Теория и расчёт воздушно-реактивных двигателей под ред. Шляхтенко С.М. (1014193), страница 80
Текст из файла (страница 80)
Решение облегчается слабой зависимостью 6 от и!.~/Т„". г пв Величины лт, бо„л, баев, па. с задаются приближенно по аналогии с установившимися режимами. 4. Теперь, когда известна Т; вдоль всей линии режимов пркемистости на характеристике компрессора, можно для каждой точки этой линии (и„*, 6, л) определить удельную работу турбины й, по характеристике турбины для данных и* = 1(пх) и и1~(Т„*или расчетом, задаваясь КПД турбины или определяя его по характеристике. 5.
Избыточная мощность турбины б)т' определяется по уравнению (13.5), а время приемистостн — графическим интегрированием уравнения (13.4), как это будет показано ниже. Если в процессе приемнстости двигателя изменяется площадь критического сечения реактивного сопла (например, при раскрытии сопла для убыстрения приемистосгн, см. равд. 2 этой главы), то рассчитывается новая зависимость и = 1(л'), соответствующая новому значению р„.
В остальном расчет проводится по изложенной выше методике. небольших значений расхода воздуха и степени повышения давления в двигателе, а также нз-за протнвопомпажных ограничений повышения температуры газов. Прн средних частотах вращения гав, заметно увеличивается, так как растут б„ я„* н Т„*„)Т„*т„. Прн больших частотах вращения избыточная мощность турбины снова уменьшается из-за приближения температуры газов при прнемнстостн к значениям Т„'на установившихся режимах. Время приемистости двигателя прн известном моменте инерции ротора определяется графически, как площадь под кривой 4яв(,п)«з)ч'т = 1' (и), изображающей зависимость подынтегральной величины в уравнении (13.4) от частоты вращения (см.
рнс. 13.3). Также может быть найдено время раскрутки до любой промежуточной частоты вращения. В результате определяют кривую изменения частоты вращения ротора по времени при прнемнстостн (рис. 13.4). По известному изменению параметров двигателя может быть последовательно для всех моментов времени определено измененне его тяги, а также расходов топлива, потребных для осуществления такой прнемнстостн. Характерная особенность протекания процесса прнемнстостн ТРД заключается в медленном«ускорения вращения в начале н быстром ускорении в середине времени прнемнстостн с некоторым замедлением в конце его, что связано с отмеченным~выше характером изменения избыточной мощности турбины.
Малое значение гаям, прн низких частотах вращения. н относительно большие моменты инерции роторов приводят к тому, что ТРД обладают сравнительно йбольшим 'временемв~прнемнстостн. Особенно неблагоприятно юл Рис. 13.4. Относительное изменение частоты вращения и тя.
гн по времени при приемистости ТРД с осевым компрессором в стартовых условиях 401 400 Примерное изменение избыточной мощности турбины ТРД с осевым компрессором прн Н = О, М, = О показано на рнс. 13,3. Изменение других параметров этого двигателя прн прнемнстости и на установившихся режимах было показано ранее на рнс. 13.2. Прн малых частотах вращения ЛУ, мало нз-за Рис. !3.3.
Изменение избыточной мощности турбины ТРД с осевым компрессором в зависимости от частоты вращения ротора при прнемистости (а). Графическое определение времени приемистостн (б). (Избыточная мощность турбины отнесена к ее мощности на максимальном установившемся режиме Г«'т. тот аах) изменяется при приемистости тяга ТРД (см. рис. 13.4). Большую часть времени приемистостн тяга изменяется незначительно н лишь в конце быстро нарастает до максимальной величины. Такой характер изменения тяги ТРД при приемистости отрицательно сказывается на маневренности самолета, Отмеченные отрицательные динамические качества ТРД делают задачу улучшения его приемистости весьма острой.
Особенности расчета приемистости ТРД в полете В гл. 8 было показано, что линия установившихся режимов работы на характеристике компрессора при увеличении скорости полета изменяется в области низких приведенных частот вращения, где в реактивном сопле двигателя наблюдается докритический перепад давления. Увеличение скорости полета приводит здесь к росту приведенного расхода воздуха через двигатель при пир = сопз1 и к уменьшению относительной температуры газа Т„'(Т„'на установившихся режимах его работы до тех пор, пока в реактивном сопле не установится критический перепад давления вследствие роста суммарной степени повышения давления в двигателе ггх = играх„(рис. 13.5).
При известных в данных условиях полета параметрах двигателя на линии установившихся режимов (которая должна быть заранее определена) процесс приемистости может быть. рассчитан так же, как и прн Мп = = О. Порядок расчета остается прежним. Линию режимов приемистости на характеристике компрессора прн этом можно выбрать так же, как и при Мп = О (рис. 13.5). Однако, начальная и конечная точки линии режимов прнемистости (по физическим и приведенным частотам вращения) в зависимости от высоты и скорости полета (Т„', р„' = чаг) могут измениться в соответствии с выбранным законом регулирования двигателя на режимах максимальной тяги и малого газа (см.
