Теория и расчёт воздушно-реактивных двигателей под ред. Шляхтенко С.М. (1014193), страница 47
Текст из файла (страница 47)
Сравнение изменений работы компрессора и температуры газа перед турбиной вдоль линии рабочих режимов ТРД дли компрессоров различной нзпорности при а = — сопИ 229 228 гг» гр — ь и границ устойчивости на характеристиках компрессоров разной напорности дает рис. 8.10. Линии рабочих режимов на этом рисунке построены по уравнению (8.12), причем за расчетную точку во всех г)Ю трех случаях выбран взлетный ре- жим (й,в = 1).
Если у высоконапордд ного компрессора (и„'е = 12) с умень- РУ РР Р77 Рггг йр д/да/»Р шепнем й„р линиЯ Рабочих Режимов приближается к границе устойчиРис. 8.9. Сравнение границ газодинамической устойчивости Вости, то У компРессора срехней компрессоров различной напор- напорности (пко = 6) Обе линии ности идут примерно эквидистантно, а у низконапорного компрессора (и„'о = = 3) линия рабочих режимов удаляется от границы устойчивости. Линии рабочих режимов с рис.
8.10 в относительных величинах перенесены на рис. 8.8 (сплошные кривые). При изменении КПД компрессора зависимости и„' = / 14 ()г,)) несколько иные, чем при условии т)„= сопи(, но их взаимное расположение и относительная крутизна в области рабочих значений подтверждают выводы, сделанные выше при использовании для их построения уравнения (8,17), Осредненные данные параметров компрессоров разной напорности по линии рабочих режимов показаны на рис. 8.11. Из графиков, приведенных на этом рисунке, следует, что, чем больше величина и„'е, тем резче снижаются тт,' и г/ ()ь ) с уменьшением й,р. На рис. 8.12 показано изменение относительной величины запаса устойчивости ЛКт = ЛКт/ЛКто (где /гКта— запас устойчивости при й„р — — !) в зависнмостй от п„р и п„о.
д» а» га а а йа 4Р 47 дг дгл»/ йг йг др дг аг дг дрл»> дг др 47 дг дГЛ»/ Рис. 8.10. Характеристики компрессоров разной напорности с нанесенными на них линиими рабочих режимов РУ 4Р г)Р Р„р г/7 4Р 4У Р„р г/7 г)а г)Р и р Рнс. 8.11. Сравнение основных параметров компрессора вдоль линни рабочих режимов ТРД для компрессоров разной напорности при и —. сопИ Как уже отмечалось выше, при снижении й„р у ТРД с большими значениями и„'о запас устойчивости уменьшается, а у ТРД со средними и низкими значениями и„'о увеличивается. Отсюда следует, что ТРД с высоконапорным компрессором не может работать в широком диапазоне скоростей полета, если не применять дополнительных средств регулирования.
Осредненные зависимости относительной работы компрессора 7.„= /.„/Т.„а вдоль линии рабочих режимов от й,р для ТРД с различными значениями и„'о представлены на рис. 8.13. У ТРД с и„"о ) (6 ... 8) работа компрессора при уменьшении й„р растет из-за сильного увеличения углов атаки на первых ступенях компрессора (см. гл. 4), а у ТРД с п,о ( (5 ... 6) снижается из-за сильного уменьшения углов атаки на последних ступенях компрессора. У двигателей с компрессорами средней напорности (и„'о ои 6) при изменении пар (и — -- сопз1) работа практически не меняется. Учитывая условие (8.16), можно видеть, что относительное изменение работы компрессора при данном законе регулирования совпадает с относительным изменением температуры газа перед турбиной (7.„= Т„", где Т„"= Т„'!Т„'о), что и отражено на рис.
8.13. Из рассмотрения рис. 8.13 следует, что заданное максимальное значение температуры Т;,„,„у ТРД с высокими п„*о будет,при минимальных п„р, а у ТРД с низкими и,"о — при максимальных й„р. При всех остальных значениях й„р температура Т, "будет меньше максимально допустимой, что может привести к снижению тяги двигателя на этих режимах по сравнению с ее возможной величиной при Т„' Заметим, что приведенные на рис. 8.11 ... 8..13 зависимости получены путем осреднения параметров по нескольким двигателям с примерно одинаковыми значениями и,',о для каждого из выбранных трех значений исходной степени повышения давления.
Поэтому у конкретных ТРД с такими же значениями и,'о, как на рис. 8.11 ... 8.13, при том же качественном характере параметров по й„р могут быть некоторые количественные отличия от приведенных осредненных значений параметров. Закон регулирования: Т„"=- сопМ. Поддержание постоянной температуры газа перед турбиной при изменении условий полета в двигателе с неизменной геометрией проточной части может реализоваться путем изменения расхода топлива по сигналу термоприемника, следящего за температурой Т; или за температурой газа за турбиной Т;, так как в соответствии с условием (8.!1) отношения температур Т,"7Т; =- сопз1. При этом частота вращения л будет изменяться в зависимости от температуры на входе в двигатель Т;.
