Теория и расчёт воздушно-реактивных двигателей под ред. Шляхтенко С.М. (1014193), страница 55
Текст из файла (страница 55)
Наиболее широко этот режим используется при наборе высоты. К р е й с е р с к и й р е ж и м характеризуется пониженной тягой Р„р — — (0,5 ... 0,8) Р,„. Крейсерский режим определяет дальность (продолжительность) полета самолета. К двигателю, работающему на крейсерском режиме, предъявляется требование повышенной экономичности. Время непрерывной работы двигателя не ограничивается. Режимы: земной малый газ и полетный м а л ы й г а з. На этих режимах задается значение тяги, которое обычно находится в пределах Р„, = (0,03 ...
0,07) Рм„. При этом двигатель должен обеспечить требуемую приемистость. В ряде случаев время непрерывной работы двигателя на этих режимах ограничивается из-за высокого значения Т;. Режимы работы ТРДФ с включенной форсажной камерой будут даны на стр. 276. Режим работы чаще всего задается значением одного из параметров регулирования (например, относительной частотой вращения и).
Переход на режим с пониженной тягой (дросселирование двигателя) в зависимости от программы регулирования будет проходить с различным изменением его параметров. Поэтому прежде всего рассмотрим переход на крейсерский режим работы одновального ТРД с разными программами регулирования. Дросселирование одиовальиого ТРД при разных программах регулирования для примера рассмотрим дросселирование ТРД с максимальной температурой Т„ '= 1400 К, потребной тягой на крейсерском режиме Р„р = 0,7Р„,„при М = 0,9; Н = 9,7 км, П р о г р а м м а р е г у л и р о в а н и я Т„' = сопз1 (при Ре „= тгаг).
При реализации заданной программы тяга снижается за счет уменьшения расхода топлива, а условие Т; = сопз1 270 Рис. 8.88. Характеристика компрессора ТРД с линиями рабочих режимов при разных программах регулирования в полетных условиях (Мп =- = сопаь Н = сопагй à — Т» = саван à — л = селам 3 — рс кр — — сел»1 (лрн л = чаг н Т„=. чаг) т,"„=,ургия терс гусс тгсс тглр=утруг „=тру г(о г78' 87 йр г)з рггглр1 поддерживается путем регулирования проходной площади критического сечения реактивного сопла Р, „р. При снижении частоты вращения п пропорционально будет уменыпаться приведенная частота вращения впр (й„р —— й~Г Т,1Т;), так как при М, = = сопз1; Н =- сопз1 температура Т; не меняется, а приведенная температура Т;,р — — Т;Т,1Т„*будет оставаться постоянной.
Линия рабочих режимов на характеристике компрессора, показанная на рис. 8.58 (1), совпадает с линией Т„'„р — — сопз1. Точкой О на рис. 8.58 обозначена рабочая точка, соответствующая максимальному режиму при принятых условиях полета. Из этого рисунка видно, что при данной программе регулирования с уменьшением п (и й„р) снижаются значения к„* и и (А,), а так как при поставленных условиях р'„н Т; не меняются, то пропорционально д ()с„) уменьшается б,.
Запас устойчивости компрессора Ь1( резко снижается. На рис. 8.59 показана зависимость относительной тяги Р от й (кривая 1). При снижении частоты вращения тяга уменьшается медленно, так как ее уменьшение идет только за счет понижения б,. Скорость истечения из реактивного сопла се при дросселирований ТРД с Т„'=- сопз1 практически не меняется. Это объясняется тем, что при снижении й уменьшение работы компрессора 1.„приводит к пропорциональному уменьшению работы турбины 1.„а при Т„'=- сопз1 это можно получить только за счет уменьшения тс1, т.
е. снижение тс", компенсируется уменьшением гт,". Для такого воздействия на тс,' в соответствии с уравнением (8,10) площадь Ре „р должна уменьшаться. Изменение С„„в зависимости от Р показано на рис. 8.60. Уменьшение тяги сопровождается ростом С д (кривая 1 на рис. 8.60), так как снижение тс„' при дросселированин двигателя влечет на собой уменьшение эффективного КПД вЂ” т), при прн- 27! ааа а„, =— Суат Х а,а ' а,за аа ааа и Т„",и цаа ггаа !!а 'аа а! аа а,а Р гара ара аа адт д Рис. 8.89.
