Теория и расчёт воздушно-реактивных двигателей под ред. Шляхтенко С.М. (1014193), страница 66
Текст из файла (страница 66)
ДРОССЕЛЬНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ТРДД На рис. 9,27 ... 9.29 представлены дроссельные характеристики ТРДД с раздельными реактивными соплами в условиях крейсерского полета. Двигатель имеет в крейсерском полете расчетные величины аг„р —— 8; и„'и„р — — 25 и Т; „р — — 1400 К. На графиках показаны также параметры двигателя в интервале изменения Т„'от 1400 К до 1600 К, равной температуре газа, при которой достигается максимальная частота вращения вентилятора в условиях взлета. Дросселнрование двигателя осуществляется уменьшением расхода топлива прн неизменных проходных сечениях реактивных сопел.
Как видно из графиков, при уменьшении частоты вращения вентилятора характер изменения коэффициента полезного действия вентилятора подчиняется обычной закономерности. Такой же характер свойствен и коэффициенту полезного действия компрессора в связи с уменьшением частоты его вращения. тг,л" Рис. 9.27. Зависимость относительных величин Чв, Чк и величины Т„"от относительной частоты вращения компрессора внутреннего контура ТРДД 7УРР ая (Мп = О 75 Н = 11 км) Дросселирование двигателя сопровождается снижением температуры газа перед турбиной Ра~ 7,7Р 7 (см.
Рис. 9.27) и частоты вРа- Р» Рл щения вентилятора лв и компрессора внутреннего контура и„. (Ог Однако частота вращения компрессора уменьшается в меньшей степени, чем частота ДУР аа вращения вентнлятора. Вследствие этого обстоятельства скольжение роторов двигателя (п7п,) по мере дросселирования двигателя не сохраняется постоянным, а растет (см.
Рис. 9.28). Такое изменение скольжения, как было показано выше, свойственно и двухвальному ТРД. Как следует из равд. 9.9, прн и,'и ~ я„"р степень двухконтурности аг изменяется обратно пропорционально приведенному расходу воздуха через компрессор внутреннего контура. В связи с этим при дросселнровании двигателя степень двухконтурности увеличивается. Дросселирование двигателя приводит к монотонному уменьшению тяги.
Удельный расход топлива первоначально уменьшается, что связано с увеличением полетного коэффициента полезного действия при уменьшении Т„'и увеличении т, а также с увеличением г)„и т)„и достигает минимального значения, а затем снова увеличивается вследствие снижения эффективного КПД двигателя. ахуна 1ОУ Уг ОУ ду 4Ог 1Ог 1ОО гоОО 7,0 1)УР РУ,1 лауаиОУ Рдй Рдд ф2 Р,даи РРРР гдРР 7У 4УР 4УУ ал Рис. 9.28. Зависимость величин га и л„lа, от относительной частоты вращения компРессора внутреннего контура ТРДД аи (Мп — — 0,75; Н=- 11 км) гОРО 7УОО ()УР г)УУ Ол Рис.
9.29. Зависимость величин Р и с а от относительной частоты вращения компрессора внутреннего контура ТРДД (Мп = О 75 Н = — 11 км) Вид дроссельных характеристик ТРДД со смешением потоков такой же, как и у ТРДД с раздельными реактивными соплами. Однако характер изменения удельного расхода топлива при дросселировании ТРДД со смешением потоков отличается от характера изменения удельного расхода топлива с ТРДД с раздельными контурами.
В двигателе с раздельными реактивными соплами при я,'! ) я„'р дросселирование не приводит к изменению я,',. Напротив, в ТРДД со смешением потоков при дросселировании двигателя величина и,', уменьшается в связи с тем, что при дросселировании давление газа за турбиной р,', изменяющееся вследствие снижения ох„" и и,', уменьшается более интенсивно, чем давление воздуха в наружном контуре р,'„изменяющееся вследствие уменьшения только и",. Наличие перепада давлений во входном сечении камеры смешения приводит к снижению я,*, при я," ~ я',р.
Снижение и,*, приводит к соответствующему снижению Л, и одновременно и увеличению Лц. Более крутое снижение при данной степени дросселирования (характеризуемой, например, частотой вращения турбокомпрессора внутреннего контура) в ТРДД со смешением потоков приводит к более крутому падению 6, и и„'х, а следовательно, и к большему снижению тяги и повышению суд по сравнению с ТРДД с раздельными контурами.
Г Л А В А 10. ДВУХКОНТУРНЫЕ ДВИГАТЕЛИ С ФОРСАЖНОЙ КАМЕРОЙ (ТРДДФ) 10.1. ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ, СХЕМА Более высокая, чем у ТРД, экономичность ТРДД при М, ( 1,0 обусловила его широкое применение в гражданской н транспортной авиации. Возникает вопрос о возможности применения ТРДД и на самолетах, имеющих сверхзвуковую скорость полета. Ответ на этот вопрос можно найти при рассмотрении рис. 10.1, на котором приведены результаты расчета Р и с я ТРДД при М = 0,8; 2,0 и 3,0 по т.
