- •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
8.4. Особенности термогазодинамического расчета трдф
Определение параметров потока в основных сечениях двигателя. Параметры воздуха и газа в сечениях н—н, в—в, к—к, г—г и т—т определяются так же, как и в расчете одновального ТРД.
Сечение ф—ф (выход из форсажной камеры).
Относительный расход топлива в форсажной камере
Комплексы iT и срТ определяют по приложению 6, значение коэффициента полноты сгорания в форсажной камере из приложения 11.
Коэффициент избытка воздуха Суммарный расход топлива в форсажной камере Полное давление
Значение коэффициента восстановления полного давления в форсажной камере выбирается из приложения 11. Статические параметры:
температура
Значение числа Маха потока газа на выходе из форсажной камеры Мф принимается равным 0,3 ... 0,4;
Давление
Плотность
Сечение с—с (выход из реактивного сопла). Располагаемая степень понижения давления в сопле
Скорость истечения газа из сопла при полном расширении газа
Значение коэффициента скорости в сопле берут из приложения 11.
Температура газа на срезе сопла
Определение параметров двигателя.
Удельная тяга
Удельный расход топлива
Определение диаметральных размеров сечений двигателя. Размеры сечений в—в, к—к, г—г, т—т и с—с определяются так же, как в случае одновального ТРД.
Площадь сечения на выходе из форсажной камеры
Диаметр форсажной камеры
Скорость газа на выходе из форсажной камеры может быть определена из принятого значения числа Маха Мф или значения приведенной скорости в сечении ф—ф (см. приложение 11).
Глава 9 двухконтурные турбореактивные двигатели (трдд)
В одноконтурных ТРД весь воздух, поступающий в двигатель, нагревается в камере сгорания до очень высоких температур, а в выходном сопле газ приобретает значительную скорость, что способствует получению высокой удельной тяги. Поэтому при дозвуковых и малых сверхзвуковых скоростях, когда скорость истечения газа из сопла значительно превышает скорость полета, большая часть кинетической энергии газа не используется, рассеивается в пространстве. Тяговый, а также и полный КПД при этом имеют малые значения, почему и ТРД на дозвуковых скоростях отличается малой экономичностью. Уменьшить потери кинетической энергии, повысить КПД можно, если ту же располагаемую энергию передать большей массе газа, которая при этом будет иметь меньшую скорость. На этом принципе создан ТРДД (см. рис. 10), в котором передача энергии дополнительному количеству газа осуществляется с помощью специальной турбины, вращающей низконапорный компрессор (вентилятор), установленный в кольцевом канале (наружном контуре), охватывающем внутренний контур.
Благодаря высокой экономичности на дозвуковых скоростях полета и низкому уровню создаваемого шума ТРДД получают самое широкое распространение в СССР и за рубежом.
9.1. Схемы трдд
ТРДД различаются расположением компрессора наружного контура, числом валом, устройством выходной системы, наличием и расположением форсажной камеры, наличием редуктора, изменяющего соотношение частот вращения турбины и компрессора. Двигатель, изображенный на рис. 10 отличается разделением потоков в контурах и раздельными соплами. В этом двигателе весь поступающий воздух проходит через первую группу ступеней компрессора, общую для обоих контуров, после чего разделяется на два потока и идет по контурам.
В схеме, показанной на рис. 9.2, часть ступеней КНД (они называются подпорными) используется .только для сжатия воздуха, поступающего во внутренний контур. Такая схема позволяет на базе одного и того же газогенератора (им является внутренний контур) создавать семейство двигателей с разными параметрами.
По расположению компрессора (вентилятора) наружного контура ТРДД подразделяются на двигатели с передним и задним расположением вентилятора. Первые получили наибольшее распространение.
В ТРДД с задним расположением вентилятора (рис. 9.3) лопатки его расположены на периферии рабочего колеса свободной турбины. Заднее расположение вентилятора усложняет конструкцию двигателя, увеличивает его поперечный габаритный размер. В то же время переднее расположение вентилятора позволяет использовать его не только для сжатия воздуха во внешнем, но и во внутреннем контуре. Лопатки вентилятора отбрасывают посторонние предметы, попадающие в двигатель, предупреждая поломки лопаток компрессора внутреннего контура.
Большинство ТРДД выполнено по двухвальной схеме. Таковы двигатели, изображенные на рис. 9.1, 9.2 и 9-3.
ТРДД, предназначенные для сверхзвуковых скоростей полета1 (ТРДФ), имеют форсажные камеры. Камера может быть расположена в наружном контуре (рис. 9.5), может быть применена и одна общая форсажная камера (рис. 9.6).
Перспективным является использование в ТРДД энергии тепла отработавших в двигателе газов для предварительного подогрева предполагается передавать тепло выхлопных газов внутреннего контура, воздуха передподачей его в камеру сгорания. При этом имеющих высокую температуру и низкое давление, воздуху наружного контура, отличающемуся низкой температурой и относительно высоким давлением.
Трудности применения регенерации связаны с большой массой и большими габаритными размерами регенератора, засорением топлива и масла в его каналах.