezető

Az AI-20-as, AV-68I 04A szériájú, 4,4 méter átmérőjű légcsavarral felszerelt gázturbinás hajtóművet a szovjet A. G. Ivcsenko vezetésével fejlesztették ki az 1950-es évek közepére és ezt követően az "A", "K" és "M" változatát számos géptípuson alkalmazták. Az An-10-en, az An-12-ön, az An-32-ön, a Be-12-ön és az Il-18-on és későbbi változatain, az Il-20-on, Il-38-on. Az első változat az "A" volt, mely 3600 LE tengely teljesítménnyel rendelkezett. A "K" 4000 az "M" pedig már 4250 LE-t adott le, mivel a kompresszora a korábbi 8,5:1-hez képest, nagyobb 9,2:1-hez nyomásviszonnyal rendelkeztek. Ez úgy értendő, hogy az aktuális környezeti nyomású levegőt milyen végnyomásra sűrítette össze. A hajtóműveken, felszálló teljesítményen másodpercenként 25 m3 levegő áramlott át. Az An-8-on a legerősebb "D" változatot használták, mely 5200 LE teljesítményt adott le, de ehhez az AV-68D 03-as szériájú, 5 m átmérőjű légcsavart használták. A hajtóművek felépítése, méretei az évek során nem változtak, viszont csak egyre kiforrottabbak lettek, jobb minőségű anyagokból, pontosabb gyártással készültek és a gyermekbetegségeit idővel kinövő segédszervekkel szerelték fel. Ez végeredményben azt jelentette, hogy jelentősebb változtatás nélkül az "M" teljesítménye az "A"-hoz képest közel 20%-al megnőtt. Egy másik paraméterük, a javításközi üzemidejük is jelentősen megváltozott a kezdeti néhány száz óráról folyamatosan 4000 órára nőtt, melyet túlnyomó többségében le is dolgozták.

 

Introduction

The AI-20 type AV-681 04 series, 4,4 meters diameter airscrew equipped gas turbine engine was developed until the mid-50s in USSR under the leadership of Engineer A. G. Ivchenko; hereupon its "A", "K" and "M" variants were fitted on several different type aircraft, like Antonov AN-10, AN-12 Cub, An-32 Cline, Beriev Be-12 Mail, -Ilyushin Il-18 Moskwa, and its later variants Il-20 Coot, Il-38 May. The first type version was "A" with 3600 hp output.[1]

Variant "K" supplied 4000 hp, however variant "M" supplied yet 4250 hp, because of its compressor’s higher 9,2:1 pressure ratio compared with the 8,5:1 p.r. of the former ones. This is to be understood, that the actual air pressure at the given place was compressed to the resulting high output pressure. At take-off power 25m³ air streamed through per second in the engines. On the type An-8 airplane the most powerful “D” variant was fitted, which output power was 5200 hp, but on this engine the AV-68D 03 series 5 m diameter blades airscrew was used. The construction and measures of the engines have not been changed throughout of decades, however they became more and more developed, were assembled from better quality materials, manufactured with more precise methods, and equipped with auxiliary parts which outgrew their teething problems. Finally it ment, that the output power of variant "M" grown with 20% compared to variant "A". An other parameter MTBO (Mean Time between Overhoul) also significantly changed, from the early few hundred hours continuously grown up to 4000 hours, which for the best part of the life-time was performed.

 

[1] 1 hp = 745,7 watts

Az AI-20-as hajtóművek fontosabb műszaki adatai

Relevant technical data of the AI-20 type engines

 

Típusváltozat

Variant

AI-20K

AI-20M

Hossz (mm)

Length

3096

3096

Szélesség (mm)

Width

842

842

Magasság (mm)

Height

1180

1180

Tömeg (kg)

Mass

1080

1040

Max. teljesítmény, földön (LE)

Max. Power on ground level (hp)

4000

4250

Teljesítmény, 8000 m-en, 630 km/óra sebességnél (LE)

Power at 26.300 ft cruising lev. with 630km/h TAS( hp)

2220

2663

Teljesítménytömeg (kg/LE)

Power-mass factor (kg/hp)

0,27

0,245

Fajlagos tüzelőanyag fogyasztás (kg/LE/h)

Specific fuel consumption (kg/hp/hour)

0,215

0,195

Kompresszor nyomásviszonya

Compressor pressure ratio

8,5:1

9,2:1

Átáramló levegő mennyiség (kg/s)

