Теория и расчёт воздушно-реактивных двигателей под ред. Шляхтенко С.М. (1014193), страница 52
Текст из файла (страница 52)
Из этого следует, что на характеристике компрессора РВД, как и на характеристике компрессора РНД, будет одна единственная рабочая точка при всех условиях полета; она же — расчетная точка. Суммарные параметры двухкаскадного компрессора и*„ д ()ь,), т)„не будут зависеть от условий полета. С ростом скорости полета из-за увеличения Т", будет расти работа компрессора Ь„(8.49) и в соответствии с условием (8.50) температура газа Т'„.
Максимальные значения Т„*, пид и пвд будут достигаться при максимальной величине Т,". При этом скольжение роторов меняться не будет: пвд/пнд = сопз1. В силу последнего обстоятельства очевидно, что при данном законе регулирования двухвальный ТРД практически не отличается от одновального. Отсюда делаем вывод, что закон регулирования п,п яд ††- сопи( имеет смысл применять лишь в качестве ограничения п,инды»х в комбинации с другими законами регулирования. Комбинированные законы регулирован и я д в у х в а л ь н ы х ТРД.
Рассмотрим комбинацию законов регулирования на конкретном примере. Допустим, что диапазон скоростей и высот полета, заданный требованиями к самолету, характеризуется изменением температуры на входе в двигатель от Т; ы = 240 К до Т; „= 600 К. Разобъем эту область на два участка. На первом участке в диапазоне Т; от Т; гз = = 240 К до -Т; „ = 450 К будем регулировать двигатель по закону пнд = сопз1, на втором участке в диапазоне от Т,", = 255 = 450 К до Т;,„= б00 К вЂ” по закону,'ивд = сопз1. Максимальная температура газа Т„',„(в данном случае Т„' = 1400 К) будет реализована при Т; = Т;, (рис.
8.43). С ростом Т; на участке, где Т; < Т;, „ивд (рис. 8.44) и Т; (рнс. 8. 43) будут расти, а на участке, где Т; ) Т;,, (рис. 8.44), йнд и Т," будут уменьшаться. На рис. 8.43 изменение Т, *при комбинированном законе регулирования дано в сравнении с изменением Т'„ при законах инд — — сопз1 и ивд — — сопз1, когда они применяются во всем диапазоне изменения Т;. Нетрудно заметить, что при малых значениях Т, "комбинированное регулирование обеспечивает большее значение Т;, чем при законе инд = сопз1, и меньшее, чем при законе иад — — сопз1.
При больших значениях Т; положение меняется. Таким образом, применяя комбинации законов регулирования, можно обеспечить более благоприятное изменение параметров двигателя в зависимости от условий полета, но сравнению с регулированием по какому-либо одному закону. 8.4. РеГулиРОВАние тРДФ нА ФОРсиРОВАнных РЕЖИМАХ При включении форсажной камеры у ТРДФ к условиям совместной работы элементов турбореактивного двигателя (7.1 ... 7.!7) добавится еще условие теплового баланса форсажной камеры (5.7), а уравнение расхода газа через критическое сечение реактивного сопла будет иметь вид: Св И! +тот)(1 ботс) +бвов+ тот.ф) = р'с = и!кр, в!7 Р'с.
кр) го. кр.ф (8.51) ,/тф С учетом этого система уравнений совместной работы ТРДФ будет содержать на одно уравнение больше, чем аналогичная система для ТРД. Переменных же при этом будет больше на две, так как по сравнению с ТРД добавляются параметры Тф и д, ф. Следовательно, если все сечения ТРДФ на форсированном режиме нерегулируемые, то для однозначного соответствия параметров двигателя этого типа любым условиям полета при заданном положении РУД необходимо задать закон изменения двух параметров (закон регулирования), а не одного, как для ТРД.
Для ТРДФ с регулируемым на форсированном режиме критическим сечением реактивного сопла закон регулирования должен определять изменение уже трех параметров вместо двух для ТРД. Действительно, у ТРДФ имеется дополнительный регулирующий фактор — расход топлива в форсажной камере (О,,ф ——— = чаг). что и приводит к увеличению числа степеней свободы.. Прежде чем рассматривать регулирование ТРДФ на форсированных режимах, следует остановиться на вопросе об изменении параметров турбокомпрессорной части двигателя (Т'„, и«*, и', 2«6 Ртоф. к ! = И~кр. гЧ ()"с. «р) в с. кр. ф ° у т Рв. ф ' Учитывая принятые ранее в рамках математической модели первого уровня допущения и принимая дополнительно аф к и ))кф, не зависящими от условий полета и режимов работы, получим условие сохранения режима работы турбокомпрессора неизмененным при переходе на форсированный режим работы: Ес.
