Теория и расчёт воздушно-реактивных двигателей под ред. Шляхтенко С.М. (1014193), страница 48
Текст из файла (страница 48)
Температура газа перед турбиной при этом тоже будет меняться. Ограничения из условий прочности в этом случае накладываются на температуру и частоту вращения: Т„"- Т„'„, л ~ и . При регулировании ТРД по л р — — сопз1 линия рабочих режимов, удовлетворяющая уравнению (8.12), превращается в единственную точку на характеристике компрессора (рис. 8.15), совпадающую с расчетной точкой. При всех условиях полета величины л„', д (Л,), т)„и ЛК» будут постоянными и равными их значениям на расчетном режиме. Так как через рабочую точку на характеристике компрессора (см. рис.
8.15) проходит единственная линия Т„'„= сопз1, полученная с помощью уравнения (8.7), то величина Т„'при изменении условий полета будет отвечать условию Т„'То7Т; = сопз1, т. е. меняться пропорционально изменению температуры Т,". 232 Закон регулирования: л=сопз1; Т„'= = сопз1. В этом случае регулирующими факторами будут являться расход топлива (6, = маг) и площадь критического сечения реактивного сопла (Р, „ = маг). Данный закон регулирования наиболее целесообразен, так как поддержание максимально допустимых значений и и Т„ 'обеспечивает на всех режимах полета получение максимально возможной тяги.
САР при рассматриваемом законе регулирования обычно поддерживает и = сопз1 изменяя подачу топлива 6, по сигналу центробежного регулятора, а условие Т„ '= сопз1 в соответствии с сигналом датчика температуры поддерживается за счет изменения Рс, „р. Поддерживать постоянной температуру Т„'можно косвенным методом по сигналу датчика температуры за турбиной Т, "с соответствующей коррекцией на изменение л," в зависимости от й„р, так как измерять высокую температуру перед турбиной с большой неравномерностью поля достаточно сложно. Г1ри этом должно выдерживаться ограничение ЛК» ~ ЛК Линию рабочих режимов на характеристике компрессора при законе регулирования п = сопз1, Т„"=- сопз1 можно построить с помощью уравнения (8.7), преобразуя его с учетом, что при л = сопз1, л„р —— р»То(Т,".
Учитывая, что Т„'= сопз1, получим уравнение (8.7) в виде: вта = Ч (Лв) ипрС», (8.20) где Сз = сопз1. На рис. 8.17 даны характеристики высоко- и низконапорного компрессоров с нанесенными на них линиями рабочих режимов с помощью уравнения (8.20). При построении линии рабочих режимов на характеристике компрессора постоянная уравнения (8.20) Сз определялась по известным значениям параметров л,', д (Л,)р и л„р, р в расчетной точке (в рассматриваемом примере й„р р — — 1) и далее на напорных ветвях характеристики компрессора с различными значениями йп находятся рабочие точки, удовлетворяющие уравнению (8.207. Полученные для различных значений йар рабочие точки объединяются 233 Регулирование ТРД по трем параметрам бг гп дг аг цл с)г гхх л Рнс.
8.20. Потребное изменение относительной величины л' вдоль линии рабочих режимов при регулировании по закону и = сонм; Тг = сопя) йб х!г ах ал Р/ха) Закон регулирования: л=сопя1; Т„'= = сопМ; ЛКр = сопя1. При этом законе регулирования регулирующими факторами будут: расход топлива (6, = уаг), площадь проходного сечения первого соплового аппарата турбины (Р,, = = маг) и площадь критического сечения сопла (Р, „р — — наг), Линия рабочих режимов на характеристике компрессора строится следующим образом.
Задав на расчетном режиме значение ЛК, далее на линиях л„р — — сопМ характеристики компрессора (рйс. 8.22) с помощью уравнения (4.23) определяем рабочие точки с заданным значением запаса устойчивости. Объединяя рабочие точки на характеристике компрессора (см. рис. 8.22), получим линию рабочих режимов с ЛК = сопМ. Обеспечить соответствующую этой линии рабочих режимов зависимость л„' =- / (й„р) можно, регулируя площадь проходного сечения первого соплового аппарата турбины Р,.„значение которой можно определить из уравнения (8.6). Учитывая, что Рис. 8.26 Линия рабочих режимов на характеристике компрессора (а — б) прн регулировании ТРЛ по закону пп = сопв); Т„" = сонм на характеристику компрессора, которая представлена на рис, 8.21, при пересечении их с напорной веткой й„р — — сопя1 находим рабочие точки для заданного значения Т;.
