Теория и расчёт воздушно-реактивных двигателей под ред. Шляхтенко С.М. (1014193), страница 84
Текст из файла (страница 84)
13.15. Изменение частоты вращения ротора одиовальиого ТРД в процессе запуска при различных удельных мощностях ел з пускового устройства (аз/Ово = 3,9 Х Х 1О-' мв св/кг; Тг. ср = 1 2 й(п. у = уз = сопз1) 1 — Асп (Р,м„= 22,5 ВтlдаН; 2 — Асп у!Ро юю = 7,5 ВтсдаН Рис. !3.15. Влияние удельной мощности пускового устройства и средней степени увеличения температуры газа перед турбиной иа время запуска одиовальиого ТРД (З /б о — — 3,9 10 змз с /кг; Мп жсопз() м лзу/лзмкблл(акл Повышение температуры газа перед турбиной при запуске сравнительно мало сокращает его время, так как этот фактор сказывается на коротком третьем этапе и лишь частично — на втором.
Повышение температуры ограничивается возможным перегревом турбины и опасностью появления срывных, неустойчивых режимов работы компрессора. Наиболее радиальным средством сокращения времени запуска может служить повышение мощности пусковых устройств, применение мощных, легких и малогабаритных пусковых устройств. На рис. 13.16 показано влияние удельной мощности пускового устройства на время запуска ТРД при различной средней степени увеличения температуры газов перед турбиной. Ускоренный запуск со временем, меньшим 20 ... 25 с, может быть получен при удельной мощности стартера А(юг)Ра „ж (20 ... 25) Вт/даН. 13.5. ЗАПУСК ГАЗОТУРБИННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ В ПОЛЕТЕ В ряде случаев двигатель может оказаться выключенным в полете.
Возникает задача его повторного запуска за короткое время, чтобы самолет (в особенности одномоторный) смог продолжать устойчивый безопасный полет без существенной потери высоты. В отличие от стартовых условий, в полете роторы выключенных газотурбинных двигателей (ТРД и ТРДД) под действием скоростного напора набегающего потока воздуха вращаются. Это так называемые режимы авторотации двигателя. Авторотация — одна из разновидностей установившихся режимов двигателя — характеризуется отсутствием подогрева газа в камере сгорания, т.
е. условием Т„ *= Т„'. В отличие от режима работающего турбореактивного двига. 417 14 В. М. Акимов 415 Гд гг Рис. 13. 19. Характер изменения частоты вращения при авторотацин и на режиме малого газа ТРД по Мп на разных высотах (На > '> не >и,); частоты врвщеыыы ыа режыые ыаппгп газа пры и = поппе (О = попе!); пграыычеыые и Неытрпбежыыы регулятпрпы м. г (и = спнз1); — — — частоты првщеыып пры и. а. р авторпгпппы (6 = Е) Скпв фг д О ((а ((4 фб г(3' Гу„ Рис. 13.!7.
Зависимость параметров одновальиого ТРД от числа Мп при авторотации. Частоты вращения отнеСены к пжчх Рис. 13.18. Пределы воспламенения топливо-воздушной смеси при запуске ТРД в зависимости от скорости и высоты полета тели, который в полете определяется двумя параметрами — числом М и приведенным расходом топлива (или величиной и ,), режим авторотации ТРД (или ТРДД) при от пр = 0 определяется только числом Мп. Это означает, гго все характерные параметры ТРД (приведенная частота вращения па пр степень повыгнения давлении в компрессоре, приведенная скорость на входе в камеру сгорании и т. д.) будут зависеть только от числа Мп. Это положение справедливо в области умеренных высот полета, где число Рейнольдса не сказывается заметно на характеристиках элементов двигателя, а мощность, затрачиваемаи на привод агрегатов и трение, относительно невелика и не влияет на зависимость ~к,.~- ((М.).
Пример изменения параметров одновального ТРД на режимах авторотации показан на рис. 13.!7. При увеличении Мп частота вращения при авторотации пп растет, увеличивается также приведенный расход воздуха через двигатель (почтй прямо пропорционально числу Мп). Рост па является следствием увеличения перепада давления, срабатываемого на турбине, главным образом, из.за увеличения скоростного сжатия воздуха и'.
