книги из ГПНТБ / Холщевников К.В. Некоторые вопросы теории и расчета ТРД

I GO. ПУБЛИЧНАЯ

нV' :»ЬТЕХНКЧЕСКАЯ

гRPMOTEKA Cv.GP___

В настоящей книге приводятся сведения относительно опти­ мальных параметров ТРД, согласования гидравлических и кон­ структивных данных компрессора и турбины и некоторых дру­ гих вопросов теории и расчета ТРД.

Книга предназначена для инженеров-конструкторов, рабо­ тающих по турбореактивным двигателям, и студентов авиаци­ онных вузов.

Зав. редакцией инж. А. С. Займовская

ЗАМЕЧЕННЫЕ ОПЕЧАТКИ

Закм 374/9537

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

По двигателю и его элементам

R — тяга двигателя в кг;

С%— удельный расход топлива, отнесенный к тяге двигателя в кг топл]кг тяги час;

Z,T—работа, получаемая от турбины (без учета механических потерь), в кгм[кг;

L# — суммарные потери в цикле ТРД в кгм)кг;

NK — мощность, затрачиваемая на компрессор, в л. с.; NT — мощность, получаемая от турбины, в л. с.;

■<\е — эффективный к. п. д. ТРД; г,п — полетный к. п. д. ТРД; Т|0 — полный к. п. д. ТРД;

*т к — коэффициент полезного действия компрессора по парамет­ рам заторможенного потока;

т*] т—коэффициент полезного действия турбины по параметрам заторможенного, потока;

—механический к. п. д.; ] т1Г — коэффициент полноты сгорания;

о— коэффициент давления в конечном сечении какого-либо элемента двигателя, равный . отношению действительного полного.давления к полному, давлению на входе в.этот элемент;

Ни — теплотворная способность топлива в кал)кг;

v=Gr/GB— отношение расхода газа через реактивное сопло к расходу воздуха через входное сечение компрессора;

vT = Gr.T/GB— отношение расхода газа на выходе из турбины к расходу воздуха через входное сечение компрессора;

F—площади сечений по тракту двигателя в м-; А — механический эквивалент тепла в кгм)кал;

q = Gr/GB—количество топлива, подводимое к 1 кг воздуха в основной камере сгорания;

Q — количество тепла, выделяющегося в камере сгорания, в

кал)кг;

hp.c — адиабатический теплоперепад в реактивном сопле в кал)кг;

4

й— высота лопатки турбины-в мм; Тл — удельный вес материала лопатки турбины в кг/см3; г—число ступеней;

ар — растягивающее напряжение в^лопатках турбины от центро­ бежных сил в кг/см?-;

у— отношение площади поперечного сечения лопатки турбины у вершины к площади у основания.

Газодинамические и вспомогательные величины и функции

А = с/акр — коэффициент скорости; акр — критическая скорость в м/сек;

П (X) = *р/р — газодинамическая функция;

Т

т (А) = ; Г*

АG

ч()* = 77-; ^кр

р*

&охл — Gb.kI^b — коэффициент, учитывающий расход воздуха на охлаждение;

площади поперечных сечений по ее высоте;

X — параметр в уравнении для определения отношения DK!D-i; ka — запас прочности по растягивающим напряжениям.

Индексы

в—на входе в компрессор; к — компрессор и на выходе из компрессора;

т — турбина и на выходе из турбины; г — в камере сгорания (перед турбиной) и для газов по тракту -двигателя;

5

Глава I

ОБЩИЕ ВОПРОСЫ ТЕОРИИ ТРД

1.ИСХОДНЫЕ УРАВНЕНИЯ И ПОЛОЖЕНИЯ

Уравнения для тяги и удельной тяги

Основными параметрами, характеризующими ТРД, являются: 1) тяга и удельная тяга; 2) часовой и удельный расход топлива.

л-J» ■ 1

где <рс —коэффициент потери, скорости (в расширяющейся части)

в реактивном сопле;

7

~с —степень расширения в реактивном сопле от полного дав­ ления в горловине до наружного (атмосферного) дав­ ления:

Т* —температура заторможенного потока газа в реактивном

сопле.

Величина тгс зависит от степени повышения давления в ком­

прессоре, степени расширения в турбине и степени повышения давления от скоростного напора и определяется выражением

должно входить фс, так как в этом случае все потери в сопле оцени­ ваются коэффициентом 8С.

При наличии расширяющегося сопла в уравнение (1.4) долж­ ны входить фс и в неявной форме (через эго) и 8О, причем фс оценивает потери скорости в расширяющейся части сопла.

Температура Те* заторможенного потока газа перед горлови­ ной сопла для двигателя с форсажной камерой равна темпе­ ратуре газа в форсажной камере. При отсутствии форсажной ка­

Следовательно, в двигателе без форсажной камеры темпера­ тура То* (вместо которой будем писать *)Тт является функцией температуры газа перед турбиной и степени расширения в тур­

бине irc. Если ввести показатель политропического процесса рас­ ширения в турбине, то связь этих величин выразится уравнением

где Тг*—температура газа перед турбиной;

пр— показатель политропического расширения.

8

Температура газа Tt* и степень расширения в турбине тгт* мо­ гут быть найдены по уравнению, выражающему баланс работ турбины и компрессора. Предварительно рассмотрим баланс рас­ хода рабочего тела по тракту ТРД.

Количество воздуха, поступающего в камеру сгорания, меньше расхода воздуха, поступающего через входное сечение компрессо­ ра в связи с отводом части воздуха на охлаждение турбины, под­ шипников и форсажной камеры.

Таким образом

Следовательно,

СохЛ = Ов(1-§охл).

Утечка воздуха непосредственно из тракта компрессора также учитывается коэффициентом 8оХл.

Воздух для охлаждения может отбираться из промежуточной ступени компрессора, но в уравнении баланса работ расход воз­ духа записываем как расход, приведенный к условиям выхода из

компрессора

где G0Mnp—расход воздуха, отбираемый на охлаждение и при­

веденный к условиям выхода из компрессора;

LK1—работа, затрачиваемая на ступени компрессора, после которых производится отбор воздуха;

LK — работа, затрачиваемая на компрессор.

Часть воздуха, идущего на охлаждение, попадает в проточную часть турбины, вследствие чего количество газа на выходе ив тур­ бины

Gr.T= Gb.k~H1Gox;i+Gt1»

где gj— коэффициент, учитывающий количество воздуха, посту­ пившего в проточную часть турбины из общего количе­ ства воздуха, отведенного для охлаждения;

Gin— расход топлива.

Количество газа на выходе из реактивного сопла

°г=°г.т + ^0ХЛ+Ст2,

где ^2—коэффициент, учитывающий количество воздуха, посту­ пившего в реактивное сопло из системы охлаждения, ми­ нуя турбину;

Gt2—количество топлива, подведенное в форсажную камеру.

Для двигателя без форсажной камеры получим

Gr= GB [Зохл + (1 -80ХЛИ^ -Н2)] + GT1.

Если £1 + £г= 1,0, то Gr=GB4-G'Ti.

9