Теория и расчёт воздушно-реактивных двигателей под ред. Шляхтенко С.М. (1014193), страница 65
Текст из файла (страница 65)
28. по пп. 5, б, но для сгУ Тт сг ир— «тмррт оРсгЧ (Асг) ир В отличие от и. 7, где по известному значению Р,м „р определяли расход воздуха через наружный контур, для внутреннего контура решается обратная задача — Рсгир находят по известному б,г. Здесь, как и для истечения из наружного контура, величины о,г и д (),г) находятся в зависимости от величины ) „1 (см. и.
7). Полученные значения Ры„р в зависимости от заданных величин л,' сравниваются с гсг„р, полученным на расчетном режиме, откуда находится рабочая точка на характеристике вентилятора. Законы регулирования Как и для ТРД с нерегулируемым соплом, для ТРДД со смешением потоков или с раздельными соплами применяются законы регулирования Т„'= сопз1 или и = сопз1. Если ТРДД 330 трехвальный, то может быть принят закон и = сопз1 любого из трех роторов, для двухвального ТРДД таких законов может быть два — и, = сопз1 и и„= сопз1. Могут быть применены и другие законы, например, и р — — сопз1.
Каждый из возможных законов регулирования имеет свои преимущества, недостатки и ограничения. Поэтому иногда применяются несколько законов с последующим переходом от одного к другому для различных участков высотно-скоростных характеристик (ВСХ). Для того чтобы выбрать наиболее целесообразную комбинацию законов регулирования, необходимо провести расчет ВСХ для каждого из них в широком диапазоне У и Н, а затем, сопоставляя с требованиями ЛА, выбирать диапазон применения и последовательность перехода от одного к другому. ВСХ зависят не только от законов регулирования, но и от параметров рабочего процесса, которые тоже должны быть оптимизированы для заданного летательного аппарата.
Эта задача наиболее эффективно решается в системах автоматизированного проектирования двигателей (САПР) с помощью специально разработанного программного аппарата, учитывающего характеристики и двигателя и летательного аппарата одновременно. В результате получают все исходные данные для рабочего проектирования двигателя, включая и оптимальные законы регулирования. Вопросы оптимизации параметров и законов регулирования рассмотрены в гл. 17.
Здесь изложим методику расчета ВСХ, т. е. изменение по высоте и скорости полета тяги, удельного расхода топлива для наиболее часто применяемых законов регулирования. Расчет тяги и удельного расхода топлива производится по найденным для каждого закона регулировании значениям основных параметров рабочего процесса.
Как правило, расчет производится для различных значений температуры торможения на входе в вентилятор Т, *= Т;, диапазон изменения которой определяется предполагаемой областью эксплуатации летательного аппарата по Мв и Н. Последовательность расчета по одной из широко применяемых методик может быть следующей 120!.
После построения ЛРР всех каскадов строят графики зависимости от и, вр параметров: йкндвр йквдвр т ткид тквд лт. в Нв. вр Для докритических перепадов в соплах учитывается расслоение по М,. Далее задается ряд значений й,вр в диапазоне от йв. р,„до й,, р,„с интервалом через 0,05, и иа полученных графиках снимаются соответствующие значения т„б,,р, т, икндпр1 иквдвр ткнд н тквд.
11 В. м. Аиимсв 321 нквд ! чКвд расч / Т' Е) Нв Нв. пР ~/ 233 Для закона пв = 1,0 = сопз1 определяются; а) Тв = 288 ( — „' ' ); б) Т,*в = Т,*т,; Ткнд д) Тг = Тг. Расч Т» КНд расч ж) йкнд = йкндпр 1// вн. Расч Г) Тк = Ткндтквд ч в Д) ав В пр 1г/ 233 ' / 1О 12 а) ТВР = Твн. Расч ~ б) Т;= — 'и; ~вк е) йкнд = йкнд п, 1/ Т* вв. Расч Ткнд ж) НКВД = НКВД ПР ~~ КНд расч В) ТКНд — Тантк. вн г) Т,*= ТкндткВд1 ч' э кнд г.
Расч г КНд расч 'квд-' д) Т„= нквд раск -/7в е) й,=й,.р]l  — В. пв 233 / 1,О а) Ткнд = Ткнд расч ~ ' ) 1 КВД пр 9.9. ВЫСОТНЫЕ И СКОРОСТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ТРДД б) Т*н = квд, ткнд ' в) Т*, = — '"; тв Г) Тк ТКНДЪКВД1 322 в) Ткнд = ТВвткнд1 г) Т = Ткндтквд' КНД Расч КВДРасч /' Т;в е) нкнд = нквд р ~/ вн. Расч ч ~КНД ж) НКВД = НКВД пр 1гг КНД расч Д и = 1,0 = .Г ~к., н1) нкВд йкВд пр 1,г КНД расч Для закона йквд — — 1,0 = сопз1: Для закона Т„*= сопз1 = Т;. р„,'.
КВд расч а) Т*кнд = Т'кнд расч нквд а кнд. б) Твк = КНД в) Т,*= —; 'гв По полученным значениям параметров для каждого закона регулирования строятся графики зависимости от Т; величин Т„', а всех роторов, О, р, и и АКР во всем диапазоне Т;. Эти зависимости позволяют выявить ограничения по АКР, по й и по Т; и возможность выбора комбинации программ, прн которой ВСХ будут изменяться наиболее благоприятно. В соответствии с выбранной программой строятся графики зависимости от Т; недостающих для расчета Ртд, с д, О, и Р, и расчет ведется в соответствии с рекомендациями равд.
