- •Введение
- •Канал; 6—сопло
- •Часть первая рабочие процессы в элементах гтд
- •Глава 1 параметры трд
- •1.1. Тяга двигателя
- •12. Удельные параметры врд
- •Глава 2 входные устройства
- •2.1. Принцип действия и параметры
- •Входного устройства
- •2.2. Воздухозаборники для дозвуковых и небольших – сверхзвуковых скоростей полета
- •2.3. Сверхзвуковые воздухозаборники
- •2.4. Характеристика воздухозаборника
- •2.5. Регулирование сверхзвуковых воздухозаборников
- •Компрессоры
- •3.1. Типы компрессоров
- •3.2. Работа сжатия воздуха и кпд компрессора
- •3.3. Ступень осевого компрессора
- •3.3.2. Параметры решетки и профиля
- •3.3.3. План скоростей ступени
- •3.3.4. Работа ступени
- •3.3.5. Степень реактивности ступени
- •3.3.6. Типы ступеней
- •3.3.7. Профилирование лопаток по их высоте
- •3.4. Многоступенчатый компрессор
- •3.5. Характеристики компрессоров
- •3.6. Помпаж компрессора
- •3.7. Газодинамический расчет осевого компрессора
- •3.7.1. Определение основных параметров
- •3.7.2. Расчет первой ступени
- •3.7.3. Расчет второй и последующей ступеней
- •3.7.4. Определение параметров потока по радиусу лопатки
- •3.7.5. Построение профиля лопатки
- •3.8. Пример расчета осевого компрессора
- •3.8.1. Определение основных параметров компрессора
- •3.8.2. Расчет I ступени
- •3.8.3. Расчет II и последующих ступеней
- •Глава 4 камеры сгорания
- •Требования, предъявляемые к камерам сгорания
- •Топливо и его горание
- •Авиационные топлива
- •4.2.2. Понятие о процессе горения топлива
- •4.3. Типы камер сгорания:
- •4.4. Организация процесса сгорания
- •4.5. Характеристики камер сгорания
- •Глава 5 газовые турбины
- •5.1 Типы газовых турбин
- •5.2. Работа расширения газа в турбине
- •5.3. Потери в турбине и ее кпд
- •5.4. Ступень газовой турбины
- •Параметры и размеры ступени и решетки
- •Степень реактивности ступени турбины
- •5.4.3. План скоростей ступени
- •5.4.4. Работа газа на окружности колеса
- •Зависимость кпд турбины от различных факторов
- •Многоступенчатые турбины
- •Характеристики турбин
- •Газодинамический расчет газовой турбины
- •5.8.2. Расчет первой ступени турбины на среднем диаметре
- •3. Определяем площадь сечения проточной части на выходе из ступени
- •10. Из уравнения расхода, записанного для сечения на входе рк,
- •5.8.3. Определение параметров потока на различных радиусах
- •5.8.4. Построение профиля лопаток
- •2. По значениям tса ср и tрк ср определяем числа лопаток са и рк:
- •5. Определяем угол потока в относительном движении на выходе из рк (са]
- •Пример расчета газовой турбины
- •5.9.1. Предварительный расчет
- •1. Параметры потока газа на выходе из турбины: температура торможения
- •2. Площадь проходногоo сечения турбины на выходе
- •5.9.2. Расчет первой ступени по среднему диаметру
- •4. Газодинамическая функция расхода
- •6. Окружная скорость на среднем диаметре
- •7. Окружная составляющая относительной скорости
- •19. Осевая -составляющая абсолютной скорости газа на выходе из рк:
- •5.9.3. Расчет второй ступени по среднему диаметру
- •4. Окружная составляющая относительной скорости на входе в рк
- •6. Угол потока -на входе в рк по абсолютной -скорости определяется, как и в расчете первой ступени, по двум формулам:
- •Глава 6 выходные устройства
- •6.1. Назначение и параметры выходных устройств
- •6.2. Суживающиеся сопла
- •6.3. Сверхзвуковые сопла
- •6.4. Реверс тяги
- •Часть вторая газотурбинные двигатели
- •Глава 7
- •7.1. Действительный цикл гтд
- •7.2.Работа цикла
- •7.3. Зависимость удельных параметров двигателя от параметров цикла
- •7.3.1. Зависимость удельных параметров двигателя от температуры газа перед турбиной.
