1609580209-39cecbafc34f170d05c6e33ba5201c4a (Курзинер Р.И. Реактивные двигатели для больших сверхзвуковых скоростей полётаu), страница 4

К третьей группе относятся двигатели бинарных циклов, в которых энергия от высокотемпературного рабочего тела генератора, работающего по замкнутому циклу Ренкина, передается низко- температурному рабочему телу, работающему по циклу Ренкина с 11 перегревом — 14 ПаРа 147 1 1,ч 1Х Группа 1"ч7 включает Ун двигатели внешнего 1 г 3 3 сгорания с регенераци. ей тепла в цикле.

, В этих двигателях теп,,ловая энергия топлива, 'сгорающего в камере, передается в процессах р=сопз( (двнгатель Эриксона) или о=- =сонэ( (двнгатель й 7 Стирлиига) энергоем- Рнс. 7 Руд и ЖРД с системой накопления возному рабочему телу, духа: Которое при дальней 7-воз ух заборннк Р 'д; 2 — компРессоР; 3-теплообмея- ннк-конденсатор 4-сапловой агрегат турбины.. 5 — на ейпем теплоподводе изо ватель; 5 — стабилизаторы памеры яожигаяня Рзд. термнческу! расшн~я Ет- «ня ЖРД; 73 — бак жидкого крвогенного товвнва! 7!— ся затем пос !вдова Са а ЖР; 72 — Н. СОС; ! Рам .В РЕКРМ Я: — йаСО !5 — бак сжиженного воздуха; 75 — отсечной кран тельно в процессах р= =-сопз( (двигатель Эриксона) нли о=сонэ((двигатель Стирлинга) и Т=сопвг(в обоих двигателях) осуществляется отвод тепла с утилизацией его пу.

тем передачи рабочему телу перед теплоподводом (рис. 9). Из приведенных примеров видно, что в общем случае понятие фгомбинированный двигатель охватывает весьма широкий круг разнородных по своим свойствам двигателей. При этом все комбинированные двигатели имеют общее свойство — их рабочий процесс состоит из двух циклов: генераторного, служащего ие только для получения полезной работы, но и для вырабатывания энергии, передаваемой рабочему телу, участвующему в основном цикле, и основного, в котором подведенная энергия превращается в полезную работу. Энергия генераторного цикла может быть передана осн у .любой форме (в виде механической работы, тепла и т.

п.). ов- 19 6) 'б 7 о и) ь с~ вв е. чс в" кч ч ч ьь ч 'и не ч ьм о. Тп е д,чч н Ю 3 ,о и ' и Е и) й) Юпадрх в ч 'ч .н о \ а » г ы ь о, сг ы о а 21 Способ и совершенство процесса передачи энергии в значительной степени будут определять эффективность комбинированного двигателя. Рис. 8. Двигатели бинарных циклов: о-схеыа двигатели иа ртути н воде: г — котел; 2-турбина; 3,  †насо; 4, 7 †конденсато; 5 †турби; 4 †пароперегреватель б — Т вЂ” и-диаграмма бинарного цикла: г-аысококипащее рабочее тело (ртутьн 2 — генераторный цикл, 2-основной цмкл; 4 †во Рис. 9.

Двигатели внешнего сгорании. и †схе двигателя Стирлннга с генератором: 1 †форсун; 2 †камера сгорании; 2 — регенератор; 4 — теилообмеиник; 4 †рабоч поршень; 4 †порше.вытеснитель; б — Т-т.диаграмма регенеративиык циклов: ! — о сопев 2 — р сопит Приведенная классификация по принципу передачи энергии от генераторного цикла основному не исчерпывает всех возможных способов комбинирования (по типу топлива, типу аппарата, по используемой внешней среде и т. д.). Однако классификация комби-' нированных двигателей по принципу передачи энергии от генераторного цикла основному может явиться базой для построения обшей теории комбинированных двигателей.

В зависимости от способов передачи энергии от генераторного цикла основному комбинированные двигатели могут быть разделены на следующие группы: 1. Двигатели с отбором механической работы, но без отбора тепла, т. е. двигатели без смешения рабочих тел, участвующих в 4 '") ий вин мн ,4 к в ш ш и ом ам Ю И ьо шо ос ы й и и и «1боих циклах, и без теплопередачи от генераторного цикла основному. 2. Двигатели с отбором тепловой энергии, но без отбора механической работы от генераторного цикла, т. е.

двигатели с тепло° эбменниками в контуре генератора, но без смешения рабочих тел, участвующих в обоих циклах. 3. Двигатели с отбором механической работы и тепловой энергии от генераторного цикла, т. е. двигатели со смешением рабочих тел, участвующих в обоих циклах, или двигатели без смешения потоков, но с передачей механической работы и тепла от генератор- ного цикла основному через турбокомпрессор и теплообменник. Методически целесообразно объединить эти типы двигателей в группы по принципу энергообмена.

