Теория и расчёт воздушно-реактивных двигателей под ред. Шляхтенко С.М. (1014193), страница 23
Текст из файла (страница 23)
Расход воздуха на входе в компрессор Расход газа через первый сопловой аппарат турбины В этих уравнениях Р, и Р,,, — площади входа в компрессор и суммарная площадь критических сечений межлопаточных каналов соплового аппарата соответственно. Мощности компрессора и турбины Расчетный режим компрессора, т, е. режим, для которого выполняется его детальный расчет и определяются геометрические размеры проточной части, задается и„" р, б,, р и параметрами на входе р,". р и Т, "р. На расчетном режиме турбины задаются соотвественно и,*, р, б„, р, р„' р, Т," р (индексом р здесь отмечены значения параметров на расчетном режиме).
42. ХАРАКТЕРИСТИКИ И РЕГУЛИРОВАНИЕ КОМПРЕССОРОВ При изменении параметров воздуха перед компрессором сопротивление сети за ним, частоты вращения — и, такие лара- метры, как и,", б„т1„, не остаются постоянными. Они меняются в соответствии с закономерностями, качественно общими для всех компрессоров, но в количественном отношении существенно зависящими от индивидуальных свойств конкретного компрессора. Для определения параметров компрессора иа разных режимах его работы и при различных внешних условиях (различных высоте и скорости полета) строят характеристики компрессора.
Характеристики компрессора могут быть представлены в виде Рис. 4.3. Характеристики ииаконапорного компрессора: à — рабочий режим ирв Мп — — О, и =-. =- О; à — граница гааодйнамнчесиой устойчивости; а — линии рабочих режимов; а — линни иостоннвой приведенной частоты вращении где ра = 101 325 Па и Та = = 288,15 К вЂ” давление и температура окружающей среды при Н=О в соответствии со стандартной атмосферой (ГОСТ 4401 — 81).
Если приведенную частоту вращения разделить намаксимальноезначениечастоты вращения па при Мп = О, Н = О, то получим безразмерный параметр — относительную приведенную частоту вращения й,р = ппр/па. (4.! 7) В ряде случаев пользуются также относительным приведенным расходом воздуха (4.18) т.
е. делят б р на максимальный расход воздуха б,, при М =О, Н=О(0в=ра, Та =ТО, Лир=1, бв, р=1). Тогда характеристики компрессора можно представить в безраз- мерном виде Подставляя в выражение (4.15) расход воздуха из уравнения (4.10), получим выражение 7»У Рис. 4.4. Характеристики компрессора средней напор- ности (обозначения те же, что на рис. 4.3) Рис. 4.3. Характеристики высоконаяорного компрессора (обозначения те же, по на рнс.
4.3) да »7 дб в правой части которого все величины, кроме функции плотности тока (безразмерной плотности тока) д (7.,), постоянные и, следовательно, ыв. пр Ч (ив) (4 21) В этом случае характеристики компрессоров могут иметь вид .Пй = ) (ч' (ав)~ 7»пр)1 (4.22) т)в = гг ИР'в) Пар). Характеристики не- 7' йз П» иг йб чг Пз чр рб«а) регулируемых осевых компрессоров разной напорности показаны на рис. 4.3 ... 4.5 в координатах, соответствующих зависимостям (4.22). На рис, 4.6 показана типичная характеристика одноступенчатого осевого компрессора с низкой степенью повышения давления (вентилятора ТРДД большой степени двухконтурности). В некоторых случаях, особенно когда в рабочей области характеристики зависимости т)„ от д (Х,) при й р — — сопз1 близки к вертикальным, КПД компрессора или вен тилятора удобно представлять в виде изолиний, как это сделано на рис.
4,6. В общем случае расчетный режим работы компрессора может быть задан любыми полетными условиями. Для определенности при сравнении компрессоров разной напорности условимся принимать для всех компрессоров на расчетном режиме условия М = О, Н = 0 и максимальнУю частотУ вРаЩениЯ пв (Лпр — — 1). Обозначать параметры на этом режиме будем индексом «Ож При и р — — 1 для большинства компрессоров характерна производительность, соответствующая значениям д(Х„) = 0,85 ... 0,925. Можно условно разделить компрессоры иа трн группы в зависимости от значений пйо. низконапорные (п„"о ( 5), средней напорности (нйо —— 5 ...
8) и высоконапорные (пйо > 8). На всех характеристиках компрессоров (см. рис. 4.3 ... 4.6) нанесены точки, соответствующие максимальному режиму при М = О, Н = 0 и заштрихованы области, в пределах которых возможна 1!2 работа компрессора в системе д7 двигателя. Основным ограничением здесь является минимально йм допустимый запас устойчивости компрессора, т. е. рабочая область должна располагаться в зоне устойчивой работы компрессора ниже границы газодинамической устойчивости (границы помпажа). Работу компрессора в системе г двигателя чаще всего рассматривают или на постоянном режиме работы двигателя (например, и = = сопл() при изменении условий 7СГ полета (̄— чаг, Н вЂ” чаг) или д 7 з я при постоянных условиях полета (М, = сопз1, Н = сопз1) и переменном режиме работы двигателя (например, и = чаг).
