Теория и расчёт воздушно-реактивных двигателей под ред. Шляхтенко С.М. (1014193), страница 49
Текст из файла (страница 49)
Рассмотрим в виде примера два комбинированных закона регулирования. Комбинированное регулирование по зак о н а м и = сопз1 и а,р — — сопз1. Так как рассматриваются законы регулирования по одному параметру, имеется в виду двигатель с неизменяемыми проходными сечениями. Рассмотрим для примера двигатель с и„*, = 6, рассчитанный на максималь- 238 Рис. 8.23. Изменение Л, л„н Т„* вдоль линии рабочих режимов нри комбинированном законе регулирования (л = сопз) и лнр = сопз)) в зави" симости от параметра ~/ Т,(Т' туао теор лгоо оо оо то Д ' 1уг ную скорость полета на высотах Н ) 1! км, соответствующую М„= З,О (при этом оо тгоо Т; ,„ = 601 К).
Если при всех скоростях полета регулировать двигатель по закону п = сопз1, то при й,р —— 0,693, соответствующем М, = 3, получим низкие значения КПД компрессора (т)„= 0,6 и ниже) и относительной плотности тока (меньше 0,46), как видно, например, на рис. 8.10. Чтобы обеспечить более высокие значения д ()ь,) их)„при высоких Т; (низких й„р), можно применить комбинированное регулирование: от Т;;„до промежуточного значения температуры торможения воздуха перед двигателем Т; „— по закону илр — сопз1, а от Т; „до Т;„,„— по закону а = сопз1. На рис.
8.23 показано изменение й, й„р и Т„' вдоль линии рабочих режимов при таком комбинированном регулировании в зависимости от параметра р' То)Т,*. При этом величина Т; „принята равной 339 К. В диапазоне температур Т;, где применяется закон а„р — — сопз1 с ростом Т*, до Т; „(снижением )лсТ /Т; до ж0,92) частота вращения ротора двигателя растет. При дальнейшем увеличении Т; частота вращения остается постоянной. Такое комбинированное регулирование обеспечивает большее, чем при законе и = сопз1, во всем диапазоне чисел М, значение й,р при М„= 3 (0,722 вместо 0,693). Вследствие этого возрастают 5) (Л,) и т)„.
На том же рис. 8.23 показано изменение Т„*, которое аналогично изменению частоты вращения. При рассматриваемом комбинированном регулировании температура Т, *„ перехода с одного закона на другой должна подбираться так, чтобы обеспечить приемлемые параметры двигателя во всем диапазоне режимов полета.
Необходимо также выдерживать ограничения: и ~ а Тг' -к Тг" т х " тхду ~ с)духов. Комбинированйое регулирование по зак о н а м а = сопз1, Т," = сопз1 и а„= сопз1, Т„"= сопз1. Такое комбинированное регулирование возможно реализовать на двигателе с изменяемой площадью Р,.„р. Рассмотрим это регулирование на примере двигателя с высоконапорным компрессором (а„", = 12), рассчитанного, как и в рассмотренном выше примере, на скорость полета до М„= 3,0.
При рассмотрении закона и = сопз1, Т„" = сопз1 было показано, что для двигателя с а„"о — — 12 недопустимое снижение 239 йпо гг гоо 77 го го ов О7 о7 йв йо о Ргв) 47 4в оо ~ГСIТо оо оо Рнс; 8.24, Лвння рабочих режимов прн ком- Рнс. 8.26. Изменение и„", Я и бнннрованном законе регулнровання (и = и р по линии рабочих режнмов прй комбинированном законе — регулнрованнн (и = сопы; Т„ = и„= сопз); Т,". = сопя! прн р' То(Т' (0,8) = сопя! но у'Т уТ' = 0,8 и и„.= совы; Т„" =- сопл прн стК пРоисходит Уже пРи йар < 0,8, "Р—, что соответствует М„=2,35 на высоте 7Т Т' (08 Н=11 км и более.
Следовательно, при этом законе ТРД с высоконапорным нерегулируемым компрессором не может работать при М, ) 2,35. Чтобы обеспечить устойчивую работу двигателя до М, =- 3,0, можно применить комбинированное регулирование: в области относительно низких Т, *до Т; „регулировать двигатель по закону л = сопИ, Т„' = сопз1, а от Т, "„до Т,",„— по закону л„р —— сопИ, Т," =- сопИ.
Принимая Т,",, = 450 К (й„р = 0,8), можно нанести линию рабочих режимов на характеристику компрессора для обоих законов регулирования (рис. 8.24). Используя ту же характеристику компрессора с л„"о = 12, что и ранее (см. Рис. 8.17), получим изменение параметров вдоль линии рабочих режимов. На рис. 8.25 показано изменение й, й„р и л„' для рассматриваемого случая по параметру )7То7Т,*. Прн переходе на регулирование й„р —— = сопИ (ниже у' То)Т," = 0,8) л,* и относительная плотность тока меняются не очень сильно при дальнейшем росте Т;. Запас устойчивости, как видно из рис.
8.24, растет. Постоянная температура Т; во всем диапазоне режимов полета способствует получению высоких значений тяги. Недостатком такого регулирования является неполное использование возможностей двигателя при скоростях полета меньших максимальной, из-за снижения частоты вращения по сравнению с ее предельно допустимым значением.
