- •А.А. Григорьев
- •ОСНОВНЫЕ УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ
- •ВВЕДЕНИЕ
- •1. ПРИНЦИП РАБОТЫ ТУРБОРЕАКТИВНОГО ДВИГАТЕЛЯ (ТРД)
- •1.1. Преимущества ТРД перед поршневой СУ
- •1.2. Принцип создания тяги ТРД
- •1.3. Изменение параметров рабочего тела и превращения энергии по тракту ТРД
- •1.4. Основные параметры ТРД
- •2.2. Идеальный цикл ТРД
- •3. РЕАЛЬНЫЕ (ДЕЙСТВИТЕЛЬНЫЕ) ЦИКЛЫ ВРД
- •3.1. Процессы в действительном цикле
- •3.2. Работа действительного цикла ТРД
- •3.3. Эффективный КПД ТРД
- •3.4. Тяговый (полетный) КПД ТРД
- •3.5. Полный (экономический) КПД
- •Контрольные вопросы
- •Задачи
- •4. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ ОБ ОСЕВЫХ КОМПРЕССОРАХ
- •4.1. Назначение компрессоров и требования, предъявляемые к ним
- •4.2. Основные параметры ОК
- •4.3. Характеристики OK (ХК)
- •Контрольные вопросы
- •5.1. Назначение, классификация и требования к ВЗ ВРД
- •5.3. Дозвуковые воздухозаборники (ДВЗ)
- •5.4. Формы дозвуковых диффузоров
- •Контрольные вопросы
- •Задача
- •6. ПРОЦЕССЫ, ПРОТЕКАЮЩИЕ В ОСНОВНЫХ КАМЕРАХ СГОРАНИЯ (КС) ВРД
- •6.5. Топливные форсунки, применяемые в КС ВРД
- •6.6. Потери полного давления в КС
- •6.7. Эксплуатационные характеристики КС
- •Контрольные вопросы
- •7. ВЫХОДНЫЕ УСТРОЙСТВА (ВУ) ВРД
- •7.1. Назначение, состав и требования к ВУ ВРД
- •7.2. Реактивное сопло
- •Контрольные вопросы
- •ОСНОВЫ РАСЧЕТА ТРД
- •8.4. Понятие о свободной энергии ВРД
- •8.5. Основы газодинамического расчета ВРД
- •9.3. Влияние различных факторов на положение ЛСР
- •9.4. Особенности совместной работы ОК и ГТ на неустановившихся режимах
- •9.5. Номенклатура основных режимов работы ТРД
- •Задача
- •10. ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ТРД
- •10.1. Термодинамические основы регулирования ТРД
- •10.2. Типы характеристик ТРД и их назначение
- •10.3. Методы получения ЭХ
- •Контрольные вопросы
- •12. ДВУХКОНТУРНЫЕ ТРД (ТРДД)
- •12.1. Схемы ТРДД и их основные параметры
- •12.2. Газодинамические преимущества ТРДД перед ТРД
- •12.5. Особенности законов регулирования ТРДД
- •12.6. Особенности характеристик ТРДД
- •Контрольные вопросы
- •13. ТУРБОВАЛЬНЫЕ (ТВАД), ТУРБОВИНТОВЫЕ (ТВД)
- •13.1. Принцип действия ГВаД и ТВД
- •13.2. Схемы ТВД и ТВаД
- •13.3. Основные параметры ТВД
- •13.5. Совместная работа узлов ТВД
- •13.6. Дроссельные характеристики ТВД и ТВаД
- •13.7. Климатические характеристики ТВаД
- •13.8. Высотно-скоростные характеристики ТВД и ТВаД
- •Контрольные вопросы
- •14.2. Рабочий процесс в форсажных камерах
- •14.3. Понятие о неустойчивых режимах горения
- •14.4. Особенности эксплуатационных характеристик ТРДФ
- •Контрольные вопросы
- •БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
- •ГРИГОРЬЕВ Андрей Алексеевич
Основная часть первичного потока воздуха поступает в ЖТ через фронтовое устройство и отбрасывается на периферию ЖТ (см. рис. 6.7).
Вцентре образуется зона пониженного давления (разряже ния), в которую устремляется воздух с периферии навстречу потоку. Возникает зона циркуляции (пониженных и отрицатель ных скоростей), в которой возможно устойчивое горение, а так же подача горячих ПС из зоны горения к факелу распыла топли ва форсункой. Это способствует быстрому испарению капель
иподжиганию вновь образующейся ТВС.
Вфакеле распыла максимальная концентрация топлива достигается на поверхности конуса распыла, в этом месте про исходит воспламенение ТВС и ее устойчивое горение.
Первоначальное воспламенение ТВС в ЖТ при запуске ВРД, осуществляется пусковым воспламенителем, который представляет собой миниатюрную КС со свечой зажигания и то пливной форсункой. По окружности КС в нескольких ЖТ уста навливают воспламенители для устойчивого воспламенения ТВС в момент запуска двигателя. В остальных ЖТ ТВС первоначаль но воспламеняется через пламеперебрасывающие патрубки.