Так как при нерегулируемых проходных сечениях линия рабочих режимов определяется уравнением (8.12), то при одинаковых характеристиках компрессора в ТРД, регулируемых по законам и =- сспМ и Т„"= = сопз1, линии рабочих режимов на характеристике компрессора совпадут (см. рис. 8.3). Но при этом одним и тем же значением пар на линии рабочих режимов (рис. 8.3) при законе регулирования Т„"= сопз1 будут соответствовать другие, чем при а = сопз1, значения частот вращения. В данном случае из условий прочности должно накладываться ограничение и ~ а,„, а также ЛК» ) ЛК» „„. Для того чтобы найти изменение частоты вращения по линии рабочих режимов при законе регулирования Т; = сопз1, используем уравнение (8.7), записанное в виде: и.* = 4().) ~ГТ*„~ т.~т: Сз.
(8.18) При заданных значениях й„р на характеристике компрессора (см рис. 8.3) по линии рабочих режимов определяем значения и„ 230 Рис. 834. Зависимость относительной часто»ы вращении о»параметра ТгТ 7Т; при регулировании ТРД по закону Тг = сонм дли двигателей с компрессорами разной иапориосги 1Г5 7.„= С ((1) л', (8.19) -где С (!1) — коэффициент, учитывающий влияние на работу компрессора изменения углов атаки по его ступеням при изменении параметра»/То7Т;. При законе регулирования и = сопи! изменение 7.„в зависимости от й„р — — р~То!Т; (рис. 8.13) характеризуется коэффициентом С (!1), который у ТРД с высокими »гио (пио = 12) при уменьшении й„р растет, а у ТРД с низкими зтиа (»г,'о = 3) — уменьшается, Отсюда следует, что при условии Е„= сопз1 (закон регулирования Т„"= сопМ) с уменьшением параметра»1 То7Т; у двигателей с высоконапорными компрессорами (»г„'а ) 8) й будет уменьшаться, так как С (г1) будет возрастать, а у двигателей с низконапорными компрессорами (гг,'о < 5) й возрастает из-за уменьшения С (!1).
Из сравнения рис. 8.13 и 8.!4 видно, что й при Т; = сопз1 имеет качественно обратный характер изменения по отношению к Г„при п = сопз1 (ппр = з»' ТоЛ а) ° 281 и д (Х,), а из уравнения (8.18) находим параметр Ч'То!Т;. Постоянная уравнения (8.18) С, 45 определяется по известным значе- чп 51 45 4щ »Та/т~ киям параметров на расчетном режиме. Используя далее выражение приведенной частоты вращения й„р — — й в То!Т,", можно найти относительную частоту вращения а для заданного значения й„р (й = и р~4' То7Т*).
На рис. 8.14 показаны осредненные величины относительной частоты вращения в зависимости от параметра ~ГТа7Тв, определяемого условиями полета, вдоль линии рабочих режимов для двигателей с компрессорами различной напорнмти. Как следует из этого рисунка, со снижением величины р1ТоТТа(т. е. с ростом й4 ) частота вращения у двигателей с низкими значениями п„*о — возрастает, а у двигателей с большими зг„"о — падает.. Для объяснения характера изменения 'й обратимся к условию (8.16), которое позволяет сделать вывод, что при законе регулирования Т„ *= сопз1 работа компрессора ие будет меняться (1.„= сопМ).
С другой стороны, как известно из теории лопаточных машин, работа компрессора зависит от квадрата частоты вращения и распределения углов атаки по его ступеням: »;и ра ра в ав а» а,в а„г ав аа ба )/», а(лв) На рис, 8,16 показано изменение относительных значений Т„'и й в зависимости от параметра т» ТоуТ;. Предельные значения Т„ 'и л при данном законе регулирования будут достигаться на максимальной скорости полета (при максимальном значении температуры Т;). Из-за сильного снижения тяги на пониженных скоростях полета вследствие низких значений Т„ н и по сравнению с максимально допустимыми этот закон регулирования используется в основном в комбинации с другими законами, как ограничитель максимального значения приведенной частоты вращения (и р,„— — сопз1).
Регулирование ТРД по двум параметрам Рнс. 8.13. Раоочан точка на характе- ристике компрессора при регулирова- нии ТРД по закону лпр — — сопМ Рис. 8.16. Изменение относительных величин Тг и и при законе регулировании лпр — — сопз1 в зависимости от параметра р' То/Т* У двигателеь с низкими л„'о, когда максимальные значения л достигаются при наибольшей величине Т; (при максимальной скорости полета), на остальных режимах полета тяга будет меньше по сравнению с той величиной, которая могла бы быть при л„ У двигателей с высокими л"„о максимальная частота вращения достигается лишь при самой низкой температуре Т; (при наименьшей скорости полета), а на остальных режимах полета п < < л,„и тяга будет меньше возможной, которая могла бы быть при л Закон регулирования: лр — — сопз1. При этом законе регулирования система автоматического регулирования при изменении Мп и Н изменяет подачу топлива в соответствии с сигналом датчика температуры Т; так, чтобы изменение частоты вращения л было пропорционально изменению ~l Т,*7То.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