Изменение относительной тяги н температуры газа перед турбиной ТРД в зависимости от относительной частоты вращения при разных программах регулирования в полетных условиях (Мд — — сопз), Н = сопц): ! — Тг — — сопы; ! — л =- соло!; а— и „„= сои»в (прп л =- чвг и Т„= твг); 4 — л = сои»в н л» = сопвв Рис. 8.60. Изменение относительной величины удельного расхода топлива в зависимости от относительной тяги ТРД при разных программах регулирования в условиях полета (Мп = = сопз1, Н = сопзГ): ! — Т = сопвв; т — л = сои»в; 3— г и = сопвв (прп л = гпг и Т "г =гвг); 4 — л = сопв! и и = сопв! и мерно постоянном полетном КПД вЂ” т)„(при Уп = сопз1, ас ж ж сопз1). Дросселирование ТРД с программой регулирования Т„"= = сопз1 получается неэффективным из-за увеличения С „и резкого уменьшения схК .
Поэтому данная программа практйческого применения не находит. Программа регулирования п=сопз1 (при Р,.„р —— чаг). При данной программе регулирования снижение тяги уменьшением расхода топлива приводит к понижению температуры Т„', а постоянство частоты вращения обеспечивается изменением площади Р, „р. Приведенная частота вращения вор —— = пуlТо)Тй остается неизменной, так как при поставленных условиях л = сопз1 и Т; = сопз1, а приведенная температура газа перед турбиной Т„'пр будет уменьшаться пропорционально Т„*.
Линия рабочих режимов на характеристике компрессора совпадает с напорной ветвью д„р = сопз1 (кривая 2 на рис. 8.58). 272 Дросселирование двигателя сопровождается уменьшением я„* и увеличением гаям в связи с удалением рабочей точки от границы устойчивости комйрессора из-за уменьшения Т„'„р. С уменьшением Т„'будет снижаться л„', а расход воздуха либо слабо возрастает за счет небольшого увеличения ву (Х,), либо останется неизменным в зависимости от типа напорной ветви компрессора. Уменьшение тяги при дросселировании двигателя идет за счет снижения скорости с„связанного с резким уменьшением Т„'.
С уменьшением л„' работа компрессора будет уменьшаться, но менее интенсивно, чем Т„'. Поэтому для поддержания необходимой работы турбины требуется увеличение я,', достигаемое за счет увеличения площади Р, „р в соответствии с уравнением (8.10). Как видно из рис. 8.60 (2), йри данной программе регулирования значение С д при уменьшении тяги интенсивно снижается.
Это связано с тем, что несмотря на некоторое ухудшение т), из-за уменьшения я„', общий КПД двигателя — т(е возрастает вследствие роста полетною КПД вЂ” т), обусловлейного резким снижением скорости истечения из реактивного сопла сс. Положительными свойствами дросселирования ТРД с программой регулирования я = сопз1 являются снижение С и повышение запаса устойчивости ггвК . К недостаткам можно отТд нести то, что уменьшение тяги ограйичивается предельным значением степени понижения давления на турбине. Программа регулирования Р,„р — — сопз1 (при и = чаг; Т„" = чаг).
При дросселироваиии ТРД с неизменными проходными сечениями (Р, „р — — сопз1) снижение тяги уменьшением расхода топлива будет приводить к понижению л (п„р) и Т;. Так как при снижении частоты вращения работа компрессора будет уменьшаться (Т.„па), то пропорционально должна уменьшаться работа турбины Е,. При дросселировании двигателя на относительно высокой скорости полета (М„) 0,5) располагаемая степень понижения давления на реактивном сопле остается больше критической (яс р ) яо „р) и, следовательно, у двигателя с неизменными проходными сечениями степень понижения давления на турбине будет оставаться неизменной (я,".
= сопз1). Уменьшение работы турбины при снижении и будет идти только вследствие уменьшения Т„*. Линия рабочих режимов на характеристике компрессора (кривая 3 на рис, 8.58) определяется с помощью уравнения (8.12), которое получено для условия я,' = сопз1. Таким образом, эта линия рабочих режимов совпадает с линией рабочих режимов, полученной для закона регулирования' л = сопз1 (при Р, „р —— сопз1) при изменении условий полета (см. рис. 8.3). При дросселировании ТРД с данной программой регулирования уменьшение тяги будет связано со снижением основных параметров рабочего процесса: л„", Т„ 'и 6„ (кривые 3 на рис. 8.58 и 8.59).