6.5.Топливные форсунки, применяемые в КС ВРД
Различают несколько типов форсунок: струйные, центро бежные. двухканальные (двухкаскадные), испарительные, с аэра цией топливного факела.
Струйная форсунка представляет собой круглое отверстие в трубке (рис. 6.8, я), через которое под действием перепада дав лений на форсунке Др()) вытекает струя топлива, дробящаяся на
капли при взаимодействии с окружающей газовой средой. Величина расходов топлива М 1 в зависимости от режима
работы двигателя и режима полета изменяется в широком диа пазоне (в 10...20раз). Давление подачи топлива р.^ изменяется
в еще более широком диапазоне, так как Л/т - |
рф Давление |
подачи Рф необходимо изменять от 0,1 до (5... 6) МПа.
\ \ \ Ч \ У Л ^
с— :> О О О
\ \ \ \ \ \ Ч \ ^
сопла
■ '//у/}/7 ^
'чЧЧЧЧЧЧ-Х^ CZZ > О о о
о о |
о |
ЧЧЧЧЧУЧЧч^ |
|
zzzzzzzz^czr> о с |
о |
б
Рис. 6.8. Типы топливных форсунок
Обычные струйные форсунки не обеспечивают качествен ного распыла топлива во всем диапазоне изменения /?ф (при
больших и малых значениях /?ф), потребного для обеспечения заданного расхода топлива М т.
Двухканальная форсунка имеет два выходных сопла, рас положенных концентрически одно в другом (рис. 6.8, б), и по зволяет обеспечить потребные расходы М т в меньшем диапазо
не Д з а счет подключения или отключения второго канала.
Центробежные форсунки (рис. 6.8, в) получили наибольшее распространение в основных КС ВРД, так как позволяют полу чить хороший распыл при невысоких давлениях р ф за счет об
разования на выходе из форсунки конуса распыла с ZyK= = (90... 120)° при раскрутке струи внутри канала форсунки.
Величина угла конуса распыла зависит от размера и формы сопла форсунки. Центробежные форсунки также могут выпол няться двухканальными.
Испарительные форсунки позволяют получить на выходе топливо в паровой фазе, что сокращает время подготовки и по вышает качество ТВС, способствуя росту полноты сгорания
( 1 4 ) -
В форсунках с аэрацией топливного факела подготовка ТВС начинается внутри форсунки при продувании струи топли ва потоком воздуха.
6.6. Потери полного давления в КС
Потери полного давления в КС вызваны:
-подогревом газа;
-гидравлическим сопротивлением;
-смешением струй в потоке.
Падение полного давления, обусловленное подогревом дви жущегося газа в КС, называется «тепловым сопротивлением».
Подогрев газа в КС, имеющего скорость скс > 0, всегда
приводит к падению полного давления р кс* .
Физически это объясняется тем, что более нагретый газ сжимать «труднее» и, при одной и той же величине адиабатиче ской работы сжатия, получаемой при торможении потока от скорости скс до нуля, у более нагретого газа давление повы
сится до меньшего значения: р*(Т*) < р*(Т*).
С одной стороны, чем выше степень подогрева газа в КС - Д = Т* / Т *, тем заметней эффект снижения полного давления. С другой стороны, чем выше скорость газа на входе в КС - Лк, тем резче падает полное давление при увеличении Д (рис. 6.9).
Максимальная степень подогрева газа в КС Джах определя ется скоростью на входе в КС Лк. Чем выше значение Хк, тем
меньше значение Д1ШХ Это объясняется тем, что рост скорости потока скс за счет работы расширения газа при подводе тепла в цилиндрическом канале ЖТ возможен только до значения
Акс = -^ - = 1, после чего наступает «тепловое запирание» КС.
Рис. 6.9. Зависимость о * (А, Ак)
Это значит, что при дальнейшем увеличении А плотность газа продолжает уменьшаться (>1 ркс) вследствие роста удель
ного объема |
газа $ = 1/ ■!• р кс, а скорость не |
растет, |
так как |
скс= скр= c°nst (Ак с =1). |
|
|
|
При |
= const располагаемый расход |
газа |
Л/кс = |
=^Ркс,скс FKC уменьшается и становится меньше потребного. КС не сможет пропустить весь поступающий в нее газ и будет оказывать дросселирующий эффект на расход воздуха Л/в через ОК. Рабочая точка на ХК будет смещаться в область с меньши ми CJ(Xdx), следовательно, меньшими Д/Судо тех пор пока
не пересечет ГГУ («помпаж» ОК).
В КС реальных ВРД - Ак= 0,07...0.13, поэтому «тепловое
запирание» не наступает во всем диапазоне возможного изме нения А .
Потери полного давления, обусловленные наличием гид равлического сопротивления, наблюдаются, в основном, в диф-