Теория и расчёт воздушно-реактивных двигателей под ред. Шляхтенко С.М. (1014193), страница 69
Текст из файла (страница 69)
ф — учитывает потери гв полного давления в форсажах 7В ной камере при подводе тепла. фг ,д Дросселирование ТРДДФ на форсированных режимах, как и в случае ТРДФ, производ дится уменьшением Тф вплоть (г до Тф м, определяемой устойчивостью горения в форсажной камере при малых подачах 47 топлива. Одновременно уменьйв 1в '4г 14 (в 7„ шается Рнр. При таком законе в 7 (гвм„(в-в7 регулирования площади критического сечения сопла гх",,, 4в 47 4вгь~гг-'"мгвв"7 будет изменяться по М„и Й Рис.
10.8. Пример сложной програм- так же, как и при Ркр — — сопз1 мы регулирования и Тф — — Т;„. Но для реализации некоторых законов регулирования и, в частности, программ дросселирования, обеспечивающих для зависимости с д —— 7' (Р) при заданных М, и Н минимальное значение, целесообразно использовать изменение Ркр, которое бы изменяло гг, „наиболее рациональным образом. В этом случае изменение Р, „р носит более сложный характер, чем приведенный в формуле (10.4).
4в 47 вв 10.6. ВЫСОТНО-СКОРОСТНЫЕ И ДРОССЕЛЬНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ТРДДФ Высотные и скоростные характеристики ТРДДФ, в принципе, имеют те же закономерности изменения в зависимости от скорости и высоты, что и ТРДФ. Отличие, несущественное при и, = 0,10 ... 0,15, становится заметным с увеличением и„ практически реализованное максимальное значение которого, как уже отмечалось, достигает 2,0 ...
2,1. На рис. 10.9 показано изменение относительной форсажной тяги Рф = Рф(Рфа по скорости полета двухвального и трехвального ТРДДФ, регулируемых по законам йк = сопз( или Т„" = сопи( при иа = 1. Там же показано изменение Т„ и й, при регулировании по закону пк = сопз1. При увеличении Мн от 0 до 2,0, при регулировании по пк = сопз1, Рф двухвальною двигателя увеличивается более чем в 2 раза. При законе Т„ = сопи( рост Рф менее интенсивен. 344 Рис. !0.0.
Тяговые характеристики ТРДДФ на режимах полного форси- У рования при регулировании по закону н = сопз1 (Т" = 1600 К, и* = йз, ~Ю к ( г кв РР лг = 1). Двухвальный двигатель: к ' ' г и = сопз1; — — — Т* =сопз1 (йк еь сопз1).
Трехвальный двигатель; ' ' — и =. оопп квд (гг Причины более резкого нарастания Рф при пк = сопз1— 117 йв повышение Т, "от 1500 до 1700 К на скорости, соответ- 17Р 7' ствующей Мп = 2,0, являющееся следствием кзатяжеле- ггтв ния» компрессора, т. е. роста 1 с уменьшением йк и а р рй чаь также более энергичное нарастание бкд по М, в связи с меньшим темпом снижения й,. В трехвальном ТРДДФ при пквд — — сопз1 температура Т„'даже несколько снижается в связи с коблегчением» КВД при уменьшении йквд пр„а расход воздуха через двигатель б,д нарастает наименее ййтенсивно в связи с наиболее крутым падением пк Влияние расчетного значения и, (выбранною при М, =- 0 и Н = 0) на Рф и с ,ф при Н = 0 и Н = 14 км показано на рис.
10.10, из которого следует, что в условиях Н = 0 иа наиболее заметно влияет на удельный расход топлива, который существенно возрастает по мере увеличения и,. Влияние иа на Рф значительно меньше. На Н = 14 км в интервале скоростей, соответствующих М„= 1,5 ... 3,0, влияние и, на Р,„ф и су ф меняется на обратное. Такая закономерность изменения Рф и с„ ф по М, при разных и объясняется тем, что в условиях 77' = 0 и интервале Ми = 0 ... 1,2 удельная тяга Р ф сравнительно слабо зависит от иа, в то время, как при Н = 11 км и М„ = 1,5 ...