Air stream flown through (kg/sec)

20,4

21,5

 

Az AI-20-as hajtómű fontosabb teljesítmény adatai földön

Relevant performance specifications of the AI-20 engine at ground level

 

Üzemmód

Mode of operation

Alapjárat

Idle running

0,7 névleges

0,7 nominal

Felszálló

Take-off

Gázkar állás (UPRT fok)

Gas lever position (UPRT grade)

0

62

104

Fordulatszám (f/p)

Revolutions per minute (rpm)

10400

12300

12300

Tüzelőanyag fogyasztás (kg/óra)

Fuel consumption (kgs/hour)

380

790

1040

Tüzelőanyag nyomás (kg/cm2)

Fuel pressure (kg/cm²)

14

46

74

Kiáramló gáz hőmérséklet (Co)

Exhoust gas temperature (Co)

250

290

520

Olajnyomás (kg/cm2)

Oil pressure (kg/ cm2)

4

5-5,5

5-5,5

Belépő olajhőmérséklet (Co)

Incoming oil temperature (Co)

70

70

75

Kilépő olajhőmérséklet (Co)

Outgoing oil temperature (Co)

80

90

85

Olajfogyasztás (l/óra)

Oil consumption (l/hour)

0,8

0,8

0,8

IKM nyomás (kg/cm2)

IKM Pressure (kg/cm2)

8

44,5

77,5

Légcsavar vonóerő (kp)

Airscrew tractive power (kp)

80-100

2000

4000

Légcsavar állásszög (fok)

Airscrew blade incidence (grade)

0

12

23

Üzemidő (perc)

Time of operation (min)

max. 30

korlátozás nélkül

not limited

max. 15

 

AI-20K típusú légcsavaros gázturbinás hajtómű. A fogazott tárcsára erősítették fel a légcsavart. A hajtómű kúpos első része alatt egy kétfokozatú bolygókerekes fordulatszám csökkentő berendezés volt, mely a forgórész fordulatát 11,45-ad részére, 1075 f/perces fordulatszámra csökkentette. Az áttételházban, a bolygókerekek forgatónyomatékát hidraulikus munkahengerekkel egyenlítették ki - IKM[1] rendszer - és az ezekben mért olaj nyomása arányos volt a hajtómű teljesítményével. Ezen rész után látható a körkörös, hat bordával elválasztott szívócsatorna, itt lépett be a levegő a hajtómű belsejébe. A mögötte látható rész a meghajtásház. Ezen kaptak elhelyezést a hajtómű működéséhez szükséges segédszervek és a hajtómű mellső két bekötő csomópontja is.

 AI-20K type turbo-prop engine. The airscrew was fitted to the pinion plate. Below the cone-shaped first part of the engine there was a two stage epicyclical cog-wheel gear reductor, which the rotor’s rotation speed reduced to its 11,45 partage, i.e. 1075 rpm. In the transmission box the torque of the epicyclical wheels was equalized with hydraulic slave cylinders, - IKM –system – where the gauged oil pressure of the cylinders was proportional with the output of the engine. After this part is shown the concentric aspiration duct, separated with six parts frames, from air intake. Behind it can be seen the driving apparatus. On this were fitted into place the auxiliary parts necessary for the operation of the engine and also the two fore fastening locks of the engine.


[1] IKM Russian abbrev.

 

A kép jobb oldalán a meghajtásház hátsó oldala látható. Felül, szimmetrikusan, két fekete színű SZTG-12TMO-1000 típusú, egyenáramú indító-motor generátor látható. Ezekkel lehetett a hajtóműveket beindítani és már a működés során villamos áramot termelt a repülőgép fedélzete számára. A középen lévő kompresszor ház elég zsúfoltan néz ki, mert különféle csövek, szelepek, elektromos dobozok, csatlakozók voltak elhelyezve. A kép bal felén, a hajtómű hátsórészén a tüzelőtér-ház, a turbinaház, a fúvócső és a gázterelő kúp látható.

 On the right of the picture is shown the back-view of the driving apparatus. On the top may be seen two black colour SZTG-12TMO-1000 type DC (direct current) starter-motor generator. With these motors could the engines be started and when those were already running, it generated electric current for on board devices of the airplane. The compressor house looks like quite jam-packed, because of the several tubes, valves, electric boxes, connecting elements given room here. On the left side of this picture, one can see on the back-part of the engine, the combustion case, turbine casting, blast pipe and the gas guide cone.