Теория и расчёт воздушно-реактивных двигателей под ред. Шляхтенко С.М. (1014193), страница 51
Текст из файла (страница 51)
(8.47) Для сравнения на рнс. 8,35 штрнхпунктирнымн линиями нанесены аналогичные зависимости для одновального ТРД с ограничением по запасу устойчивости компрессора. Изменение запасов устойчивости ЛКтцд двухвального н одновального ТРД дано на рнс. 8.36.
Сравнение изменения параметров по относительной приведенной частоте вращения двухвального и одновального ТРД с неизменными проходными сечениями газодннамнческого тракта показали, что у двухвального ТРД на пониженных й, цд запас устойчивости гораздо выше, чем у одновального ТРД, н несколько выше значения д ()ь,), и"„и Ч,. Регулирование двухвального ТРД по одному параметру Прн регулировании ТРД с неизменными проходными СЕЧЕНИЯМИ ГаЗОВОЗдуШНОГО траКта (Гс. а —— СОПЗ1, Гс. а НД = сопз(, Рс „р — — сонат) регулирующим фактором является расход топлива (О, = чаг).
Закон регулирования: пнд — — сопз1. Прн измененнн параметров на входе в двигатель за счет изменения условий полета САР двигателя изменяет расход топлива таким образом, чтобы обеспечивалось условие пнд — — сопи(. Прн этом нужно ВЫДЕржИВатЬ СЛЕДуЮщна ОГраНИЧЕНИИ: цид < ПВД мах Тг ( 7 г мах и АКт цд Э' Кт цд си~. В качестВе незаВИсимой переменной здесь будем принимать Пер цд = ПНд 1 Та/Тз непосредственно связанную с условиями полета через темпера- ТУРУ Т,". ПРН Условии пцд — — сопз1 относительнаЯ частота вРа- щениЯ йцд — — 1 н, следовательно, п„рцд = тУТа/Т;.
ХаРактеристика компрессора РВД с линией рабочих режимов показана на рис. 8.30, а характеристика компрессора РНД также с линией рабочих режимов на рнс, 8.34. Изменение основных параметров двухкаскадного компрессора при рассматриваемом законе 280 лзл/л„л гуур р у/у йг ру ог 4рл Рис. 8.87. Изменение скольжения роторов двухвального ТРД, регулируемого по закону и = сопз1 углг арф Рис, 8.88.
Изменение температуры Тг двукваль- Ууод ного ТРД при законе регулирования пцд= сопз1 йу йу ру л / регулирования показано на рнс. 8.35. При расчете линии рабочих режимов на характеристике компрессора РНД для каждого заданного значениЯ пнр цд были опРеделены величины йпрвд и температуры Т; вд. Следовательно, из уравнения (8.29) может быть найдено значение йвд = пвд/пвд, и определено скольжение роторов пвд/пнд =- „- пвд а/пцда "вд (8.48) где п,д,/пцд, — скольжение роторов на расчетном режиме. На рнс, 8.37 показано изменение скольжения роторов в зависнмости от й,рцд.
Отсюда видно, что прн увеличении скорости полета и связанного с этим уменьшении й,рцд нз-за роста температуры Т„'скольжение роторов увеличивается, а это препятствует уменьшению запаса устойчивости компрессора РНД. Температура газа перед турбиной Т'„определяется нз уравнения (8.39) по известному значению й„цд. Постонная уравнения (8.39) С, цд находится в расчетной точке. Изменение Т„*в зависимости от й„рцд прн законе регулирования пцд - — — сопз( показано на рис. 8.38. Можно проследить физическую картину изменения лара- метров двухвального ТРД прн уменьшении й„р цп = у~Та/Т„ за счет увеличения скорости полета в случае регулирования двигателя по закону пцд = сопз1.
С уменьшением й,р цд растут углы атаки в компрессоре низкого давления и соответственно растет его работа. САР для обеспечения постоянства пцд в этих условиях увеличивает подачу топлива для повышения температуры Т„' н соответственно работы турбины низкого давления. Но компрессор высокого давления с уменьшением й„рвд переходит на пониженные углы атаки. Поэтому повышение Т'„прн и,'вп =- = сопз1 приводит к росту работы турбины высокого давления, а это ведет к увеличению пвд и скольжения роторов (см. рис. 8.37). Рост скольжения при уменьшении й„рцд переводит условия течения в обоих каскадах компрессора ближе к расчет- 281 Рис.
