Теория и расчёт воздушно-реактивных двигателей под ред. Шляхтенко С.М. (1014193), страница 53
Текст из файла (страница 53)
3 а к о н р е г у л и р о в а н и я: и = сопз1; Т„ '= сопз1; Тф —— сопИ. При этом законе регулирования САР поддерживает Т„'= сопИ за счет изменения 6„п=сопз1 путем изменения Р, „р ч, воздействующего на я,', а Тр — — сопз1 изменением 6, ч по сигналу датчиков косвенного измерения Т~. Так как на форсированных режимах работа турбокомпрессора остается такой же, как и на максимальном режиме, то сохраняет силу условие (8.53).
Поэтому, зная изменение я,', Т; и г,, „р от й„р на максимальном режиме работы ТРД, можно найти завйсимость Р р ф от йпр, воспользовавшись уравнением (8.53). Закон регулирования: пр-— -сопз1; Т'„=сопИ; Та = сопИ. Этот закон регулирования отличается от предыдущего тем, что изменением гс „р. э САР обеспечивает условие ив р' Т,*, а не и = сопИ. Существенное изменение п при изменении Т; делает нецелесообразным применение данного закона в широком диапазоне изменения условий полета, так как при малых скоростях полета из-за низкого значения и возможности двигателя используются далеко не полностью. Этот закон может использоваться в комбинации с другими для ограничения ппр при больших скоростях полета.
Закон регулирования: п=сопИ; Т„"=сопи!; Тф — — сопз1; ЛК„= сопИ. Наличие еще одного регулирующего фактора — площади ге, позволяет на всех режимах полета обест печить неизменный запас устойчивости компрессора, Очевидно, что реализация для регулирования ТРДФ этого закона, обладающего большими преимуществами, связана с серьезными конструктивными трудностями. Определить параметры ТРДФ, регулируемого по рассматриваемому закону, можно, используя результаты расчетов параметров двигателя на максимальном режиме (см. п. 8.2) и' условие (8.53). При реализации всех законов, связанных с поддержанием Тф = сопИ, из-за высокого значения Тф (Тф= = 2000 ... 2200 К) приходится пользоваться косвенными методами определения температуры Т~, О регулировании, обеспечивающем уел о в и е оси = сопИ.
При регулировании ТРДФ по законам, обес- 9* 289 Т и ге гуСС гг (с 2СС «ар Т„и Рис. 8.47. Изменение Тф в зависимости от Т при сед —— = сопз1 Яи = ср(Тф — Т;), еутх ср (Тф ТвУ Нит(тхг 1 1 тт31'о Тф Тв (8.54) м д и д г г д и г 26! Рис. 8.46. Изменение суммарного козффиииента избытка воздуха в зависимости от Тв при Тф сопз1 печнвающнм постоянство температуры Тф, еще не исчерпываются все возможности форсирования, так как прн Тф = сопз1 величина суммарного коэффициента избытка воздуха аи существенно меняется в зависимости от условий полета.
Суммарное количество тепла, подведенного к 1 кг воздуха в ТРДФ, пропорцнонально разности температур в форсажной камере н на входе в двигатель где ср — условная средняя теплоемкость в процессе подвода тепла в двигателе. Суммарный относительный расход топлива с некоторыми прнблнженнямн можно представнть как где т1ти — условный общий коэффициент полноты сгорания. Соответственно Из этого выражения видно, что с ростом Т; прн Тф = сопз1 суммарный коэффициент избытка воздуха «зи увеличивается. На рнс. 8.46 представлена зависимость сех от Т; прн Тф — — сопз1.
Для того чтобы получить максимальную степень форснровання во всех условиях полета, нужно регулировать форсажную камеру, выдерживая условие аи = сопз1. Это принципиально может быть достигнуто прн использовании регулируемого на форснрованных режимах реактивного сопла, если заменить условие Тф — — сопз1 в трех рассмотренных выше законах условием аи = = сопз1. На рнс. 8.47 показана зависимость температуры Тф от температуры Т; прн ах = сопз1. Такое регулирование возможно с помощью датчиков, косвенно характеризующих величину сеи. 266 8.6. ВЫСОТНО-СКОРОСТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ТРД И ТРДФ Выше в равд. 8.2 ... 8.4 было показано, что изменение параметров двигателя по линии рабочих режимов существенно зависит от закона регулирования.
С другой стороны, как было показано в гл. 7, удельные параметры двигателя существенно зависят от основных параметров рабочего процесса. Поэтому рассмотрим характеристики двигателей в зависимости от М, н Н, уровня основных параметров н закона регулирования. Режим работы двигателя, определяемый положениями РУД, прн этом остается неизменным. Методы расчета характеристик двнгателей на базе математических моделей первого н второго уровней рассмотрим в конце настоящей главы. Скоростные характернстнкн ТРД Проведем анализ протекания скоростных характеристик н рассмотрим влияние на ннх уровня основных параметров рабочего процесса. Скоростные характеристики ТРД с разными параметрами рассмотрим прн одном нз наиболее эффективных с точкн зрения получения максимальной тяги законе регулирования: и = сопз1; Т„'= сопз1 (гс.
„= наг), для случая, когда на всех двигателях используются реактивные сопла с полным расшнреннем (рс = рн). На рнс. 8.48 показаны зависимости гоги, С и„Ов н Р ТРД от М„прн Н = сопз1 с различными значейиямй Т„'. Прн Т„'= = сопз1 увеличение М, приводит к уменьшению количества тепла, подводнмого к 1 кг воздуха в камере сгорания 9х = ср (Т„* — Т„') нз-за роста Т; н, соответственно, Т„'.