Г1ри этом, как и во всех предыдущих случаях, значение постоянной уравнения (8.7) С, определялось по известным параметрам в расчетной точке Ь . р, х/()ьв)р). Линия рабочих режимов на характеристике компрессора (см. рис. 8.21) при данном законе регулирования соответствует отрезку напорной ветки й р = сопя1 (й„р —— 1) между лучами Тг пр - сопМ с Т; „;„и Тв мвх, определяемым изменением условий полета.
Для каждой рабочей точки, определяемой значением Т„"по известным величинам л„" и т)„может быть определена Ев (4.1). С ростом Т," при й„р — — сопя1 будет расти частота вращения и работа компрессора: Очевидно, что для увеличения /., необходимо увеличивать /-„а это при Т„"= сопя1 требует роста л.,', который достигается за счет увеличения Р, „ в соответствии с условием (8.!О). При всех условиях полета, где Т; < Тв твх л < лтвх а это приводит к уменьшению тяги по сРавнению с максимально возможной пРи л в„= сопз1, Т„',„= — сопя1 на пониженных скоростях полета.
По этой причине нерационально применять закон регулирования лпр — — сопМ, Т„" = сопя1 в широком диапазоне изменения скоростей полета, но его целесообразно использовать в качестве условия ограничения л,р ,„ в комбинации с другими законами регулирования. 238 Т„" = сспМ, л„р =- у То/Т*, а Р,, = Р,,/Р,, „, запишем уравнение (8.6) в виде пк б(йв) лир' !/Рс. вС1 (8.21) где С; = сопМ Для любого заданного значения й„р на линии рабочих режимов характеристики компрессора можно найти значения л„' и в/()ь,), и с помощью уравнения (8.21) определить величину Р,, и получить зависимость Р,, =-- / (лвр) Постоянная уравнения (8.21) С( определяется на расчетйом режиме.
Условие равенства мощностей компрессора и турбины (7.16) обеспечивается при Т„"= сопМ путем воздействия на л,' изменением площади критического сечения реактивного сопла Р, „р. Расчет ведется в такой последовательности. По известным на линии рабочих режимов параметрам компрессора по уравнению (7.26) с учетом принятых допущений определяется л,', а по уравнению (8.10) относительная площадь критического сечения реактивного сопла Р,, „р — — Р, „р/Р, „р,. Изменение т)т' можно учесть во втором приближении, используя характеристику турбины в виде (4.34), представленную на рис.
4.14. Проанализируем характер изменения Р,, и Р,.„р при уменьшении йир у ТРД с высоконапорным компрессором (л„'е =- !2) при реалйзации рассматриваемого закона регулирования. Нанесем на характеристику компрессора (см. рис. 8.22) для сравнения линию рабочих режимов при законе регулирования л =— = сопМ, Т„'= сопя1 (пунктирная линия). Запас устойчивости в этом случае при уменьшении й„р снижается.
Для обеспечения условия ЛК = сопМ при й,р < 1 необходимо уменьшить зна- 237 Рис. 8.22. Линии рабочих режи- Я'и" мов ТРД нрн законах регулировании л = совы; Т" = совы; ЛК г ' у = совы (сплошная линия) и л = гг = сова); Тг = сопз) (ПУнктиРнаа п=ссплт, Гг=сс глг линия) бгс с - сопл т) п„„=,оу го чение и„' по сравнению с бо Р,, = сопз1 и, следовательОус но, увеличить Р,, как это можно увидеть из уравнения (8.2!). Работа компрессора вдоль линии рабочих режимов будет меняться не очень ол сильно, так как углы атаки по ступеням компрессора в данном случае будут меняться меньше, чем при законе' регулирования ',и = сопз1, Т„ "=- сопз1 при Р,, =- сопз1, а следовательно, и и,' будет меняться не очень сильно. Поэтому в соответствии с уравнением (8.10) при уменьшении й,р площадь Р,,ир должна также увеличиваться за счет роста Р,, Закон регулирования и = сопл(, Т„'= сопз1, Ь Ку = — сопз1 обеспечивает практически максимально возможные значения тяг во всех условиях полета одновременно с высокой надежностью, благодаря поддержанию необходимого запаса устойчивости компрессора.
Заметим, что условие стлху =- сопз1 при регулировании ТРД по трем параметрам может быть заменено любым желательным вариантом изменения 5571 по и„р. Основной трудностью при реализации этого закона является необходимость регулирования первого соплового аппарата турбины при высоких значениях Т„', что связано с большими конструктивными сложностями. оо о,о ргл,) Примеры комбинированных законов регулирования До сих пор рассматривались те или иные законы регулирования в предположении, что во всем диапазоне режимов полета закон регулирования двигателя один и тот же. Для обеспечения удовлетворительных характеристик двигателя в широком диапазоне скоростей и высот полета можно применять комбинированные законы регулировании, т. е. использовать разные законы на различных участках полета.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