В этих случаях из рабочей области можно выделить линию рабочих режимов (см. рис. 4.3 ... 4.6). Построение линий рабочих режимов на характеристике компрессора подробно рассматривается в гл. 8 и 9. Положение линии рабочих режимов относительно границы газодинамической устойчивости компрессора определяется коэффициентом устойчивости [~~к/Ч ( в))гр (ийг'7( в))рвб (4.23) Здесь индексы «гр» и «раб» соответствуют значениям параметров на границе устойчивости и на линии рабочих режимов, взятым на одной и той же напорной ветви характеристики компрессора, т.
е. при й,р —— сопз1. Запас устойчивости определяется как: ЛКт — — (К вЂ” 1) 100а(а. (4.24) Фактически запасы устойчивости, которыми располагает двигатель на различных режимах работы, могут меняться в относительно широких пределах, В большой степени они зависят от напорности компрессора, определяемой значением и„",. Для различных типов двигателей величины ЛК практически укладываются в диапазоне от ЛК„= — 35 % до сгКт = 8 ... 12 %. Последние цифры характеризуют минимально допустимый запас устойчивости на установившихся режимах работы двигателей.
Положение линии рабочих режимов на характеристике компрессора зависит от типа ГТД и его схемы, напорностн компрес- 113 агл дг ) г,б Гт4 зг и Рис. 4.6. Характеристика одно- ступенчатого осевого компрессора с низкой степеиью повыюеиии давлеиия (веитилятора): лг т — рабочий режим прв Мп =- е, и -- О; у — гравппа гааодяиампческой устойчпеоств; 3 — лввпя работях режимов; а — ливия постояввой пряаедейвой частоты аращепяя;  — ляввв постоявиых авачепвй КПД йо ' йг йб 47 об йг угу 1!4 сора и программы управления двигателем. Чаще всего с уменьшением й,р у ннзконапорных компрессоров линия рабочих режимов удаляется от границы устойчивости (см.
рис. 4.3), а у высоконапорных — приближается к ней (см. рис. 4.5). У компрессоров средней напорности линия рабочих режимов располагается примерно эквидистантно границе устойчивости (см. рис. 4.4) за исключением случаев глубокого дросселирования двигателей (ТРД). Таким образом„для ннзконапорных компрессоров снижение ЛК характерно при йпр ) 1. Ограничение максимально допустимого значения й,р (5 р ( й,п ах) является в этом случае одним нз путей обесйеченйя газодинамнческой устойчивости компрессора в системе двигателя. У высоконапорных компрессоров снижение ЛК» в области пониженных значений й,р (й р ( 1) требует принятия специальных мер для обеспечения устойчивой работы. Рассмотрим, какие факторы приводят ТРД с высоконапорным компрессором (»х*„е ) 8) к уменьшению ЛКу на пониженных й,р.
Пусть компрессор в системе двигателя работает при постоянной окружной скорости и, а значит, при п = сопз1. Уменьшение йпр будет идти за счет роста Т„"например, в связи с увеличением скорости полета. Это приведет к снижению я„", росту объемного расхода и осевой скорости на последних ступенях компрессора и, как следствие, к отрицательным углам атаки. Последние ступени начинают лимитировать расход воздуха через компрессор, из-за чего осевая скорость с, на входе в компрессор уменьшается и растут углы атаки ! на первых ступенях компрессора. Прн существенном увеличении углов атаки наступает отрыв потока со спинки лопатки рабочего колеса, а это вызывает помпаж компрессора.
На режимах, близких к помпажу компрессора, его КПД уменьшается из-за увеличения профильных потерь на первых и последних ступенях. На рнс. 4.7, а показаны треугольники скоростей на первых и последних ступенях компрессора на расчетном режиме (сплошные линии) и на пониженных а,р (пунк- тирные линии); ит Рис. 4.7. Треугольиики скоростей иа первых (1 ст) и последних (а ст) ступенях одиокаскадиого (а) и двухкаскадиого (б) иомпрессоров: — расчетный режим; — — — повпжевиые Пп дпя одвокаскадиого компрессора; — — — паввжсввые я для двухкаскадаого компрессора пр Все методы увеличения ЛК» на пониженных а,р сводятся к уменьшению углов атаки в йервых ступенях компрессора и увеличению углов атаки в последних ступенях. Это приводит также к увеличению КПД компрессора.
Изменение углов атаки ! в ступенях компрессора можно характеризовать изменением относительного коэффициента расхода ч = с,/се р. (4.25) В выражении (4.25) с, = с,/и — текущее значение коэффициента расхода; с, р — его значение на расчетном режиме.
Очевидно, что относительный коэффициент расхода пропорционален разности входного угла профиля р! и угла атаки й и — (р; — !). (4.2б) На рис. 4.8 показано изменение коэффициента ы по ступеням .высоконапорного компрессора (я„"в — — 12) ири йпр — — 1 (сплош- 115 Рис. 4.8. Изменение относительного коэффициента расхода по ступеням однокаскадного (СЭ) и двухкаскадного (-1-) компрессоров при )г Те/т а =- = 0,8 йг ная линия) и на пониженных й„р —— 0,8 (кружки).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