При достижении критического перепада в реактивном сопле (его запирании) приведенная частота вращения при авторотации перестает расти и прн дальнейшем увеличении скорости полета остается постоянной, Также не меняются н все остальные приведенные и относительяые параметры двигатели. Физическая частота вращения продолжает расти в связи с ростом температуры торможения воздуха Тй при па пр = сопз! Э им р «имам советствует одна единственная точка совместной работы турбины и компрессора на его характеристике. Обычно критический режим запнрания реактивного сопла достигается при Мкр =- 1,2 ...
1,7, т. е. при сверхзвуковых скоростях полета. 418 Максимальная приведеинаи частота вращения при авторотации в этом случае достигает 50 ... 70 44 от максимальной расчетной частоты вращения ротора двигателя. Таким образом„ частоты вращения при авторотации ТРД достаточно велики, и предварительно раскручивать ротор длн запуска и двигателя в полете требуется лишь при низ. и ч г ких скоростях полета. При запуске в стартовых условиях у земли обычно нетрудно воспламенить топливо в камере сгорания. В полете условия воспламенения топлива в камере существенно осложняются. Из теории камер сгорания ТРД (см.
гл, 5) известно, что пределы устойчивого горения цо возможным отношениям расходов воздуха и топлива (и) сужаются при увеличении объемного расхода воздуха, при снижении его температуры и, особенно, давления, Все эти отрицательные факторы проявляются прн запуске газотурбинных двигателей в полете на больших высотах. Пределы воспламенения по составу топливо-воздушной смеси сильно сужаются при увеличении высоты полета (рис. 13.18), что предъявляет жесткие требования к точности дозировки топлива при запуске. При очень больших око. ростях и высотах полета запуск двигателя становится невозможным. Поэтому в ряде случаев для повторного запуска двигателя необходимо снижать скорость н высоту полета самолета. Максимальная высота запуска может быть существенно увеличена применением специальных высокоэффективных воспламенителей в камерах сгорания.
Рассматривая процесс самостоятельной раскрутки двигателя после воспламенения топлива до полетного малого газа, надо учитывать, что в высотных условиях повышение темпертуры в риде случаев приходится ограничивать из-за опасности срыва пламени в камере сгорания в результате переобогащения топливо-воздупгной смеси. Конечная частота вращения при высотном запуске пм,„ зависит от скорости и высоты полета. На рнс. !3,19 показан пример такой зависимости для простейшего случая о „„=. сопз! (ср. с рис.
13.7). С подъемом на большую высоту частота вращения на режиме малого газа сильно возрастает, а частота вращения на режиме авторотации при Мп = сопз1 от высоты зависит мало, в результате чего диапазон изменения частоты вращения при запуске растет. Время запуска на больших высотах увеличивается еще и потому, что уменьшается плотность атмосферного воздуха, а вследствие этого — и избыточный крутящий момент турбины.
Из сказанного выше следует, что повторный запуск ТРД на низких и средних высотах не связан с особыми затруднениями. Однако запуск ТРД на больпгих высотах представляет сложную проблему. г л й в л 14, ШУМ ВОЗДУШНО-РЕАКТИВНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ Интенсивность воздушного движения н частота рейсов ненрерывно увеличиваются. Поэтому проблема снижения шума авиационных двигателей, который оказывает вредное физиологи14ч 419 ческое и психологическое воздействие на пассажиров, аэродромный обслуживающий персонал и население близко расположенных к аэродромам районов, стала одной из важнейших в авиадвигателестроении.
!4.!. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И НОРМЫ НА ДОПУСТИМЫЙ УРОВЕНЬ ШУМА Шум, издаваемый двигателем, представляет собой беспорядочные колебания воздуха, состоящие нз ряда простых звуковых колебаний различной интенсивности и частоты. Рассмотрим вначале основные определения акустики, относящиеся к так называемым монозвукам, т. е. простым звукам одной частоты. Акустическая мощность источников звука В' характеризуется полной звуковой энергией, излучаемой в окружающее пространство в единицу времени.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