Пропорционально Я, умень- Р ~гедд/ед Р.ю е дав де ЕЕ/Е Рнс. 8.48. Изменение Ргд, Стк, О и Р ТРД в зависимости от Ми прн Н = = сопз1, и„'а = сапз1 и разных знаненинх температуры газа перед турбиной к га ',гак Ргг, гак г/кг а„кг/г г ггг, .г,'ггйг гд г г г г и, г г г т и„ Рнс. 8.49.
Изменение Ртд, Стд, ов и Р ТРд в зависимости от Мд прн О= = сопзй Тр = сопз! и различных значенинх и„'о шается относительный расход топлива г7,. С другой стороны, с ростом М растет степень повышения давления во входном устройстве яр, что приводит к увеличению располагаемой степени понижения давления на реактивном сопле и, р и скорости истечения газов сс из него. Но рост ге отстает от роста скорости полета У из-за уменьшения б„вследствие чего Р „= Р„се — )г уменьшается с ростом М, как это видно нз рис. 8.48. При больших М (в случае Т; = 1400 К при М„3,5) подведенного тепла хватает только на преодоление внутренних потерь в двигателе и Ртд стремится к нулю. Нерабочая область характеристик с низкимй значениями Ртд дается на рис. 8.48 пунктирными линиями.
Из-за интенсивного уменыпения Ррд с ростом М„увеличивается удельныйрасходтопливаС „= 3800г),/Р,д(7.79). Темп роста С меньше, чем снижение Р д йз-за уменьшейия гт,. Однако при вйсоких значениях М, где Р стремится к нулю, С д стремится к бесконечности, так как в этом случае дт чь О. Расход воздуха 6, при увеличении М возрастает в связи с повышением давления на входе в двигатель р„, несмотря на увеличение Т: и уменьшение г) (Х,), связанное со снижением п,р.
В результате уменьшение Р при увеличении М и рост 6, приводят к изменению тяги Р = 6,Р „, показанному на рис, 8.48. На этом же рисунке можно проследить, как влияет уровень Т„" на скоростные характеристики ТРД. Увеличение Т'„приводит при прочих условиях к росту с„а следовательно, и Ртд. При одинаковых 6, у ТРД с различными значениями Т„', с ростом Т„* тяга увеличиваегся за счет Р д (см. рис.
8.48). Йз-за роста с, 282 Ру,~, Уа И г/кг Р 1О, жги Высотные характеристики ТРД Изменение параметров воздуха по высоте в соответствии со стандартной атмосферой (ГОСТ 4401 — 81) было показано на рис. 8.2. С ростом высоты полета Н до 11 км температура Т„ снижается, что при М„= сопз! приводит к уменьшению Т„'.
У ТРД с законом регулирования и = сопз1, Т„' =- сопз( увеличение Н приводит к увеличению п„р — — и Т/То!Т," и росту и„'. Одновременно из-за снижения Т„'при Т„' = сопз! будет увеличиваться дт. Поэтому с ростом Н до 11 км удельная тяга растет, а удельный расход топлива уменьшается несмотря на увеличение д„ как показано на рис. 8.50, При увеличении высоты от 11 до 20 км 263 Рис. 8.50. Изменение Ртд, Стд. Ов " Р гул кг/дкгт.к ТРД в зависимости от высоты полета при Мд = сонм Руд при увеличении Т„'понижается 17 полетный КПД т1„, что приводит к росту С почти во всем диапа- (Е зоне изменения М . В зоне вы- гуу соких значений Мп кривые С,д с различными значениями Т"„ пересекаются, так как точка с ег, Ртд-+-0 и С д — г- оо с ростом Т„"кг/г переходит на более высокие М„.
Влияние и„'о на скоростные характеристики ТРД показано на рис. 8.49. При низких М па- д раметры ТРД с высоконапорным Юг компрессором ближе к оптимальным, чем у ТРД с меньшими яде, что приводит к большим значениям Р, Рост и„"о приводит к увеличейию эффективного КПД т1, и, как следствие, к уменьшению С„д. Но при высоких и„"о из-за болыпего подогрева воздуха в компрессоре значение М„при котором Р д -г.
О, а С д -+. — м оо, уменьшаегся. Поэтому, чем выгпе и,'о, тем больше темп снижения Р д и роста С при увеличении М„. Как было показано в равд. 8.2, в двигателях с высокими п„*е снижение ппд сопровождается более сильным уменьшением гт (г,„), чем в двигателях с низкими п„*о. Этим и объясняется различие в темпах роста 6, с увеличением М„у двигателей с разными л'„о (см. рис. 8.49).
Изменение тяги по М, у ТРД с разными значениями п,*о полностью объясняется характером зависимостей Р = !'(М,) и б„= !' (М,). У двигателя с высокой и„"з тяга в области малых скоростей полета больше, чем у двигателей с низкой и",о, из-за более высокого значения Р„д. При больших скоростях полета тяга у двигателя с высоким й„'е будет меньше, чем у двигателя с низким и,'о, из-за меньших величин б„и Р„,. Скоростные характеристики одновальных ТРД с различными законами регулирования Рассмотрим влияние законов регулирования на скоростные характеристики одновального ТРД на примере двигателя с высоконапорным компрессором. При регулировании ТРД с высоконапорным компрессором по закону регулирования и = сопз1 максимальная температура газа перед турбиной Т„',„будет на минимальных й„р, т.
е. при наибольшей величине М (см. разд. 8.2). Следовательно, на малых и средних скоростях полета Р д и С д у двигателя с законом регулирования и = сопз1 будут меньше, чем у двигателя с законом регулирования и = сопз1, Т„' = сопи!, как это показано на рис. 8.51, из-за более низких значений Т„'. Расходы воздуха при этих законах регулирования меняются по М, практически дгИ с дв лг/с Гд ув вг дгИ.с рр дж да И бг в,а 'д г рг„д Рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