«р. ф/Рс, «р = 1~ Тф(Т« Сф, (8.53) (8.52) где Сф — — сопз1. Если у ТРДФ один форсированный режим, то при переходе иа него площадь критического сечения реактивного сопла должна измениться в соответствии с условиями (8.53). Если форсированных режимов, отличающихся степенью подогрева газа Тф!Т;, несколько, то каждому из них соответствует свое значение Ро, кр ф, Регулирование ТРДФ по двум параметрам При регулировании ТРДФ по двум параметрам регулирующими факторами являются: расходы топлива в основной (6, = чаг) и форсажной (6, ф — — чаг) камерах сгорания. 9 в м скоков 257 и др.) при переходе с максимального режима на форсированный. Очевидно, что максимально допустимые значения частоты вращения и температуры газа перед турбиной не должны превышаться при работе на форсированном режиме, т.
е. на этом режиме должны выдерживаться условия Т; ( Т;,„и и ~ и,„. С другой стороны, на максимальном режиме эти предельные значения параметров, как правило, уже достигаются, Снижать их на форсированном режиме не имеет смысла, чтобы не ухудшать тяговых и зкономических характеристик двигателя. Поэтому обычно наиболее целесообразным является такой переход к форсированному режиму, при котором режим и параметры турбокомпрессорной части двигателя остаются такими же (или почти такими же), как на максимальном режиме.
На практике в большинстве случаев осуществляется именно такое форсирование ТРД. Для того чтобы при неизменных условиях полета параметры турбоиомпрессорной части двигателя на максимальном и форсированном режимах были одинаковыми, необходимо, чтобы включение форсажа не вызывало изменения давления газа за турбиной, что обеспечивало бы сохранение неизменной и величины и,". Когда р", одинаково на максимальном и форсированном режимах, то условие равенства расхода воздуха, проходящего на обоих режимах через критическое сечение реактивного сопла, запишется в виде: Ртсо ! гикр. и) (Ас. кр) Рс. кр а — ь Тр Рис.
8.48. Изменение относительной температуры газа а форсазкной камере ТРДФ с компрессорами различной напориости при законе регулирования а = соней и = сопят в зависимости от Т, *при изменении М, и Н этот закон регулирования для большого диапазона изменения скоростей полета применять нецелесообразно. Его можно применять как ограничитель п р,„в сочетании с другими законами регулирования, фг уа' 47 Ра ру 7зз Закон регулиро- вания: п=сопз1; я,= 4Р = сопИ.
При данном законе регулирования подача топлива в форсажную камеру осуще(р тт„, ствляется в соответствии с сиг- налом датчика отношения давления газа перед турбиной к давлению за ней, чтобы сохранилось условие я', = сопИ у ТРДФ с неизменными проходными сечениями (Ро „р.э = сопИ) при изменении Мп и Н. В основную камеру сгорания САР дозирует топливо так, чтобы соблюдалось условие п = сопИ при любых внешних условиях. Очевидно, что условия тс', = сопз1 при любых М, и Н гарантируют отсутствие влияния работы форсажной камеры на режим турбокомпрессора. Температуры Т„'и Тф при этом законе регулирования будут меняться в зависимости от условий полета. Изменение Т'„у ТРДФ в зависимости от й„р и я,, будет таким же, как н у ТРД (см.
рис. 8,13). Так как при я,' = сопИ отношение температур Т;1Т; = сопз1, то при Р,,р, а = сопа1 из уравнения (8.53) получим, что Тр(Т„"= сопа1, т. е. температура Тф меняется пропорционально температуре Т;. Поэтому зависимости Тч1Тео —— = 1 (й,р, я,'з), показанные на рис. 8.45, совпадают с аналогичными зависимостями для Т„', представленными на рис. 8.13. Условие Тэ1Т„ '= сопз1 при я; = сопз1 справедливо также для двухвального ТРДФ с Рс „р ф = сопз1. Закон регулирования: Т„"=-сопз1; я',=сопИ.
Так как сигналы датчиков температуры Т;, пропорциональной Т„'при я,' = сопИ, воздействуют на подачу топлива в основную камеру сгорания, обеспечивая выполнение условия Т„"= = сопИ, то частота вращения п в данном случае будет меняться при изменении М, и Н. Регулятор подачи топлива в форсажную камеру, поддерживая я', = сопИ, автоматически обеепечивает в соответствии с условием Тэ1Т; = сопз1 постоянство температуры Т$. Изменение й в зависимости от параметра ~/То1Т; будет таким же, как у ТРД, регулируемого по закону Т„'= = сопИ при Ро „р —— — сопИ (см. рнс. 8.!4).
Закон регулирования: ппр — — сопИ; я",=-сопИ. При данном законе регулирования у ТРДФ с ростом Т; будет расти и р' Т; и температура газа Т, *Т; (см. рис. 8.18). В соответствии с условием Тф1Т„'= сопз1 температура Те будет расти пропорционально Т'„. Из-за резкого изменения параметров 288 Регулирование ТРДФ по трем и четырем параметрам При регулировании ТРДФ по трем параметрам регулирующими факторами будут: расходы топлива в основной (6, = = чаг) и форсажной (6,, ф — — чаг) камерах сгорания и критическое сечение реактивного сопла (Рс,„р,ф = чаг), а при регулировании по четырем параметрам кроме этого еще площадь проходного сечения первого соплового аппарата турбины (Рс, = чаг).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