ТРД с регулируемымн направляющими аппаратами компрессора Рнс. 8.26. Характеристики номпрессоров нерегулируемого (сплошные лнннн) и с регулнруемымн направляющнмн аппаратами (штрнхпунктнрные линии) с нанесенными на ннх линиями рабочих режимов прн законе регулнровання и = сопл; Тг = сопы оа 0о ов !)7 ов ряк) 24! На двигателях с высоконапорнцми компрессорами часто применяется регулирование направляющих аппаратов компрессора (группы первых или групп первых и последних ступеней), главным образом, для расширения диапазона устойчивой работы по й,р. При этом обычно зада)отея программы изменения углов установки лопаток направляющих аппаратов компрессора а, в зависимости от относительной приведенной частоты вРаЩениЯ: а; = Т (й р).
Это означает, что хаРактеРистика компрессора остается функцией двух переменных: д ()зв) и лпр, но каждому значению й, соответствуют вполне определенные значения а,. В результате характеристика компрессора с а, = чаг деформируется по сравнению с характеристикой при а! = сопИ (см. Рис. 4.10). Программа изменения углов установки направляющих аппаРатов а, = Т" (й„р) может быть Разной длЯ каждой из РегУлиРУемых ступеней; прн этом задавать ее нужно исходя из условия повышения запасов устойчивости на пониженных значениях й,р, а также повышения т)„. Построение линии рабочих режимов на характеристике компрессора с а! = чаг практически не будет отличаться от ее построения на характеристике компрессора с а; = сопз1, так как положение напорных ветвей с й, = сопз1 на характеристике регулируемого компрессора однозначно задается программой а; = ) (й,р).
Рассмотрим регулйрование ТРД с а; = чаг по закону л = = сопИ, Т„'= сопз1 (Р, „р — — чаг). На рис. 8.28 дана характеристика компрессора с а! = сопИ (сплошные линии) и компрессора с регулируемыми направляющими аппаратами групп первых и последних ступеней (а; = чаг). Расчетный режим в данном случае соответствует максимальной частоте вращения при М =0 и Н=О. При рас- ог» сматриваемом законе регулирования рабочие точки на напорных ветвях характеристики компрессора (л р = = сопИ) в обоих случаях при а; = сопя( и при а; = чаг можно определить по уравнению (8.20). Линии рабочих режимов для т)Нп, ',4 Рис.
8.29. Расчетная схема леухаальното ТРД с обозначением характерных сечений и Р пРНД г т лр с. р7 4 4У дх Ртр ттРйпр Ф' 4щ лпр м и, р Рис. 8.28. Изменение ЛКт по линии рабочих режимов у ТРД с нерегулируемым компрессором (сплошная линия) и с регулируемым компрессором (штрнхпунктирная ливия) при законе ретулироианин л = сопМ; Тт = сонат Рис.
8.27. Изменение и" и д()с ) по линии рабочих режимов у ТРД с нерегулируемым компрессором (сплошная ливия) и с регулируемым компрессором ' (штрихпунктирная линия) при законе регулирования и = солж; Тт = = сопя) 8.3. СОВМЕСТНАЯ РАБОТА КОМПРЕССОРОВ, КАМЕРЫ СГОРАНИЯ И ТУРБИН ДВУХВАЛЬНЫХ ТРД ПРИ РАЗЛИЧНЫХ ЗАКОНАХ РЕГУЛИРОВАНИЯ В гл. 4 было показано, что ТРД с двухкаскадным компрессором (двухвальные ТРД) имеют существенно больший диапазон устойчивой работы компрессора по температуре Т," (по скорости полета) по сравнению с одновальными ТРД, у которых тс„'е ) 8 и компрессор не регулируется. На рис. 8.29 дана расчетная схема двухвального ТРД с обозначением характерных сечений газовоздушного тракта, а также с обозначенными роторами низкого (РНД) и высокого (РВД) давлений, Здесь и в даль- 242 аз = сопИ и ат = наг нанесены на характеристику компрессора (рис. 8.26).
Как в случае а; = сопз1, так и в случае ат =- наг потребная для привода компрессора работы турбины при Т„'= сопз1 обеспечивается изменением я,' путем регулирования Р, „р. Порядок расчета совместной работы элементов ТРД с регулируемыми направляющими аппаратами компрессора такой же, как и для ТРД с а, = сопз1 при законе регулирования и = сопз1, Т„'=.сопз1. Изменение ла ц д ()ь,) по линиям рабочих режимов для сс; = сопз1 и ест = чаг, показанных на рис.
8.26, представлено на рис. 8.27, а на рис. 8.28 дано изменение запаса устойчивости компрессора. При регулировании направляющих аппаратов запас устойчивости компрессора существенно увеличивается на пониженных значениях Д„р, но значения я„' и д ()ь,) в этом случае ниже, чем у двигателя с нерегулируемым компрессором (см. рис. 8.27). пРРДг г лр с' нейшем параметры, относящиеся к РНД, будем обозначать дополнительным индексом «НД», а параметры, относящиеся к РВД, индексом «ВД». Совместная работа компрессора, камеры сгорания и турбины РВД двухвального ТРД Будем рассматривать совместную работу элементов РВД на базе математической модели первого уровня с приближениями, принятыми при определении совместной работы компрессора, камеры сгорания и турбины одновального ТРД (см, равд. 8.2 настоящей главы). Характеристику компрессора РВД будем использовать в виде зависимостей (8.1), а характеристики камеры сгорания (8.4) и турбины (8.5) в упрощенном виде, Используя определенные ранее условия совместной работы элементов в системе ТРД (7.1 ..
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
