Теория и расчёт воздушно-реактивных двигателей под ред. Шляхтенко С.М. (1014193), страница 107
Текст из файла (страница 107)
Так, по сравнению с компрессором О„= сопз1 при и*„,,„= 15 (см. рис. 18.9) окружная скорость на периферии лопаток первой ступени у компрессора с О„, с, =- = сопи( больше на 19 %, а у компрессора с О„,„= сопз(— на 30 %. Это может привести к необходимости использования сверхзвуковых ступеней, Таким образом, при осуществлении проточных частей типа О„.,р —— сопз1 и О„„= сопя( основной трудностью оказывается необходимость получения высоких КПД, что связано с ростом уровня окружных скоростей и малым или отсутствующим подъемом диаметра у втулки. Реализация подобных форм проточной части связана также с определенными конструктивными трудностями, так как наружный корпус компрессора должен иметь переменный диаметр.
Несмотря на эти ограничения формы проточной части с уменьшающимся наружным диаметром О„,,р — — сопз1, О„„= сопз(, а также возможные промежуточные варианты или комбинации этих форм, такие, как (О„,р — — сопз1) + (О„= сопз1), (О„„= = сопз1) + (О„,, = сопз1) и другие с уменьшающимся в целом средним диаметром, являются перспективными и предпочтительными для двухконтурных двигателей, так как в атом случае компрессоры получаются более компактными с меньшими числами ступеней и длиной.
Следует отметить, что при низких степенях повышения давления (и„',,„< 5 ... 7, т. е. у ТРДДФ) различия между рассма- 528 Рис. 18.10. Зависимость относительной высоты лопатки последней ступени компрессора йн.вых от относительного диаметра ее втулки ла вых при одинаковых значениях Гп еых (за едйницу принята величина йи вм„при лн, вых — — 0,85, характерном для ТРД) лхваа 1/ Рп. емх 1 — Ас. вмх ~а. вмх = 1 + Лм вмх (18.24) Сильное влияние на высоту лопатки йп, , оказывает относительный диаметр втулки, т. е. диаметр проточной части при Р„,,„„ = сопз( (рис.
18.10). При переходе от диаметра втулки Ы,ы„= 0,85, характерного для ТРДФ, к величине д„,ых = 0,92, типичной для компрессоров газогенераторов вТ™РДД, высота лопатки на выходе из компрессора уменьшается на 28 %. Площадь выхода из компрессора газогенератора связана с приведенным расходом воздуха через внутренний контур ТРДД б,т уравнением расхода; р Ттт ззг хх Овз пр щнр. в ри, н Ч (т"и. вмх) (18.25) 529 триваемыми формами проточной части компрессоров становятся несущественными (см. рис.
18.8), и форма проточной части может выбираться из чисто конструктивных соображений. Ограничения по минимальному размеру лопаток последней ступени компрессора. Параметр размерности газогенератора. Высота лопаток последней ступени газогенераторов ТРДД (особенно у нефорсированных двигателей) уменьшается в связи со следующими тенденциями: 1) увеличение степени двухконтурности ТРДД для дозвуковых самолетов л соответствующее уменьшение расхода воздуха через внутренний контур б„; 2) увеличение температуры газа перед турбиной ТРДДФ и, как следствие, увеличение удельной тяги и снижение общего расхода воздуха через двигатель (при Рф — — Ыеш); 3) увеличение общей степени повышения давления в двигателях и„'з, приводящее при том же массовом расходе воздуха через внутренний контур к уменьшению объемного расхода на выходе из компрессора; 4) увеличение относительного диаметра компрессора газогенератора ТРДД за счет увеличения относительного диаметра втулки на выходе из него зт„,,ы„.
Высота лопатки последней ступени компрессора геометрически связана с площадью выхода из компрессора и относительным диаметром втулки зависимостью, полученной из (18.14) и (18.16): Рис. 18.1!. Изменение относительных великнн выходной площади и высоты лопатки последней ступени КНД ТРД и ТРЛЛ в зависимости от суммарной степени повышении давлении и степени дзухконтурности (ав — — - 1йешй ТРЛ вЂ” ап. вых = = О,88, ТРДД вЂ” Ем = О,зй е м уе ах 830 или с общим расходом воздуха через степень двухкоитурности 6в пр = (т + 1) 6в1пр.
Рп,,„— — ' —, ' . (18 25а) 1 ~/~н, кх ов. пв шщ. Рн, и„* (ш+ 1) е(к . х) Здесь т„"н = Т„'!Тй, — степень повышения температуры воздуха при сжатии во внутреннем контуре ТРДД, связанная с суммарной степенью повышения давления в нем через средний показа- в — 1 тель политропы сжатия и зависимостью т„'н = яки к . Подставляя значения рн„Тн„ткр, (для й = 1,4) и принимая, как и ранее, н ж 1,5, получим Р „, = 0,00415 а';," ° (18 26) (ш+ 11 як.
вч(вк. вмх) Величина о (йть, ) изменяется в узких пределах, так как у современных компрессоров вт„,„х = 0,25 ... 0,35. Полученная зависимость позволяет проанализировать влияние степени двухконтурности и общей степени повышения давления в двигателе на площадь сечения на выходе из компрессора высокого давления Рп,ы и высоту лопатки последней ступени Й„,ых (18.24) при одинаковом общем расходе воздуха через двигатель (6, = Ыеш) (рис.
