9.3. Оптимальное распределение работы цикла между контурами трдд

Работа внутреннего контура, который можно рассматривать как газогенератор, характеризуется степенью повышения давления в контуре и температурой газа перед турбиной Т_г*, кото­рые определяют количество подводимого в камеру сгорания тепла. Современные ТРДД имеют высокие параметры рабочего процес­са: =10 ... 30, = 1400 ... 1600 К.

Работа, передаваемая во внешний контур, характеризуется сте­пенью повышения давления в этом контуре , где — давление за компрессором (вентилятором), а р_в* — давле­ние на его входе, коэффициентом энергообмена между контурами х, а также степенью двухконтурности т. Степень повышения дав­ления вентилятора = 1,5... 1,7

Для двигателя существуют определенные соотношения между m, и Т_г*, при которых возможно получение потребной Р при наивыгоднейших значениях Р_уд и С_уд.

Увеличение m (при постоянных и Т_г*) приводит к увеличению Р и снижению С_уд. Объясняется это тем, что с ростом m увеличивается расход воздуха G_B через наружный контур, а так как величина энергии, передаваемой из внутреннего в наруж­ный контур остается постоянной, уменьшается скорость истечения с_с из сопла наружного контура. Уменьшение с_с и приводит к снижению Руд. Рост расхода воздуха через наружный контур G_bii опережает уменьшение скорости истечения с_с, поэтому Р= =G_B n (с_c —V_n) увеличивается. Поскольку при постоянных Т*_т и *_а количество топлива, подаваемое во внутренний контур, не изменяется, удельный расход топлива снижается пропорционально росту Р.

С увеличением доли работы, передаваемой наружному контуру, с увеличением х и (при постоянных m, Т_г* и ) увели­чивается скорость истечения с_с из сопла этого контура и умень­шается скорость истечения с_с из сопла внутреннего контура, при­чем если эти скорости существенно отличаются друг от друга, то с_с возрастает в большей степени, чем уменьшается с_с . Так как часовой проход при этом не изменяются, прирост тяги наружного получается большим, чем уменьшение тяги внутреннего _ _)а,.<гг4 привадит к росту как удельной тяги, так и тяги . Так как часовой расход топлива при этом не изменился, то удельный расход топлива уменьшится.

-При некотором оптимальном значении _к*_п тяга Р и удельная тяга Р_уд достигают максимального, а удельный расход топлива — минимального значений. Увеличение свыше оптимальных, приводит к снижению Р и Р_уд и увеличению С_уд.

Условие получения Р_max и Р_уд записывается следующим об­разом:

где и — КПД наружного контура, определяемый как отношение работы расширения воздуха в наружном контуре к работе , затраченной на его сжатие.

Так как , максимальные тяга и удельная тяга могут быть получены при условии, что скорость истечения с_сП из сопла на­ружного контура меньше скорости истечения c_ci из сопла внутрен­него контура.

9.4. Влияние параметров рабочего процесса и степени двухконтурности на удельные параметры трдд

Для анализа влияния параметров процесса (суммарной степе­ни повышения давления воздуха я*_s во внутреннем контуре, температуры газа Т_г* перед турбиной и степени двухконтурности т) на удельные параметры (удельную тягу и удельный расход топли­ва) ТРДД с раздельными контурами при оптимальном значении воспользуемся формулами для удельной тяги

и удельного расхода топлива

которые напоминают подобные формулы для одноконтурного ТРД [см. формулы (7.13) и (1.8)].

Как видно из формул, при n= const Р_уд и С_уд зависят от па­раметров цикла внутреннего контура.

Зависимости Р_уд и С_уд от _к2 и Т* приведены на рис. 9.7, а и б. Зависимости эти также аналогичны тем, которые рассматривались в подразд. 7.3.1 и 7.3.2.

Как видно из рис. 9.7, а, при удельная тяга равна нулю, а работа цикла внутреннего контура расходуется на покры­тие потерь в наружном контуре. С ростом возрастает и Р_уд, достигая максимума при оптимальной степени повышения давле­ния _opt( _op_t= 12... 15), где максимальна и работа цикла. С дальнейшим увеличением удельная тяга уменьшается до ну­ля из-за снижения работы цикла .

Так же как и в ТРД, с ростом от _mln удельный расход топлива Суд уменьшается, что объясняется ростом С_уд и уменьше­нием количества тепла, подводимого в камеру сгорания, достигает минимума на экономической степени повышения давления , а с дальнейшим возрастанием удельный расход топлива растет, так как на его величину теперь большее влияние оказывает уменьшение работы цикла с ростом , нежели уменьшение количества тепла, подводимого в камеру сго­рания.

С увеличением температуры газа Т_т* удельная тяга ТРДД рез­ко возрастает, вследствие роста работы цикла (рис. 9.7, б).

Уменьшение удельного расхода топлива с ростом Т_г* объясня­ется более быстрым увеличением Р_уд, чем количества подводимого тепла. При достижении экономической температуры (Т*_ЭК = = 1200 ... 1300 К) Су_Д минимальна, а с дальнейшим ростом Т_г* удельный расход несколько повышается, поскольку большее влия­ние оказывает количество подводимого в камеру сгорания тепла. Как видно из рис. 9.7, в рост степени двухконтурности m приводит к уменьшению удельной тяги Р_уд и удельного расхода топлива С_уд, что подтверждается формулами (9.9) и (9.10). Снижение Р_уд объ­ясняется уменьшением скорости истечения из наружного контура из-за постоянства мощности, передаваемой во внешний контур при увеличивающемся расходе воздуха через него. Уменьшение Руд приводит также к росту удельного расхода топлива.