Теория и расчёт воздушно-реактивных двигателей под ред. Шляхтенко С.М. (1014193), страница 64
Текст из файла (страница 64)
Зависимость удельного веной массы ТРДД от нараметра са ТРДД от величин и! и Тй с й — ! ! ( На основании данных на рис. 9.17 можно построить приближенную статистическую зависимость удельного веса двигателя от величины степени двухконтурности при фиксированных значениях температуры газа перед турбиной и суммарной степени повышения давления в компрессоре (рис. 9.18). Удельный вес двигателя имеет слабый минимум при тв — — 3 ... 5. При увеличении Т„' Тро уменьшается из-за увеличения значения Руд Влияние суммарной степени повышения давления в компрессоре на удельный вес двигателя иллюстрируется рис.
9.19. По мере увеличения пйзо удельный вес двигателя возрастает из-за увеличения относительной массы двигателя. Влияние пйзв нз удельный вес двигателя тем сильнее, чем меньше степень двухконтурности. Графики на рис. 9.17, 9.18 и 9.19 носят условный характер в соответствии с принятой методикой обработки статистических данных.
Вследствие уменьшения удельной тяги при увеличении (и диаметр миделевого сечения ТРДД (вентилятора) увеличивается. Так, например, при Н =- !1 км, М, = 0,8, пйх =- 25 и 'Р = = 4000 даН увеличение и от 1 до 8 приводит к увеличению диаметра вентилятора на 39 % . Увеличение диаметра вентилятора приведет к увеличению сопротивления двигателя в полете 1(й ЬР = с„рк ЛР„,ы — ". При установке гондолы двигателя на пилоне величина с„ гондолы при увеличении т не сохраняется постоянной.
Типичный характер изменения сопротивления гондолы, отнесенного к внутренней тяге ТРДД при М = 0,8; Н = 11 км, показан на 815 о,г о,у го уо го го и»г,'га Рис. 9.!9. Зависимость удельного веса гуоуолт ТРДД от величины и,",о Рис. 9.20. Изменение сопротивления гондолы ТРДД, отнесенного к внутренней тяге, в зависимости от величины т (Ма =- 0,8, Н = 11 км) рис. 9.20.
Прн и =- 5 ... 8 указанное сопротивление составляет Р = 0,07 ... 0,08, т. е. 7 ... 8 % внутренней тяги двигателя. Для уменьшения сопротивления двигателя в полете ТРДД с большой степенью двухконтурности выполняются с коротким наружным контуром и соответственно с укороченной гондолой. Малая длина наружного контура двигателя за вентилятором позволяет также повысить коэффициент восстановления полного давления в наружном контуре.
9.8. МЕТОДИКА РАСЧЕТА ВЫСОТНО-СКОРОСТНЫХ И ДРОССЕЛЬНЫХ РЕЖИМОВ ТРДД В качестве исходных данных должны быть известны параметры рабочего процесса на расчетном режиме, т. е. на выбранном режиме, для которого в соответствии с равд. 9.5 настоящей главы рассчитываются по заданной тяге расход воздуха и основные размеры характерных сечений двигателя, Как и в случае ТРД, расчет начинается с построения линий рабочих режимов (ЛРР) на характеристиках компрессоров, число которых определяется выбранной схемой ТРДД. Так, в двухвальном ТРДД их будет трн, а в одновальном ТРДД их будет два.
Естественно, в расчетной точке значения а,*в, 17 (А) н т1, принимаются не произвольными, а взаимно увязанными в соответствии с характеристикой компрессора каждого каскада. В некоторых схемах, чаще всего в схемах с одновальным газогенератором, применяются «прицепные» ступени, расположенные в потоке внутреннего контура непосредственно за вентилятором и прнводящиеся турбиной вентилятора, что обусловливает низкую окружную скорость, характерную для работы этих ступеней.
Основное назначение <прнцепных» ступеней в двигателях с большой степенью двухконтурности заключается в том, чтобы компенсировать снижение и," в комлевых сечениях вентилятора, где для сохранения высокого КПД при пониженном значении окружной скорости приходится уменьшать коэффициент Н, в сравнении с его величиной, которая была бы необходима для сохранения постоянного затраченного напора по всей высоте лопатки вентилятора.
Число «прицепных» ступеней бывает равным 1 ... 5, т. е. 316 в потоке внутреннего контура вентилятор становится двух— шестиступенчатым. Число ступеней уточняется при оптимизации распределения срабатываемого теплоперепада между турбинами газогенератора и вентилятора. Характеристики всех компрессоров должны выбираться с учетом предполагаемого диапазона изменения режимов по ЛРР, который всегда расширяется при переходе от каскадов высокого к каскадам низкого давления.
Наиболее широкий диапазон режимов, как правило, имеет вентилятор. Зная общие закономерности, целесообразно при выборе характеристик каскадов и расчетных точек на них, учитывать предполагаемую взаимозависимость ЛРР и границы устойчивости, особенно, если ожидаются докритические перепады давлений в сопле, так как в этом случае, как известно, ЛРР расслаивается при изменении М„приближаясь к границе устойчивости на малых скоростях.
Неучет взаимозависимости ЛРР и границы устойчивости может привести к снижению запасов устойчивости АК» до недопустимых величин, что потребует изменения положения исходной расчетной точки на характеристике компрессора и соответственно положения всей ЛРР. Построение линии рабочих режимов Линии рабочих режимов одновального или двухвального газогенератора строятся в соответствии с рекомендациями гл. 8 для одновального и двухвального ТРД. Поскольку за турбиной газогенератора располагается турбина вентилятора с нерегулируемым сопловым аппаратом, условия работы газогенератора ТРДД соответствуют случаю работы ТРД с нерегулируемым соплом (Ре „р — — сопз1), но при еще более широком диапазоне режимов, для которых сохраняется д (А)о. а м = сопз1.
