Теория и расчёт воздушно-реактивных двигателей под ред. Шляхтенко С.М. (1014193), страница 68
Текст из файла (страница 68)
АЛГОРИТМ РАСЧЕТА ВЫСОТНО-СКОРОСТНЫХ И ДРОССЕЛЬНЫ Х РЕЖИМОВ РАБОТЫ ТРДДФ Расчет высотно-скоростных характеристик ТРДДФ, как и в случае ТРДД, начинается с построения линий рабочих режимов на характеристиках каскадов компрессора при известных параметрах на расчетном режиме. Упрощающей особенностью расчета ТРДДФ является то обстоятельство, что при малых значе- 331 Расчет ЛРР Расчет ЛРР на характеристиках компрессоров каскада высокого давления и каскада среднего давления пронсходит в той же последовательности, которая приведена в гл, 8 и 9.
Для построения ЛРР на характеристике компрессора низкого давления, как одна из возможных, используется следующая последовательность. В отличне от ТРДД с раздельными контурами, где на каждой ветке й р — — сопз1, достаточно найти точки, соответствующие равенству расчетной и располагаемой площадей критического сечения сопла внутреннего контура, в случае смешения необходимо найти дополнительно значение и, при котором соблюдается равенство статических давлений в выходном сечении смесительного устройства.
Поэтому для всего диапазона изменения Л, р на каждой ветке Л,,р = сопз1 задаются несколько значений и,' и выписываются соответствующие значения б,,р и Ч,. Для каждого из этих значений п,' задаются несколько значений лг. Для каждого сочетания п', и т находят следующие параметры. 1. Давление за компрессором низкого давления р'„= 1013 10'. тс,". 2. Отношение температур конца н начала сжатия в компрессоре низкого давления: а-! а ггв — 1 т,=1+ Чв ~вн т; ' В связи с высоким значением н' в ТРДДФ применяются не одноступенчатые вентиляторы, как в ТРЛЛ, а многоступенчатые компрессоры, которые называются компрессорами низкого давления.
Соответственно компрессор низкого давления газогенератора ТРЛЛ трехвальной схемы в случае ТРДДФ называется компрессором среднего давления. Это изменение наименования компрессоров не отражается на индексации параметров по сечениям компрессора н турбины прн дальнейшем изложении материала. ниях лге, оптимальных для этого типа двигателя, величина и,' выбирается достаточно большой н поэтому практнчески во всем диапазоне скоростей степень расширения в сопле остается сверх- критической, за исключением глубоких дроссельных режимов в условиях старта и малых скоростей полета. Усложняющим расчет' фактором является взаимозависимость полных давленнй в потоке внутреннего контура за турбиной и в потоке наружного контура, обусловленная равенством статических давлений на выходе нз смесителя.
В' гл. 9 (равд. 9.8) приведен порядок расчета ВСХ ТРДД с раздельными соплами. Ниже приводнтся порядок расчета трехвального ТРДДФ с общей форсажной камерой. Этот же порядок расчета применнм н к ТРДД со смешением потоков. Как н в 9.8, нспользуем для этого методику, изложенную в (20)х. 3. Температуру на выходе из компрессора низкого давления Т;„= Твт, = 288т,. 4.
Работу компрессора низкого давления а — 1 г а — ! 1 Х вЂ” ° Чв Далее для каждого значения и при заданной п,* определяют: 5. б„= б,в/(1+и). 6. б, м = тб,т = б,в — б !. ()„) !!г вн 1 в!!г вв гл р',о!!г!! р' где оп — коэффициент восстановления полного давления, учитывающий потери полного давления в проточной части наружного контура между сечениями вн и см.
ом — — 0,96 ... 0,93. Если д ()ьт!) > 1, соответствующие значения пг ие рассматриваются. 8. и (1ьг!) по сг (Лтг). 9. Давление на выходе из смесительиого устройства Рп = !звво!!и (о!!) 1О. Приведенный расход воздуха на входе в компрессор среднего давления Ов!1013'10 в Г звв ов! )г Твв бвндор = ° ~/ ~ = соп51 , ° Рвв рвв 11.
По б, нд,р находят точку на ЛРР компрессора среднего давления, по которой определяют анд вр акнд и Чкнд. 12. Давленые за компрессором среднего давленйя Ркнд = Р'«о . пкнд. 13. Отношение температур на выходе и входе в компрессор среднего давления а — 1 а укид 1 "кнд — т:, = ' + Ч... 14. Температуру на выходе из компрессора среднего давлення, равную температуре иа входе в компрессор высокого давления, Ткнд = Т„",хк д.