При этом снижение я,' и Т„' будет приводить 273 к уменьшению с,. Уменьшение тяги с данной программой регулирования сопровождается снижением С д (кривая 3 на рис. 8.60) вследствие увеличения т) за счет снижения с,. Настоящий метод дросселирования ТРД получил широкое распространение как наиболее простой и достаточно эффективный.
Недостатоком его является существенное снижение запаса устойчивости у двигателя с высокими значениями я„'а на пониженных нир. Программа регулирования п=сопз(; я„*= = сопз1 (при Р, „р = наг и Р,, = наг). Это сложная программа регулирования, так как реализация ее требует использования трех регулирующих факторов 6„Р,, и Р, „р. В данном случае снижение тяги уменьшением расхода топлива приводит к уменьшению температуры Т;.. Так как при Т; = сопя( и п = сопя( относительная приведенная частота вращения остается постоянной, то при я„' = сопя( линия рабочих режимов обращается в единственную точку на характеристике компрессора (точка О на рис.
8.68). Уменьшение тяги идет за счет снижения Т„*с последующим уменьшением сс при неизменном расходе воздуха через двигатель (6, =- сопя(). Неизменное значение я„" при дросселировании двигателя поддерживается регулированием проходного сечения первого соплового аппарата турбины (Р,, = чаг), а условие равенства мощностей компрессора и турбины при снижении Т; поддерживается регулированием площади критического сечения реактивного сопла (Р, „р — — наг), Снижение тяги будет проходить при практически неизменном значении т)„так как я„' = сопз1, с увеличением т)„из-за уменьшения со и, следовательно, с уменьшением С н (кривая 4 на рис.
8.60). Несмотря на сложность реализаций, этот метод дросселироваиия перспективен, так как дает возможность получить на крейсерском режиме наименьшие значения С„д. Резюмируя изложенное выше, можно утверждать, что из условия получения повышенной экономичности двигателя на крейсерском режиме следует стремиться к реализации таких программ, при которых дросселирование двигателя будет идти при сильном снижении скорости истечения из реактивного сопла за счет уменьшения Т„' и по возможности меньшем снижении 6, и гт„'.
ными сечениями единственным регулирующим фактором будет 6,. При. уменьшении 6, будут снижаться частота вращения п (нар) и температура Т„'и, как следствие, тяга двигателя, а направляющие аппараты будут занимать положение в соответствии с заданными программами ат = ~ (нир). На рис. 8.61 даны характеристики нерегулируемого и регулируемого компрессоров при регулировании последнего в области низких значений й,р на повышение запаса устойчивости. На рис.
8.61 приведены определенные с помощью уравнения (8.12) линии рабочих режимов. Из этого рисунка видно, что сьКт у двигателя с регулируемым компрессором на низких й,р существенно выше, чем у двигателя с нерегулируемым компрессором. Линии же рабочих режимов у этих двигателей расходятся незначительно, только за счет небольшой разницы в величинах ч)„на пониженных нир, На рис. 8.62 проведено сравнение протекания относительных тяги — Р и удельного расхода топлива С д в зависимости от относительной частоты вращения й (й й р) у ТРД с регулируемым и нерегулируемым компрессором. Тяга у двигателя с регулируемым компрессором при уменьшении и падает быстрее за счет более интенсивного снижения г) (Ла) и, следовательно, 6,.
Небольшая разница в удельных расходах топлива может быть лишь в в связи с немного большими значениями т)„на пониженных й (6 р) у двигателя с регулируемым компрессором. Следовательно, прй- меняя двигатель с регулируеЮг мым компрессором, нельзя ожи- дать заметного улучшения его йг экономичности на крейсерских режимах по сравнению с двигателем, у которого компрессор не регулируется. Основным 67 (ггпу 6 ф' г) 7 фх чу г7(Лв) Е,г 'йм йм йаг д 64 Рис. 6.62. Изменение относительных величин тяги и удельного расхода топлива в зависимости от относительной частоты вращения при дросселнровании ТРД с нерегулируемым ( ) и регулируемым ( †.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