18.11). Сравнение проводится с ТРД, имеющим н„' =- 10 и величину втулки на выходе из компрессора с(м,„„= 0,85, т. е. с характерным двигателем второго поколения. В двухконтурных 4впх двигателях с параметрами, характерными для четвертого поколения, т = 4 ... 6„ нкн = 25 " 30~ с(п вых=0.92. 4е при 6, = Ыеш, площадь на выходе из КВД Р„,,ы,уменьшается по сравнению с ука4г ванным ТРД в 11 ... 17 раз, а высота лопатки последней з ступени — в 4,5 ... 6 раз. Мы Лк мм видим, что решающими факторами, приводящими к уменьшению Р,,ых и й . вых оказываются увеличение сте- пени двухконтурности в ТРДД (т.
е. уменьшение расхода воздуха через внутренний контур) и увеличение н„'и (уменьшение объемного расхода воздуха через последнюю ступень), т. е. факторы, связанные с основной тенденцией развития турбореактивных двигателей. На абсолютную величину площади выхода из компрессора и высоту лопатки последней ступени помимо указанных факторов оказывает влияние величина тяги двигателя, его тип, определяющие удельную тягу и расход воздуха через двигатель. Площадь выхода из компрессора Р„.,ых пропорциональна при заданной приведенной осевой скорости воздуха кть,ы величине приведенного расхода воздуха на выходе из компрессора объемный расход воздуха в этом сече- (6,1),,ы прямо связаны друг с другом (числовой коэффициент соответствуе~ которая характеризует нии.
Величины Р„., и уравнением расхода й= 1,4): Р = 0 00415 и. вых, ( При Х„,,ы, =-- 0,27 получаем легко запоминающуюся зависимость "шн х — — 0,01 (6ы)пр. вмх' ЗДЕСЬ Р„,„, ВЫражЕНО В М, а (6вт)п .вмк Сравнивая выражения (18.26) и (18.27), получим связь приведенного (объемного) расхода на выходе из КВД с приведенным массовым расходом воздуха через внутренний контур ТРДД и общим расходом в стартовых условиях: йа/а ов.пр (6в1)пр.хвмх; 6в| пр/ыкн = ы ' з~в ° 1 (18 28) 1 (ш+ 1) ы„'~ (18.27) Назовем параметры Рп,,м, и (6,1),р,,ых параметрами размерности газогенератора ТРДД (или турбокомпрессора ТРД), так как они определяют величину выходного сечения, средний диаметр выходного лопаточного венца (по 18.16), минимальную высоту проточной части Ь„,ы, на выходе из компрессора.
Эти параметры удобны тем, что не зависят от того, в каком двигателе используется данный газогенератор, так как изменение параметров на входе в него не влияет на объемный расход воздуха на выходе (т. е. на (6„),р,ык) при фиксированном значении Рк.вык. Действительно, если при неизменном газогенераторе увеличивать общую степень повышения давления в двигателе я„"х (например, добавлением «подпорных» ступеней за вентилятором 831 блм/г Рис.
18.12. Тенденция изменения параметров размеряости газогенелб 4бб раторов (турбокомпрессоров), отбб 4бя носительного диаметра втулки при выходе из компрессора и высоты Х лопатки последней его ступени (принято йж вык вм 0,3): б в Ь вЂ” ТРД (ТРДФ1 второго и третьего дб б поколений: / — «Олимп 593» (б 1б в /б = Гзт кг/с, я" = Ш); г — /-79(б и в = 77 кг/а. и„" = 13,5);,1 — /-65 (б, = б = 23,8 кг/с, и„=- 8,1): Π— ТРДД / (б 2 б 4 б ж /авил'/ >44 (трддФ) третьего и четвертого пока- лений; 4 — яв.211-22 (б, = 58Е вг/с. ! Р 2.
б а б /р /бег)л Я,м/б т=з,яки =25):5 СРМ 562(бв = 316 кг/с, т = 6, пвх 26): б — тр-34 (бв = 153 кг/с, аь = 6,2. ккз = 21) вб бб ТРДД), то в соответствии с (18.26) увеличится расход воздуха через внутренний контур (г„„, (пропорционально и„" ), а приВЕДЕННЫй РаСХОД На ВЫХОДЕ (0,1)„р,,ых ОСтаНЕтСЯ НЕИЗМЕННЫМ, так как газогенератор не изменил своих размеров. Полученные зависимости (18.25) ... (18.28) позволяют проанализировать статистическую тенденцию изменения параметров размерности и других параметров турбокомпрессоров ТРДФ' и газогенераторов ТРДДФ (рис.
! 8.12). При переходе от ТРДФ второго и третьего поколений к двух- контурным ТРДДФ третьего и четвертого поколений вследствие роста степени двухконтурностн и п„*х сильно уменьшилась раЗМЕрНОСтъ ГаЗОГЕНЕратарО — От (О,(),р,,ых -— — 4 ... 20 КГ/С дО 2 ... 12 кг/с (илн в величинах Рю,,,х от 0,035 ... 0,18 м' до 0,018 ...
О,1! м'). Относительный диаметр втулки на выходе из компрессора имеет отмеченную выше тенденцию увеличения с Ы„,,„х = 0,84 ... 0,88 в ТРД до д„,„х = 0,9 ... 0,92 в ТРДД. Зги тенденции привели к уменьшению высоты лопатки на выходе из компрессора в двигателях четвертого поколения до 17 ... 25 мм при среднем диаметре ступени, соответственно, 'ж300 ... 600 мм. Такое уменьшение размера лопаток приводит к значительным трудностям получения высоких значений КПД компрессора из-за двух главных факторов: увеличивающегося влияния радиального зазора между лопатками и корпусами (или ротором, если применяются консольные спрямляющие аппараты) н влияния уменьшающегося ' числа Рейнольдса на рост потерь при обтекании лопаток малого размера (этот фактор сказывается особенно в двигателях, предназначенных для высотных полетов).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