Это позволяет в том же диапазоне режимов считать и," „= сопз(, а Т.,„ж Тг. Построив ЛРР одновальиого газогенератора или взаимоувязанные ЛРР КВД и КНД двухвального газогенератора по рекомендациям гл. 8, переходим к построению ЛРР вентилятора, имея в виду, что если в соплах или хотя бы в одном из них на некоторых режимах могут быть докритические перепады, ЛРР расслаивается в зависимости от М . Для построения ЛРР вентилятора воспользуемся методом, изложенным в работе [20].
Поскольку положение ЛРР не зависит от величин р," и Т„" в качестве опорного давления и температуры удобнее всего принимать условия Н = 0 и М, = О, т. е. р,' = р, = 1,018 1Ов Па и Т„ = Та = 288 К. В этом случае значения давлений и температур, определяемые в процессе расчета, отнесенные к опорным значениям р,' и Т,", можно рассматривать как приведенные к атмосферным условиям. 317 Для определения степени расширения в сопле при Мп ) 0 нужно воспользоваться формулой я,' = ' '", где Х„со!"н>с и ()«н) ' ответствует М„, а овк можно принимать равным 0,98 ... 0,99 в интервале скоростей Мп = 0,3 ...
0,85. Задаваясь несколькими значениями и,", для каждого из них находят: 1. Давление за вентилятором Рнн — р,*я,' = 1,013. 10'.Нй, 2. Отношение температуры конца сжатия в вентиляторе к начальной с — ! т;„ с тв — « — 1 + т: 3. Температуру конца сжатия в вентиляторе Tвн = Твтв = 2887'в 4, Работу сжатия в вентиляторе 5. Располагаемую степень расширения в сопле наружного контура и, р и =- р,'нпппвк/(1,013 10«п (Хы)), откуда ()«спв) — 1/п«. р и )«сп в и )"сп = )'сп в!Рсп по !1 ()'сп в) ° 7.
Расход воздуха через наружный контур Рвн"ппспрсп рр (Хсп)кр вП = к!нр вн ЗДЕСЬ Рсцнр ОПРЕДЕЛЯЕТСЯ ПО РаСЧЕтНОМУ РЕЖИМУ; а Осц — ИЗ выРажениЯ осп = . Если )«11 ) 1, то осп =- П (~сц «) !! (1,О) П(к«П) ' с ' сп а д ()с,п)„р =- 1,0. 8. Суммарный расход воздуха 6в = 6,,пр. 9. Расход воздуха через внутреннйй контур 6„= 6, — 6,п р' ~вы щадь и приведенный расход на входе в газогенератор, откуда т = — = сопз1 — ". пвп Ч(ХсП)и пв1 Ч ()«в)«« 318 10.
Приведенный расход на входе в каскад низкого давления газогенератора для трехвальной схемы ТРДД или в компрессор газогенератора ТРДД двухвальиой схемы 1,013.10« . Г 7'в. Г ~вы бкнд пр — 6в1 в 388 сопя( * 6в1 Рвыпвк. м Рвн где овк,„„ — коэффициент восстановления полного давления на входе в газогенератор, учитывающий потери полного давления в канале между вентилятором и компрессором низкого давления. В зависимости от длины и формы канала ов „. может составлять 0,985 ...
0,95. 11. йкнд р, пкнд и Чкнд по полученному значению 6княпр на уже имеющейся ЛРР КНД. 12. Давление за КНД ТРДД трехвальной схемы: РКНД =- Р~~ож, ПЯКНД 13. Отношение температур на выходе и входе в КНД: в — ! кнд 1 кнд ткнд = вн чкнд 14. Температуру за КНД, равную температуре входа в КВД, 7 КНД = 7 выткни 15. Приведенный расход воздуха на входе в КВД 1,013 1О / ТКНД Б1 Р КНД 6квд. пр = 6в! *,„~)/ 388 = сопз1 * « РКНД вк ВД РКнд где а„вд — коэффициент восстановления полного давления на входе в КВД, п„квд — — 0,99 ... 0,97. 18 й рад Нквд и Чквд по полученному значению 6,квдпр на уже имеющейся ЛРР КВД.
17. Давление за компрессором газогенератора Рк = Ркндовк вд!!квд. 18. Отношение температур на выходе и входе в КВД с — ! )к "квд гкнд Нквд 19. Температуру за компрессором газогенератора Тк = 7'кндтквд. 20. Давление перед турбиной; Р« = Рк!Гк. с 319 21. Температуру за '., турбинами газогенератора (поскольку лтвд = сопз1 и лтнд = сопз1) Т;, „= Т,*сонэ(, где сопз1 определяется на расчетном режиме, а Т„'— в соответствующей точке ЛРР. 22. Работу турбины вентилятора (из баланса работ): 7,, = сопз1 7 в (1 + т). 23.
Температуру за турбиной вентилятора т т, „ мт 24. Степень расширения в турбине вентилятора (по температурам на входе и на выходе из нее) 1 Э Лт.в = (-"';,.")" ' 25. Давление за турбиной р; = р;1(лтвдлтндл*..) = р,"/(л), сопз1). Постоянные значения лтнд и лтвд находятся на расчетном режиме. 26. Располагаемую степень расширения в сопле внутреннего контура Р;ттстови 1,03 10вл (Ав) 27. л,*,, Лсг, и )тсм повторяя расчеты потока.гвнутреннего контура.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