Резкое ухудшение Р я по т и связанная с этим необходимость увеличения расхода воздуха О, и миделя двигателя Рм, допустимая при М ( 1,0, оказывается совершенно неприемлемой для сверхзвуковых скоростей, хотя даже на М = 2,0 имеется некоторый выигрыш в с при т = = 1,0 ... 2,0 по сравнению с т = О. Однако многие типы летательных аппаратов, особенно многоцелевого назначения, не имеют единственной, четко выраженной крейсерской скорости полета. Их эксплуатация предполагает в процессе выполнения задания использование широкого диапазона скоростей и высот, причем продолжительность или дальность полета на дозвуковых скоростях играет значительную роль.
330 Р г,раНг(яг уХ гуг, яг/га// я ~г Наиболее подно в этих случаях тактико-технические требования удовлетворяются применением двухконтурного двигателя со смешением потоков и общей форсажной камерой, расположенной перед соплом. Для такого двигателя выбираются небольшие степени двухконтурности. Возможны схемы ТРДДФ с раздельными соплами внутреннего н наружного контуров с форсированием только в наружном контуре. Однако в практике применяется лишь один тип ТРДДФ с общей форсажной камерой (см. рис.
1.4), характеристики и свойства которого рассматриваются в этой главе. Применение форсирования тяги путем дожигания дополнительного топлива в форсажной камере шИроко используется в одно- контурных двигателях при взлете„совершении маневра и в основном для компенсации падения Р д по скорости полета. В случае двухконтурного двигателя, у которого снижение Ряд — — у (М ) происходит еще резче, применение форсажной камеры становится еще более оправданным.
10.2. ОПТИМАЛЬНЫЕ ПАРАМЕТРЫ РАБОЧЕГО ПРОЦЕССА ТРДДФ Двухконтурный двигатель с форсажной камерой, предназначенный для использования на дозвуковых и сверхзвуковых скоростях полета, по параметрам рабочего процесса существенно отличается от ТРДД, оптимизированного для полетов только с дозвуковыми скоростями. В связи с тем, что летательные аппараты, на которые устанавливается ТРДДФ, не имеют определенной крейсерской скорости, оптимизация параметров рабочего процесса в таких двигателях представляет собой задачу, значительно более сложную и менее 331 Рис. 10.1.
Влияние степени двухконтурности иа удельную тягу и удельный расход топлива (Н = 11 км) при М = 0,8; 2,0 и 3,0; Т Т" р н Г = 1400 К, и„" = 25; 9; 4,соответственно увеличивающимся значениям М„ 332 Т„'— Т," = Т;, — Т;+ т(Т;,„— Т:). определенную, чем в случае ТРДД для дозвуковых летательных аппаратов. В общем виде эта задача решается с применением ЭВМ в системах автоматизированного проектирования двигателя (САПРД), учитывающих взаимное влияние характеристик двигателя и летательного аппарата, что позволяет, с учетом наиболее характерных и важных профилей полета, а также других характеристик летательного аппарата, обеспечивающих эффективное выполнение задачи, оптимизировать основные параметры рабочего процесса двигателя.
Независимо от характеристик летательного аппарата существуют и внутридвигательные закономерности, которые необходимо учитывать при выборе параметров ТРДДФ. Поскольку ТРДДФ относится к двигателям со смешением, вопросы потерь полного давления в процессе смешения в этом двигателе играют важную роль. По существу, минимизация потерь прн смешении, как и в ТРДД, определяет оптимальное соотношение полных давлений за турбиной р', = р,' и во втором контуре р(п которое выражается в примерном их равенстве рй ж р,', если Лг и Л,г невелики и, соответственно, разность скоростей на выходе из смесителя, определяющая уровень потерь, также мала. Следует только иметь в виду, что такое равенство, обеспеченное соответствующим выбором я', и т для расчетного режима, не сохраняется иа других режимах работы двигателя.
Это обстоятельство с учетом специфики применения двигателя должно учитываться при выборе расчетного режима. Выбрав расчетный режим, делают проверку соотношения между р! н р;, на всех других режимах эксплуатации. Температура газа перед турбиной в ТРДДФ выбирается максимально допустимой для материалов «горячей» части двигателя в соответствии с эффективностью системы охлаждения. Влияние повышения температуры газа Т„'в ТРДДФ проявляется в росте давления перед форсажной камерой — р,'„, поскольку рост 'Т„' снижает пт' и соответственно повышает р,'. Для сохранения оптимального соотношения между р, и р,', при увеличении температуры необходимо одновременно повышать р,*„— давление за компрессором низкого давления.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