Структурные схемы и схематическое изображение представителей трех таких групп комбинированных двигателей приведены на рис. 10. В качестве примеров ВРД, использующих высокие хладоресурс и работоспособность криогенного топлива, здесь приведены только два типа двигателя— пароводородный РТД, в котором компрессор, сжимающий атмосферный воздух, приводится во вращение от турбины, работающей на газифицированном и подогретом водородном горючем, и РТД, в котором турбина работает на продуктах сгорания смеси газнфицированного водорода и сжиженного воздуха, отбираемогв за компрессором (РТД,м). В качестве примеров двигателей с «тепловым приводом» (с обменом механической энергией между циклами) приведены атомный турбореактивный двигатель (АСУ), двигатель Стирлинга и ртутно-водяной двигатель.

В приведенной классификации комбинированный двигатель рассматривается как устройство, в котором производится обмен энергией между рабочими телами генераторного и основного циклов. Наибольший интерес представляют комбинированные двигатели следующих трех типов: ракетнопрямоточные жидкого и твердого топлив (РПДЖ и РПДТ), ракетно-турбинные (РТД) и турбопрямоточные (РДТП) Анализ общих свойств этих двигателей позволяет получить представление об основных качественных особенностях почти всех возможных типов комбинированных двигателей: от двигателей, обеспечивающих весьма высокую экономичность при умеренной взлетной тяге, низкой удельной массе и широком диапазоне режимов работы по числу М, до двигателей, обладающих возможностью почти неограниченного форсирования в условиях взлета ц даже маршевого полета.

Глава / ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРЯМОТОЧНЫХ И КОМБИНИРОВАННЫХ РЕАКТИВНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ Эффективность любой тепловой машины оп еделяет па амет ами: в р ляется двумя рабочего тела и сове ш р . р : еличнной работы С, производимой ели~ни ~ ицей массы вер енством преобразования подведенного ра очему телу тепла в полезную работу, характеризуемым коэффициентом полезного действия и, В зависимости от т ого, рассматривается лн идеальный или репарамет ов Ь и - о о альный термодинамические циклы, соответствую щие значения Р и тг обозначим: 1.~ и «1~ — работа и термический и. п. д.

в идеальном цикле, 1 и и, работа и эфжективныи к. п. в действительном цикле. и э фективный к. п. д. Оба параметра определяются типом цикла. В идеальном цикле райтона работа Ее и термический к. п. деляются из следующих уравнений: . д. т(ь как известно оп ек,,=.рт„(з/и — ц(. ц1 (1. 1) «1, = 1 — 1/и", (1. 2) г „, '=( — )/; Т,— максимальная температура цикла. и и теплоп реальном цикле с учетом изменения показателя б р подводе и потерь в основных процессах эффективная работа реального цикла Брайтона имеет вид Е, =х/гТ„: ' — 1, (1. 3) а эффективный к.

и. д.— » а" 1 / еЭе, Чр — 1 1 1.4 где в=( в ")( ~ ) — к где в= " — коэффициент, приближенно учитываю(т.! ~,) (1 — 1/и" ~) щнй различие свойств рабочего тела после (различие между /г' и й для газа и воздуха), и и до теплоподвода тические к. п. . сж д ха), пе», и пр — адиаба. д. сжатия и расширения, соответственно. 2З с" с Ркс. 1.1. Изображение циклов ПВРД н с — з-днаграмме: — -реальный цнллс — — — -лаеалъный цнлл Выражения для работы и к..п.

д. идеального цикла в предположении неизменности физических свойств рабочего тела имеют внд д 6 (с= Ьюр — Ь(сж= — ЙТ„(нн — 1) ~ — — 1 (1. 5) й — 1 Ес 1 т1 = — =1 — —. в (1. б) 1. 1. эФФВктивность циклд пврд Цикл ПВРД состоит из процессов торможения набегающего воздушного потока в воздухозаборнике, теплоподвода в камере сгорания при понижении полного давления н расширения продуктов сгорания в реактивном сопле. На рис.

1. 1 в 1 — з-координатах показано изменение параметров состояния воздуха в идеальном и реальном циклах ПВРД с дозвуковой скоростью потока в камере сгорания. Здесь Н вЂ” Вд — действительный процесс сжатия при торможении набегающего потока воздуха в воздухозаборннке; Н вЂ”  — идеальный процесс сжатия набегающего потока воздуха; Вд — КСд — действительный процесс изменения параметров потока при сгорании;  — КС вЂ” идеальный процесс теплоподвода; КСц — Сн — действительный процесс расширения рабочего тела в сопле; КС вЂ” С вЂ” идеальный процесс расширения.