9.5. Ниже в виде конкретного примера показаны высотные и скоростные характеристики ТРДД, предназначенного для пассажирского или транспортного самолета. Основной крейсерский режим полета совершается при Мп = 0,75 на высоте Н = 11 км, В этих условиях двигатель имеет следующие основные данные: тягу Р = 2000 даН, расход воздуха 6В = 152 кгlс, удельный 11» 323 тг,н ?н~ ав 11 Ф и вгн вгв 1а 7 /Он/лв) уо 1,аа 1О оаа 1оао 1оао 14аа 1г 14оа 1,1 1а 1О о Вт. в т.в Т* г сопз1, то это ?-т.
в 325 г а 4 а а 7 а а 1о ннн Рис. 9.21. Влияние высоты полета на относительные величины Ч и Ч„и и' и й„' (М„= 0,75; и„"з — — 25; Т;. „= 1400 К, т„= 8) Т' = соп51; пи соп51 ' — пв соп51 расход топлива с,п = 0,62 кг/даН ч; суммарную степень повышения давления в компрессоре и„в = 28; температуру газа перед турбиной Т; = 1400 К; степень двухконтурности и = 8. Рассматривается двухвальный двигатель с раздельными реактивными соплами, у которого привод расположенного впереди вентилятора осуществляется турбиной низкого давления.
Двигатель характеризуется дозвуковыми скоростями истечения из реактивного сопла внутреннего контура и сверхзвуковыми или околозвуковыми скоростями истечения из реактивного сопла наружного контура. Высотные и скоростные характеристики ТРДД зависят от принятого закона регулирования .двигателя. Рассматриваются три закона регулирования ТРДД при неизменных проходных сечениях компрессора, турбины и реактивных сопел обоих контуров: а) регулирование по закону сохранения постоянной величины температуры газа перед турбиной (Т; = сопз1); б) регулирование по закону сохранения неизменной частоты вращения турбокомпрессора внутреннего контура (и„ = сопя(); в) регулирование по закону сохранения неизменной частоты вращения вентилятора и его турбины и, = сопз1.
Высотные характеристики ТРДД приведены на рис. 9.21 и 9.22. При изменении высоты Н сохраняется постоянным число М . При всех трех рассмотренных здесь законах регулирования ТРДД качественное изменение его основных параметров одинаково. В соответствии с уменьшением температуры воздуха на входе в двигатель при увеличении высоты полета (вследствие чего снижается также и температура воздуха перед компрессором внутреннего контура) возрастают приведенные частоты вращения вен- 324 ад 7 а г 4 а а ?ан, Рис.
9.22. Влияние высоты полета на величины Т„'; (и„/л ); т (М„= 0,75, и" = 25, Т' = 1400 К, т = 8) — Т' = сопп; — — — л„= соп51; ~их = . р = Кр — — ив = сопят тилятора (и,,„р) и компрессора внутреннего контура (и„.„р), а такжЕ вЕличйны и,' и и„'1 т)в несколько УвЕличиваетсЯ, а т)„ несколько уменьшается по мере увеличения высоты полета (см. рис. 9.21). Как видно из графиков (см.
рнс. 9.22), величина степени двухконтурности при увеличении высоты полета монотонно умень- шается, что объясняется увеличением и„' и сг,т,р. Величина скольжения роторов (и„/и,) при увеличении высоты полета уменьшается. Ве изменение может быть объяснено сле- дующим. Отношение работы турбины высокого давления (компрес- сора внутреннего контура) /.т „ к работе турбины низкого давле- ния (вентнлятора) Е,,, пропорционально отношению Поскольку в рассматриваемых условиях и,' „= отношение изменяется обратно пропорционально компрессор внутреннего контура при увеличении числа М воз. растает величина степени двухконтурности (см. рнс.
9.25). Скольжение роторов прн увеличении числа М несколько уменьшается из-за увеличения степени расширения газа в турбине вентилятора. При рассмотренных здесь законах регулирования ТРДД величина Т, *остается постоянной или изменяется весьма слабо. Величина удельной тяги по мере увеличения числа М„монотонно уменьшается (см. рис. 9.26). В данном случае (Н =- 11 км, кяиир = 25, п1яр — — 8, Тг.кр = 1400 К) при Ма — — 1,0 Рт = 10 даН с/кг, в то время как при М = 0 Р = 29 даН с(кг. В связи с крутым падением удельной тяги ТРДД с большой степенью двухконтурности тяга двигателя при увеличении числа М„уменьшается.
Удельный расход топлива при увеличении М, возрастает, но менее интенсивно, чем изменяется удельная тяга из-за увеличения степени двухконтурности и уменьшения относительного расхода топлива. - Сравнение различных законов регулирования ТРДД при изменении скорости полета показывает, что рассмотренные законы регулирования обеспечивают близкие величины основных данных и параметров двигателя.
Сопоставляя скоростные и высотные характеристики ТРДД в связи с влиянием на ннх закона регулирования двигателя, следует отметить, что значительное повышение Р, обусловленное ростом Т„ 'при уменьшении высоты полета прн и, = сопз1 (см. рис. 9.22 и 9.23), объясняется существенным влиянием уменьшения высоты полета на п,. При Т", = сопи( уменьшение высоты полета приводит к уменьшению и„ так как п,',„ уменьшается из-за уменьшения пи вследствие уменьшения и,' и и„'. В случае увеличения скорости полета при неизменной высоте полета и,"к увеличивается, вследствие чего при Т„= сопи( частота вращения вентилятора практически не изменяется. 9,10.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