равд. 13.2). Кроме того, следует пгх учитывать, что если режимы прнемистости в области высоких частот врашения во всех случаях вести вдоль одйой линии Т„',)Т'„= сопз( на характери- стике компрессора, то фактическая температура Т„' п можетотличаться от выбранной в статических земных условиях предельной величины Т„'п из-за изменения Т„'в полете. Поэтому при Т„')288 К может оказаться необходимым специальное ограничение температуры газов допустимой величиной Т„ 'п.
В этом случае линия режимов приемистости на характеристике компрессора понизится (на участке ограничения), так как уменьшится отношение Тг,3Ти. Вследствие удаления линии рабочих установившихся режимов от границы срыва при сохранении положения линии неустановившихся режимов процесс приемистости в начальной стадии (в области низких приведенных частот вращения) прн большей скорости полета проходит более интенсивно, так как увеличивается отношение температур Т„ '4Тт у„. Расчет процесса сброса газа Расчет процесса сброса газа принципиально не отличается от расчета приемистости ТРД и может быть произведен с помощью тех же уравнений (13.5), (13.4), в которых гхУ, — отрицательная величина. Закономерности изменения частоты вращения при сбросе газа н приемистости противоположны: при сбросе вначале частота вращения уменьшается быстро, а затем этот процесс замедляется.
Как и при приемистости, это связано с характером изменения абсолютных значений Лги', в области больших н малых частот вращения. 13ЛЕ ПРИЕМИСТОСТЬ ОДНОВАЛЬНОГО ТРД И СПОСОБЫ ЕЕ УЛУЧШЕНИЯ На приемистость ТРД влияют условия, в которых он работает (температура и давление атмосферного воздуха, скорость полета), а также некоторые конструктивные и эксплуатационные его параметры (например, размер двигателя, момент инерции его ротора, относительная частота вращения на режиме малого газа и др.).
Влияние этих факторов рассмотрим на иростейшем примере одновального турбореактивного двигателя. рдлд 402 Рис. 13.3. Линии совместной работы компрессора и турбины иа характеристике компрессора ТРД с нерегулируемым соплом в статических условиях и в полете: à — линии установившнхсв режимов прн критическом перепаде в реактвввом сопле; 2 — линии установившихси релсимов прй рааличиых числах М (докритическни перепад в рвактнвио» сопле прв пониженных лх и — возможное протекание линии режммов приемистости (М = чат, Н чат) гг Обобщенная характеристика приемистости В гл.
8 было показано, что подобие установившихся режимов работы ТРД характеризуется постоянством двух параметров подобия: М и приведенной частоты вращения п~/Т,~Т„'. Поскольку при приемистости ТРД условие равенства работ компрессора и турбины снимается, в двигателе появляется дополнительная степень свободы, и для определения подобных режимов работы к указанным параметрам необходимо добавить третий Приведенный параметр, например, относительную температуру 403 лов Здесь п,р — — и Рг Те/Т„* — пРиведеннаЯ частота вРащениЯ, а ЛУ, „р ЛУ, (Ро//т,") угТе/Т„" — приведенная избыточная мошность турбины, выражение которой может быть получено из (13.5), если учесть формулы приведения расхода воздуха (гг, „р ——— = Оа (Р:)/Ра) у' Та/Т") и удельных работ сжатия и расширения (/н.пр = /н (7"а/Тн) /т.в = /.т (Т,/Т„')).
Для получения в правой части уравнения (13.7) приведенных параметров частоты врашеиия и избыточной мощности турбины нам пришлось в левой части уравнения образовать новый параметр ау 'фУ В г' В о 7 утв„с Рис. 13.6. Обобщенная характеристика ириемисгости турбореактивного двигателя с осевым компрессором (Д4в = 01 газов перед турбиной Т; „/Т;, или приведенный Расход топлива т1„сг', (Ра/Р,*) Х х у'Т,/Т„*, которые могут быть при приемистости заданы произвольно, независимо от первых двух параметров подобия (М„и п„). Так же, как и уравнение связи параметров ТРД на установившихся режимах, уравнение движения ротора (13.3) можно выразить через приведенные к стандартным атмосферным условиям параметры, приведя его к следующему виду: с((~р —— 4пв/, а~у йп,р. (13.7) оот. нр обобщенной характеристикой и понятием приведенного времени приемистости, можно наглядно проанализировать влияние раз- личных параметров на приемистость ТРД.
Влияние начальной частоты вращения на время приемистости ТРД Характер протекания кривых приемистости ТРД (см. рнс. 13.4 и 13.6) показывает, что наиболее медленно ротор ТРД раскручивается при низких частотах вращения, когда расход воздуха через двигатель и избыточная работа турбины малы. Поэтому увеличение начальной частоты вращения сильно уменьшает время приемистости ТРД. В приведенном на рис. 13.6 примере увеличение начальной частоты вращения до й„а = 0,5, т.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
