Теория и расчёт воздушно-реактивных двигателей под ред. Шляхтенко С.М. (1014193), страница 61
Текст из файла (страница 61)
е. относим эти, дополнительные по сравнению с ТРД, потери энергии к термодннамическаму циклу ва внутреннем контуре. Это пе вполне логично, так как совершенство внутреннего контура, как тепловой машины, должно оцениваться только по сумме потерь в самом цикле. Все остальные потери должны характеризовать эффективяость преобразования полученной на валу турбины вентилятора энергии (затрачиваемой на привод части вентилятора, сжимающего воздух в наружном коктуре) в энергию тЕи. КПД, учитывающий все виды потерь при преобразовании энергии, полученной на валу турбины вентилятора, в полезную работу силы тяги получил название мощностного КПД движителя 1221 и определяется как Ч ми Еи , где Еи — работа на валу турбины вентилятора, приходюцаяся на 1 кг секундного массового расхода воздуха, проходящего через наружный контур.
Этот КПД идентичен КПД винта ТВД (см. гл, 11) и может быть связан с пост — Уэ сп и летным КПД выРажением Чм = Ч Чп, где Чп .— --- . Легко зни и и и 2Еп деть, что в случае ТРД Ч =- 1, и с увеличением т он снижается. 11 В случае ТВД, у которого скорость отброса массы воздуха винтом незначительно отличается от скорости полета ичн из 1,0, КПД винта — Ч == Ч Чп яв и Че и Таким образам, Чп изменяется от единицы в случае ТРД да значения Ч и в ТВД.
Для того чтобы найти т,рм достаточно знать экстремум знаменателя выражения для с„, так как числитель — величина постоянная. Если знаменатель (1 + т) Рвц —— - П, то, используя выражение 79.17) для Р, а также прйняв гр,1 = !рси, можно записать П = (1+т) Р = )ггс21.„— (ссп — У'„)— — У + т !сои - - У ). дП Беря производную — и приравнивая ее нулю, получим дш (ссп ! й) +сея = О, откуда после преоб- 2 У 21 са ш/Чзчт. вт1м.
в ~(сп й) Здесь так же, как и в случае оптимизации по и,*, минимум с к по т не является абсолютным, а т,рт имеет принципиально зк такой же характер изменения по л„, как пз" ср! по т. Закономерность изменения т,в, в зависимости от и,' приведена на рис. 9.7. 301 Р„д кп т = шах.
'и т. в Различные приемы такой оптимизации можно найти, например, в работах 111), 122). Приведем конечный результат: Н«П ор«вбс = Уп (1 + ххХ 1 Чв ) х (9.24) где ׄ— коэффициент, учитывающий долю скоростного напора 1Я12, затрачиваемую на преодоление сопротивления в наружном контУРе. (ПРи т'.,тг = 0 Ч, опРеделЯет отношение кинетической энергии воздуха на выходе из сопла наружного контура к кинетической энергии на входе У„-'!2.) Особенностью выражения (9.24) является то обстоятельство, что абсолютно оптимальная скорость истечения из сопла наружного контура зависит только от скорости полета и уровня потерь в этом контуре.
При отсутствии потерь (т1„ = 1) с,п,р,,б, = К„. С ростом потерь оптимальное значение л", будет увеличиваться. Если рассматривать ТВД как ТРДД с «открытым» наружным контуром, то в этом случае потери в воздухозаборнике, канале и сопле теряют смысл и и,',ы мм будет стремится к единице, что имеет место в действительности. Так как удельная тяга ТВД, определенная по всей массе воздуха, отбрасываемой винтом, будет очень мала, то для соблюдения (9.24) и получается большим. (Для ТВД и =- 60 ... 100.) Зная зависимость между с,п и и,' (выражение 9.20) и и,",р„б„можно найти соответствующее значение т ср1 абс ПО РИС.
9.8, ИЛИ, ИСПОЛЬЗУЯ Сс И срт абс, ОПРЕДЕЛИТЬ торт непосредственно из выражения 9.20. Рассматривая полученные результаты, следует отметить, что выбрав и,",р~,б, по выражению (9.24) и отношение с,11~с„ по выражению (9.19), мы определили это отношение как абсолютно оптимальное, не зависящее от величины т.„и т. Однако З02 (9.23) Для того чтобы найти абсолютный минимум с при некотором располагаемом значении ь',„, необходимо, задаваясь последоватальным рядом значений и,', определять для каждого из них значение т,рс.
