Часть первая рабочие процессы в элементах гтд

.

Глава 1 параметры трд

1.1. Тяга двигателя

Сравнение двигателей между собой проводится по значениям их параметров — абсолютных и относительных (удельных).

К абсолютным параметрам относятся тяга, секундный расход воздуха, часовой расход топлива, масса и габаритные размеры двигателя

Тяга двигателя возникает в результате взаимодействия его стенок с потоком воздуха (газа).она представляет собой результирующую осевых составляющих всех газодинамических сил (давления и трения) , приложенных к внутренним и наружным поверхностям двигателя.

Для определения сил, приложенных к внутренним поверхностям, используют уравнение количества движения, согласно которому равнодействующая всех сил, приложенных к потоку газа в каком-либо направлении, равна изменению секундного количества движения в том же направлении.

Рис.1.1Схема сил, действующих на поверхности двигателя

внутренних стенок R_п.в.,, во входном сечении двигателя R_вх= p_вхF_вх и в выходном сечении сопла R_c= p_c F_c . равнодействующая этих сил равна:

R_∑ = p_вх F_вх + R_п.в - p_c F_c

Под действием силы R_∑ увеличивается секундное количество движения газа, скорость которого возрастает от с_вх до с_с . Считая расход воздуха G_в равным количеству газа G_г (разница между ними равна 1,5…2%), а скорость с_вх равной скорости полета V_п ,получаем

R_∑ = G_в(с_с - V_п ) = р_вхF_вх + R_п.в - p_cF_c

откуда, полагая р_вх= р_{н ,}получаем значение силы, приложенной к потоку R_п.в , равной величине R_вн – равнодействующей сил, приложенных со стороны потока к внутренним поверхностям двигателя:

R_п.в = R_вн = G_в(с_с – V_п) + p_cF_c – p_вхF_вх.

Поскольку площади F_c и F_вх не равны друг другу, то атмосферное давление создает на наружных поверхностях осевую составляющую, направленную в сторону , противоположную направлению силы R_п.в.:

R_н = р_н (F_c – F_вх).

Тогда тяга двигателя

P = R_вн – R_н = G_в(с_с – V_п) + p_cF_c – p_вхF_вх – (F_c – F_вх)p_н = =G_в (c_c – V_п) + F_c(p_c – p_н). ( 1.1)

Как видно тяга складывается из составляющих: динамической и статической. Динамическая G_в(с_с – V_п) равна секундному изменению количеству движения газа, проходящего через двигатель, статическая F_c(p_c – p_н) обусловлена наличием избыточного давления на срезе сопла. Если p_c > p_н (режим недорасширения в сопле) статическая составляющая положительна, в случае p_c < p_н (режим перерасширения) – отрицательна.

В случае полного расширения газа в сопле, когда p_c = p_н , формула тяги принимает вид:

P = G_в(с_с – V_п),

а для случая работы двигателя на месте (V_п = 0) формула тяги упрощается:

P = G_в c_c

Формула (1.1) получена в предположении, что G_в = G_г. В действительности расход газа G_г = G_в + G_т равен сумме расходов воздуха G_в и топлива G_т . Введем понятие об относительном расходе топлива - расходе топлива на 1 кг воздуха q_т = G_т/ G_в. Тогда расход газа

G_г = G_в(1 + G_т/ G_в) = G_в(1 + q_т).

Для ТРД на безфорсажных режимах расход топлива составляет 1,5…2,0% от расхода воздуха (q_т = 0,015…0,020), при этом 1 + q_т = = (1,015…1,02), для форсажных режимов величина 1 + q_т, достигает 1,067.

С учетом расхода топлива формула тяги

P = G_в[(1 + q_т) с_с – V_п]+ F_c(p_c – p_н).