- •7.3.2. Зависимость удельных параметров двигателя от суммарной степени повышения давления
- •Зависимость удельных параметров двигателя от внешних условий
- •7.3.4. Зависимость удельных параметров двигателя от потерь в узлах
- •7.4. Коэффициенты полезного действия и энергетический баланс трд
- •7.4.1. Коэффициенты полезного действия трд
- •7.4.2. Энергетический баланс трд
- •Характеристики трд
- •7.5.1. Совместная работа узлов гтд
- •7.5.2. Зависимость основных данных двигателя от атмосферных условий
- •7.5.3. Формулы приведения
- •7.5.4. Понятие о регулировании двигателя
- •7.5.5. Режимы работы двигателя
- •7.5.6. Дроссельные характеристики
- •7.5.7. Скоростные характеристики
- •7.5.8. Высотные характеристики
- •7.6. Неустановившиеся режимы работы трд
- •7.7. Термогазодинамический расчет трд
- •7.7.1. Одновальный трд
- •7.7.2. Особенности расчета двухвального трд
- •7.7.3. Термогазодинамический расчет трд с помощью газодинамических функций
- •7.8. Приближенный расчет высотно-скоростных характеристик трд
- •3. Из уравнения баланса мощности определяем работу компрессора
- •5. По уравнению баланса давлений находим степень понижения давления в реактивном сопле
- •Глава 8 турбореактивные двигатели с форсированием
- •Методы форсирования тяги
- •8.2. Особенности рабочего процесса в трдф
- •8.3. Особенности характеристик трдф
- •8.4. Особенности термогазодинамического расчета трдф
- •Глава 9 двухконтурные турбореактивные двигатели (трдд)
- •9.1. Схемы трдд
- •9.2. Параметры трдд
- •9.3. Оптимальное распределение работы цикла между контурами трдд
- •9.4. Влияние параметров рабочего процесса и степени двухконтурности на удельные параметры трдд
- •9.5. Особенности характеристик трдд
- •9.6. Термогазодинамический расчет трдд
- •Глава 10 турбовинтовые двигатели
- •10.1 Принцип работы твд
- •10.2. Параметры твд
- •10.2.1. Тяговая и эквивалентная мощности
- •10.2.2. Суммарная тяга твд
- •10.2.3. Удельные параметры твд
- •10.3. Зависимость удельной мощности и экономичности твд от параметров рабочего процесса
- •10.3.1. Зависимость Ng,yK и Сд от степени повышения давления
- •10.3.2. Зависимость iVa.YH и Сэ от температуры газа перед турбиной
- •10.4. Характеристики твд
3.3.2. Параметры решетки и профиля
Основные параметры решетки и профиля показаны на рис. 3.8. Решетка характеризуется шириной 5, шагом I (при -г лопаток в ряду он равен πD/z), хордой b — отрезком прямой, соединяющей концы средней линии профиля у входной и выходной кромок (средняя линия — геометрическое место центров окружностей, вписанных в профиль), густотой решетки b/t, относительной толщиной профиля с, удлинением лопаток h/b.
От густоты решетки зависит угол поворота потока в решетке, напорность и КПД ступени. Чем гуще решетка, тем на больший угол можно повернуть поток в решетке. Вместе с тем, при большой густоте растут потери на трение, что уменьшает КПД ступени. При больших b/t затруднительно размещать лопатки на диске особенно при малых относительных диаметрах втулки .
Удлинение лопаток определяет хорду и ширину решетки а, следовательно, длину и массу компрессора, причем увеличение удлинения приводит к их уменьшению. Но с ростом h/b и уменьшением хорды растет число лопаток, их размещение на диске становится затруднительным.
Относительная толщина профиля должна быть по возможности! меньшей, лопатка должна иметь минимально возможную (по условиям прочности) относительную толщину профиля, величина ее на наружном диаметре РК выбирается главным образом из технологических соображений.
Значения густоты решетки, удлинения и относительной толщины профиля приведены в приложении 2.
Рис. З.в. Основные параметры профиля и решетки
Профиль в решетке характеризуется углами изгиба входной и выходной кромок x1 и x2, образованными касательными к средней линии в передней и задней кромках профиля и его хордой, β1 и β2 входным и выходным углами потока на входе в решетку и на выходе из нее, образованными соответственно векторами скоростей ω1 и ω2 с фронтом решетки, и — входным и выходным углами профиля, образованными соответствующими касательными к средней линии профиля в передней и задней кромках и фронтом решетки, углом изгиба средней линии профиля (для обеспечения плавного обтекания он должен быть не более 30 ... 40°), углом атаки (на рабочих режимах он близок к нулю) и углом отставания потока на выходе из решетки (обычно он составляет 4 ... 8°). Угол между хордой и фронтом решетки называется углом установки профиля .
Ширина решетки РК и HA определяются по известным величинам хорд РК и НА и углов установки лопаток РК и НА .
3.3.3. План скоростей ступени
Для характеристики течения воздуха в элементарной ступени используется план скоростей (рис. 3.9). Он представляет собой треугольники скоростей воздуха на входе в РК и на выходе из
н его, совмещенные в одной точке. План скоростей изображает векторы скоростей воздуха, обтекающего в абсолютном и относительном движении решетки профилей РК на НА.
Осевые составляющие скоростей имеют на плане индексы а, а окружные индексы и; и — углы потока на входе, а и — углы потока на выходе из решетки, образованные соответственно векторами скоростей с фронтом решетки. Так как осевая составляющая меняется не сильно, принято что
Окружная составляющая абсолютной скорости перед РК называется предварительной закруткой. Она считается положительной, если направлена в сторону вращения РК ( <90°), если >90°) — закрутка отрицательна.
При = 90° вектор c1 направлен параллельно оси вращения РК, и = 0. В этом случае ступень называется ступенью с осевым входом.
Важными характеристиками течения воздуха в решетке являются угол поворота потока (он изменяется в пределах 15 ... 25°) и закрутка воздуха в РК, определяемая как разность окружных составляющих скоростей воздуха на входе в РК и на выходе из него , от которой зависит работа, сообщаемая воздуху в ступени. Из плана скоростей видно, что закрутка в абсолютном движении равна закрутке в относительном движении
Значение относительной скорости на входе в РК при данном угле а определяется значением окружной скорости на среднем диаметре . Величина ограничивается либо значением допустимых напряжений в лопатках, либо ограничениями по числу М на рабочих лопатках. Величина достигает значений = 300… 400 м/с (большая величина относится к сверхзвуковым ступеням) — см. приложение 2.
Осевая скорость воздуха на входе в РК и пропорциональная ей плотность тока , как видно из формулы (3.11), определяют значение расхода воздуха . Увеличение приводит к росту , достигающего максимального значения при , равной скорости звука . Но рост приводит к увеличению гидравлических сопротивлений из-за увеличения и , поэтому ограничивается для дозвуковых ступеней значениями = 205...220 м/с, что соответствует =0,75...0,82. Для сверхзвуковых ступеней, = 210...230 м/с.