8.39. Изменение скольжения роторов двухвального ТРД при разных законах регулирования ( — и = сопз1; лнд — — сопМ; — Т," = сопз1) зал/лел уыв а †! 7., = „ , гсТ; 1аа~ ' — 1) 1(з)„ й (8.49) 232 ному, т. е. менее интенсивно снижаются углы атаки на последних ступенях двухкаскадного компрессора и повышаются в первых. Как "йг аз нд бл)')т, следствие увеличивается запас ус- 1)т" тойчивости компрессора низкого давления (см. рис. 8.36).
3 а к о н р е г у л и р о в а н и я: пвд = сопз1. В данном случае САР двигателя при изменении условий полета поддержи,вает постоянной пвд за счет изменения расхода топлива (О, = = наг). При реализации настоящего закона регулирования должны выдерживаться следующие ограничения: пид(пид ° Т:<Т: -, ЛКхнд)Кхидянн. Условие совместной работы элементов у двухвального ТРД с неизменными проходными сечениями газовоздушного тракта определяются теми же уравнениями, что и при законе регулирования пнд = сопз1, и, следовательно, линии рабочих режимов на характеристиках компрессоров РНД (см.
рис. 8.34) и РВД (см. рис. 8.31) остаются прежними. Для этого закона регулирования за независимую переменную возьмем параметр РгТоуТ;, непосредственно связанный с условиями полета. Определение изменения параметров двигателя в зависимости от параметра Р~ТоуТ; можно проводить следующим образом. Для выбранного значения Т; или непосредственно р~То)Т, *задаемся несколькими значениями пнд, определяем наряд = Йнд ~/ То!Т; и по ней с графика, представленного на рис. 8.37, находим скольжение роторов пидупид а по уравнению (8.48) рассчитываем йнд. Точка с выбранным значением йнд, которой соответствует йид = 1, будет являться рабочей точкой при' рассматриваемом законе регулирования.
Таким образом, связали параметр )г~Т~!Т; с й,ряд при условии пвд —— сопз1. На рис. 8.39 показано изменение скольжения роторов в зависимости от параметра )г ТДТ; (для случая пнд = сопз1 — пунктирная кривая). Ограничения кривых во всех случаях соответствуют одинаковым значениям Т,",„=- 520 К и Т;;„= 274 К. Зная изменение дав ид в зависимости от ~/ТОУТ"„ на кривых на рис. 8.35 находим и„", д ()ь,) и з)„„определяем сум- марную работу двухкаскадного компрессора 6 44 6. аа йв йх рд йу Рис. 8.41. Изменение д(Ха) в двух- каскадном компрессоре прн разных законах регулирования ( н Нд = сопз1; — — — и = сопз1; вд —.— Тт = сопз1) Рис.
8,40. Изменение общей степени повышения давления двухкаскадного компрессора при разных законах регулирования ( л = сопз1; д — — — лвд = сопы; — — Т' = г = сопы) а из условия (8.16) ~~~Т"„= С, (8.50) находим температуру газа перед турбиной. Постоянная уравнения (8.50) определяется по заданному значению Т;,„и найденной в результате расчета величине х.„.
Последнее уравнение (8.50) получено из уравнений (8.26), (8.39) и (8.46). На рис. 8.40 и рис. 8.41 показаны изменения и„' и д (Х,) в зависимости от ЪГТ4Т; (для случая пвд — — сопз1 — пунктирные кривые), а иа рис. 8.42 — изменение Е,Т„'/Т„',. Так как уменьшение ух То(Т; соответствует росту М, при Н = сопз1, то кривые на рис. 8.39 ... 8.42 позволяют проследить изменение параметров двухвального ТРД с ростом скорости полета. Относительная приведенная частота вращения РВД лирнд с ростом М, при пвд — — сопя( (йнд = !) снижается, Е„нд — уменьшается в связи с переходом последних ступеней на пониженные углы атаки.