3,0 эта зависимость оказывается значительно более существенной. Влияние иа на изменение приведенного расхода воздуха с увеличением М аналогично влиянию на Р,,ф, т. е. с увеличением и растут и Р ф и б пр при Мп >1,0. Некоторые возможности дальнейшего увеличения Рф „„„ открываются при определенных сочетаниях Х11 — приведенной скорости в смесителе с величиной Р, кр. При соответствующих условиях, дополнительный прирост Рф,„может достигать 20 ... 30 % . Втой возможностью пользуются в тех случаях, когда требуется улучшить маневренные и разгонные характеристики летательного аппарата, заранее выбирая целесообразное зна- ЧЕНИЕ 111 И И,. суд, кг)да и.
ч ли нег Рис. 10.12. Дроссельная характеристика ТРДДФ на нефорсированных режимах (Т„' = 1600 К, н„' = 20, Н = =- !1 км; Мп = 0,8) емз„ кыачут 4Ю 1У фг 4а 4д гд хг л„ Рис. 10.10. Изменение относительной величины форсажной тяги РЕ е„х и удельного расхода топлива суд В в зависимости от Мп при разных значениях яь г лятгавл.т а 4г аг ег ее еу дг сг д Рис. 103 !. Дроссельные характеристики ТРДДФ при сверхзвуковых скоростях полета (Т„' = 1600 К, н„'хо — — 20, гкр „= сопз1, Н = 20 км; Ми= 2,36 и 3,0, им = 0,6; 1,0; 2,0; 3,0) 346 Дросселирование ТРДДФ, как и ТРДФ, происходит вна- 11Р чале за счет снижения подачи топлива в форсажную камеру с соответствующим уменьшением площади критического чс сечения реактивного сопла. Характер изменения с от Рф при дросселировании тяги сг от Рь ...
соответствующей ТŠ—— =2000 К до Ть=Т,"„на скоростях полета Ми=2,3™5 и 3,0,при разных значениях т, приведен Р уг угРо пах на рис. 10.11. По оси абсцисс на рис. 10.11 отложено отношение Р Рф „, на высоте 20 км к Рф „на земле: Рф — — Р в "и . При Рве езх М„= 2,35 дросселирование тяги путем снижения Т~ приводит к кРУтомУ снижению с„д 4з вплоть до Т$ = Т;„. ПРи максимальной Тф — — 2000 К при переходе на большие значения то суд ф растет вместе с ростом Ре.
Рассматривая характер изменения су ф при некотором заданном значении Рли например РФ вЂ” — 0,3, получим заметное снижение с Ф при переходе от меньшего т к большему. Это происходит вследствие более глубокого дросселирования по Та на больших т, при котором обеспечивается заданное значение Р,.
Глубокое дросселирование двигателя на Мя = 2,35 и тем более на Мя = 3,0 не имеет большого практического значения с точки зрения достигаемого уровня экономичности, так как для совершения горизонтального полета на Н = 20 км Рэ должна быть близкой к максимальному значению. Тем не менее представляет интерес характер изменения на этих скоростях с на максимальной иефорсированной тяге. Как видно из рис. 10.11, на режиме максимальной нефорсированной тяги с имеет ппп при гп = 1,0, а вся зависимость с отт при т ) 1 имеет тот же характер, что и прн Т$ = шах, но Рф в этом случае не растет, а падает.
При Ре, ж О,!5 с е независимо от т остается на одном уровне. При М„= 3,0, кривая зависимости суд 4з от Рэ на полном фоРсиРованном Режиме имеет более пологий характер, чем на М, = 2,35, а пересечение кривых с = 1 (Ре) для каждого значения т происходит при больших, 347 чем на М, = 2,35, Рф. На нефорсированных режимах ухудшакицее влияние т на экономичность становится особенно заметным. Такая закономерность протекания кривых с л —— г (Рф) на сверхзвуковых скоростях объясняется характером влияния потерь при передаче энергии в наружный контур, которые растут с увеличением т, и влиянием полетного КПД, который растет с уменьшением Р„, а следовательно, при увеличении т. Дроссельные характеристики ТРДДФ на дозвуковых скоростях полета при дальнейшем дросселировании тяги за счет снижения Т„"(при Тф = Т;„) показаны на рис, 10.12.