Если среди выбранных значений и,' находится такое, при котором снд достигает абсолютного минимума, то это значение и,' и соответствующее с,г, является абсолютно оптимальным, одновременноес абсолютно оптимальным и. На рис. 9.8 таким значением и,' является пвз. Абсолютно оптимальное значение и,' или с,п может быть найдено непосредственно при оптимизации соотношения между подводимой к наружному контуру энергией и полезной работой силы тяги этого контура, поскольку он выполняет функции дви.
жителя: (9.26) ЗОЗ рис, 9.9. Зависимость абсолютно оптималь- /л«лтвгс ныл значений и* и лх от снорости полета 2Э для сохранения баланса работ: т,'=тхзаК Г,"=т«ЭО 29'с~ ЧвЧт. вЧм. в гд (см. выражение (9.15)) необходимо л.,"х=га сл выбрать вполне определенное значение и, которое существенно зависит от т'.„.
В частности, как й видно из выражения (9.15), с ростом 5„ будет возрастать и т. В »гв «лс авс свою очередь, как следует из рис. 9.3, «,„линейно зависит от Т„'и слабо зависит от и„'х. Поэтому с ростом Т „' в ТРДД будет расти тор, вбс. Изменение гг п,ср~ б будет связано лишь с изме- ' д ~(2 4« ~)в ахтнл пением потерь в наружном контуре. Естественно, что определенное из выражения (9.15) значение и само является абсолютно оптимальным для данного х.св. На рис. 9.9 пРиведена зависимость т,р~ бс и л св~ або от скоРости полета. В соответствии с (9.24) с ростом М„растет и и,', причем в отличие от торс б для заданного уровня потерь в наружном контУРе кРиваЯ и,',р,,сс =-- 1 (М„) ЯвлЯетсЯ единственной, не зависящей от параметров внутреннего контура.
Фактически зависимость и,",р,,~ = ) (М„) имеет более сложный характер, так как некоторые виды потерь сами являются функцией скорости полета. В число потерь может быть включено и лобовое сопротивление гондолы Х„, которое в соответствии с 1221 можно представить в виде скорости Л У, затрачиваемой на преодоление сопротивления. Оптимальное значение и,',р,,б, в этом случае должно быть больше, чем в случае, когда Х„не учитывается, а соответствующее значение т,р„вб, УменьшаетсЯ. Учет лобового сопРотивления снижает зпорт б, в 2,0 ...
2,5 раза. Во всех современных ТРДД, разработанных для самолетов с М„.нр — -- 0,8 ... 0,83, независимо от размера двигателя и параметров внутреннего контура и,' составляет 1,65 ... 1,75, что близко к оптимальному и," при современном уровне газодинамического совершенства наружного контура и лобового сопротивления мотогондолы двигателя.
Для того чтобы обеспечить условие (9.19), необходимо иметь разные параметры потоков внутреннего и наружного контуров. Действительно, выражая гсг и ссп через приведенные скорости Аст и А,тт и критические скорости звука, можно записать 2в (9.25) 22 ссп = в'сп 1I й+ 1 ЙТвв ° Рддг даН с/кг 28 Рг гд ~( I Т,* — Ьl Т;„)' т 1+ ( г Т;+глЪ/ Т,*„')' (9.28) ТРДД со смешением потоков Температура газа за турбиной Т; всегда больше температуры воздуха перед соплом наружного контура. Если считать, что в обоих соплах расширение происходит до давления окружающей среды (р,г = р,ы — — Ри), то из выражений (9.25) и (9.26) следует, что давление р,' должно быть меньше, чем давление Р11 =- рв',пп, так как Х,п должно быть больше а,„.
С увеличением л," отношение Р!!/Р!' растет Подводя итоги, следует отметить, что логическая последовательность действий по оптимизации параметров наружного контура ТРДД с раздельными соплами должна быть следующей. 1. Определяют скорость истечения из сопла наружного контура с, ортаес в соответствии с выражением (9.24), как оптимальную для заданной скорости полета при известном уровне потерь в проточной части наружного контура. Еще более точно эта скорость может быть определена по данным работы (22), где учитывается и внешнее сопротивление гондолы.
Параметры внутреннего контура на эту скорость не влияют. 2. Определяют оптимальное соотношение между скоростями истечения наружного и внутреннего контуров по выражению (9.19), которое, как уже было отмечено, также ие зависит от параметров рабочего процесса внутреннего контура, а является лишь функцией уровня потерь, связанных с передачей механической энергии внешнему контуру, т. е. величин т)т.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