В соответствии с условием равенства работ турбины и компрессора РВД температура газа Т„'уменьшается (см. рис. 8.42). Соответственно понижается температура и перед турбиной низкого давления Т„*нд, что приводит к уменьшению Е„нд. Но этот компрессор с ростом Т; переходит на повышенные углы атаки, а это в сочетании с Уменьшением х,„нд пРивоДит к снижению пнд, скольжение роторов возрастает (см. рис. 8.30). При этом снижение пид приводит к более интенсивному, чем при за- 233 Рис. 8.42.
Изменение работы компрессора и относительной температуры газа перед турбиной в двухвальном ТРД при разных законах регулирования ( — и, = сопзц — — — авд = соней — ' = сопз$) г * * т,(гг, Е Ю,х2н/лг /7лд ) плл 24 ог 42 Уу хлу коне регулирования пнд — — сопи( снижению ппрнд с ростом Т;. Поэтому резче понижаются с ростом скорости полета (уменьшением р' Тз/Т,") сумруу марные параметры компрессора и„' и д ()ь,) (см. рис.
8.40 и 8,41). Закон регулирова- н и я: Т„= сопи(. Как и в случае двух предыдущих законов регулирования, условия совместной работы элементов и линии рабочих режимов на характеристиках компрессоров остаются теми же. САР при изменении М, и Н за счет изменения подачи топлива поддерживает постоянной температуру Т*„. Датчиком могут служить термопары, следящие за температурой газа за турбиной Т"„так как в данном случае отношение температур Т,*/Т", = сопи(. Из условий прочности должны накладываться ограничения: лнд ~ пнд пвд -.а пвд „, а также ЛКгнд = ЛКхнд ~ . Как и при законе регулирования пид — — сопз1, в данном случае нужно найти связь параметра р' То/Та с йппяд Расчет можно вести следующим образом.
Для выбранного значения р' Т,/Т; задаемся несколькими значениями пид, определяем й „ид = Вид у~Та/Т,* и по графикам на рис. 8.35 находим значения параметров и„*, з/ (Х,) и Используя уравнение (8.49), находим суммарную работу компрессора Ех. Условие (8.50) при Т„'= сопз1 приводит к выводу, что /.„ должна оставаться постоянной.
Точка с заданным значением йид, которой соответствует такое же значение /.и, как и на расчетном режиме, является рабочей точкой при данном законе регулирования. В итоге получили связь параметра р' Тз/Т", с йпрнд. Теперь по графикам на рис. 8.35 и 8.37 можно найти значения основных параметров двигателя. На рис. 8.39 ... 8.42 штрих- пунктирными линиями даны изменения и"„, д (),) и пвд/пнд при законе регулирования Т„" = сопя(.
Из серии кривых на рис. 8.39 ... 8.42 видно, что закон регулирования Т,* = сопз1 занимает промежуточное положение между законами пид —— = сопз1 и пвд —— сопз1. С ростом скорости полета (уменьшением р' Т,/Т;) скольжение роторов растет (см. рис. 8.39) за счет некоторого уменьшения пнд и увеличения пвд. 3 а к о н р е г у л и р о в а н и я: и р нд —— сопз1.
При этом законе регулирования САР двигателя при изменении условий полета меняет частоту вращения РНД в соответствии с условием: лнд ) Т» ° г 254 а„у уу иа зги 4и (/г. 1/ у и Рис. 8.44. Изменение относительных частот врапхення РИД н РВД при комбинированном законе регулирования двухвального ТРД Рис. 8.43. Изменение температуры Тг при комбинированном законе регулирования ( ), законе регулирования и = сопы ( — — — — ) и законе нд регулирования лв = сопы ( — ) При этом должны выдерживаться следующие ограничения: пид ~ пнд т»х пвд ~ пвд мах Тс ~ Тт тах Так как между РНД и РВД при гс, „р — — сопз1 существует однозначная связь, определяемая условием (8.40), то заданному значению й,ряд будет соответствовать единственное значение й рвд.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