Здесь приведены дроссельные характеристики ТРДДФ на Н = 11 км при М„= 0,8 при изменении т от т = 0,5 до т = 3. Заштрихованный участок Р = Р(Ром,„характеризует практически используемый интервал Р. Положительное влияние увеличения т здесь наглядно демонстрируется вертикальной пунктирной линией, соединяющей кривую т = 0,5 и кривую т = 3,0 при Р = 0,12. Выигрыш н экономичности при переходе от первого значения т ко второму достигает 20 %. !0.7.
ДВИГАТЕЛ И ИЗМЕНЯЕМОГО РАБОЧЕГО ПРОЦЕССА (ТРДИ) Рассматривая влияние степени двухконтурности на характеристики двигателя при различных скоростях полета, следует иметь в виду, что как показано на рис. 10.13, для выполненного двигателя величина т не остается постояяиой по скорости полета (Т;), а увеличивается с ростом М„. зала ду р и (йе)а Рв (см. гл.
9). При п,'и > и„'р и Р, „рп = сопз1 изменение т происходит обратно пропорционально изменению д (Х,)„. С увеличением М„ и, соответственно Т;, уменьшается й„ „р и д (Х,)„, что и обуславливает рост т. Иными словами, фактическое изменение степени двухконтурности ТРДД обычной схемы по скорости полета прямо противоположно тому, которое диктуется требованиями достижения высокой эффективности двигателя на больших скоростях полета, реализуемых при уменьшении т до т = 0 (ТРД, ТРДФ). Для улучшения экономичности (километровых расходов топлива) некоторые конструкции многорежимных самолетов имеют крыло изменяемой стреловидности, обеспечивающее улучшение аэродинамики как на малых, так и на больших скоростях полета.
К двигателю также предъявляется требование «адаптации», т. е. приспособления характеристик к условиям полета. Наиболее приемлемым для рассматриваемого случая был бы двигатель, имеющий свойства ТРДД на дозвуковых скоростях полета и свойства ТРДФ на сверхзвуковых скоростях. Двигатель наиболее целесообразно изменяющий свои характеристики в за34з Рис. )О.!3. Изменение относительной чины степени двухконтурноетн = (лз/азот аза) Лли разных законов в лировання по Тв вели- д Ш= з уг висимости от скорости и высоты полета, получил название двигателя з!7 изменяемого рабочего процесса (ТРДИ) или двигателя изменяемой Д7!З 40о т~ степени двухконтурности. Рассматриваются всевозможные схемы, позволяющие в той или иной мере приблизиться по характеристикам к наиболее эффективному гипотетическому двигателю.
На рис. 10.14; 10.15; 10.16 представлены некоторые из возможных схем ТРДИ, предложенные фирмами Роллс-Ройс и Пратт- Уитни И91. Двигатель Роллс-Ройс, схема которого изображена на рис. 10.14, имеет общий компрессор низкого давления (вентилятор), центральный газогенератор, обеспечивающий работу турбины вентилятора и группы модульных двигателей — ТРД или ТРДФ, расположенных вокруг центрального газогенератора. На малых скоростях полета модульные ТРД не работают, и воздух от компрессора низкого давления, поступающий в наружный контур, по каналам проходит непосредственно в реактивное сопло наружного контура. Двигатель работает как ТРДД. На сверхзвуковых скоростях полета воздух от компрессора низкого давления, поступающий в наружный контур, подается на вход в модульные ТРД, в результате — двигатель по характеристикам приближается к ТРД или ТРДФ.
Во второй схеме той же фирмы (рис. 10.15) в наружном контуре имеется камера сгорания 1, за турбиной вентилятора расположен смеситель 2, после которого общий поток газа поступает на турбину 4 и затем в общую форсажную камеру б. Турбина 4 механически связана с турбиной 3 компрессора низкого давления. На дозвуковых скоростях камера 1 и форсажная камера б выключается, а работа турбины 4 путем регулирования соплового аппарата минимизируется. Двигатель по характеристикам приближается к характеристике ТРДД. На сверхзвуковых скоростях полета с включенными камерами 1 и б он имеет характеристики, близкие к характеристикам ТРДФ.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