34. Степень расширения в сопле Р,'„сф Яс р )шз )рс м с«()сс)с по ««с р)сс по ( с)с' 35. Приведенную скорость истечения из сопла Хс '= «Р~СС. 36. Площадь критического сечения сопла осм У Тсм О,„Р'т;„ С.мр ° Р Р тсрсм ф' с. дсиич (Хс. ир) Рсм поскольку Ч()сс.ир) =1 ос.исси = и (х) д (Ч'с) 37. Полученное значение Р,, ир сравнивается с расчетным значением Р, „р р„„, и находится значение «с'„ удовлетвоРЯющее Условйююв Р, ир — — Р, „р р„, ДлЯ найденного значения Р, „р расчет повторяется с самого начала, при этом т определяется из полученной зависимости т = 7 (а,'), при которой соблюдается условие р« = р„в выходном сечении смесителя. Расчеты повторяются для других значений й,,р и по полученным данным строится ЛРР на характеристике компрессора низкого давления, отличительной особенностью которой является равенство статических давлений рг —— — ры на всем ее протяжении.
Следует отметить, что в ТРДДФ, как и в ТРДД, изменение ЛРР на характеристике компрессора низкого давления по отношению к границе устойчивости проходит более благоприятно, чем в ТРД и ТРДФ. Это объясняется тем, что в двухконтурном двигателе дросселирующее влияние газогенератора в определенной мере сглаживается наличием наружного контура, работающего как постоянно действующий перепуск. С увеличением Т," (скорости полета) и соответствующим снижением д ()с,)„растет степень двухконтурности т, т. е. все большая часть общего расхода воздуха проходит через наружный контур. Увеличивающийся расход воздуха через наружный контур «поджимает» поток газа, выходящий из турбины, а так как смешивающиеся потоки имеют дозвуковые скорости на выходе из смесителя, турбина компрессора низкого давления не «заперта» и д.,', в связи с этим уменьшается.
Это в свою очередь приводит к снижению частоты вращения ротора низкого давления с соответствующим уменьшением общего расхода воздуха. Парировать это явление можно путем раскрытия критического сечения сопла, что и делается в ТРДДФ, у которого сопло во всех случаях должно регулироваться. 342 Выбор закона регулирования Как и в ранее рассмотренных случаях, окончательный выбор закона регулирования (или комбинации законов), предусматривающий последовательный переход от одного к другому по мере роста Т; (скорости полета), осуществляется путем сопоставления ВСХ, рассчитанных для различных законов. Типичная программа, состоящая из комбинации законов регулирования, обеспечивающая ограничения по а и Т„' и одновременно дающая возможность получения наиболее благоприятного протекания ВСХ ТРДДФ двухвальной схемы, показана на рис.
10.8. Эта программа предусматривает: поддержание й,, „р — — сопз1 при Т; ниже 288 К, чем ограничивается б, и Р в этих условиях (ограничение по внутренним давлениям и усилиям); ограничение максимальной частоты вращения ротора газогенератора величиной, не превышающей пи .„более, чем на 1,5 %; ограничение температуры газа Т„'величиной, не превышающей Т„'., = 1700 К на режимах, соответствующих большим значениям Т; (М„= 1,1 ... 1,2 при И =- 0; М„= 1,7 ... 1,8 при Н ) 11 км), При дальнейшем повышении Т; до максимального значения температура газа перед турбиной Т„' и частота вращения ротора газогенератора должны быть несколько снижены для обеспечения надежности двигателя (сохранение температуры лопаток на заданном уровне и некоторое снижение механических нагрузок). Соответственно программа состоит из нескольких участков 1— й,,р — — сопи( и йи сон»1; 2 — аи = сопз(; 3 — ограничеийе й„,„= 1,015; 4 — понижение Т„' н й„в связи с ограничением механической прочности турбины.
Реализация того или иного закона регулирования обеспечивается выбором соответствующих параметров регулирования. В ТРДДФ управляющими факторами являются расход топлива в основной камере сгорания б„расход топлива в форсажной камере б, ф и площадь критического сечения реактивного сопла Р, „р. Существенное повышение гибкости могло бы получиться йри регулировании площади соплового аппарата турбины низкого давления поворотом сопловых лопаток или площади смесителя.
Однако высокий уровень температур затрудняет надежное н эффективное решение и той, и другой задачи. Поэтому в эксплуатации таких двигателей еще нет. Поскольку максимуму температуры газа Т„"соответствует максимум р,'„, на форсированных режимах целесообразно держать Т„'на максимально допустимом уровне. Для сохранения работы турбокомпрессора на режиме, соответствующем максимуму, при форсировании необходимо раскрыть критическое сечение реактивноГо сопла. Поскольку расход газа в этом случае остается неизменным, закон изменения площади может быть записан как г в Р,, „~~~/Тф = Р,. „, „= сопи( T во всем диапазоне йзменения г Тф или 7ВВВ Аюв Рир = ~77 ° г (10 4) л Р 7»ВВ где пг.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
