4. Термогазодинамические расчеты двигателя в компьютерной среде «GasTurb»

4.1. Входные данные для термогазодинамического расчета двигателя в пк «GasTurb»

Выбираем схему двигателя (Рисунок 5.), соответствующую проетируемому двигателю.

В закладках, по исходным даны задаём параметры рабочего процесса и характеристики узлов двигателя в соответствии с выбранными значениями в разделе 2.1. . В таблицах 4-7 приведены заполненные параметры.

Рисунок 5 - Схема двигателя из программы GasTurb

Таблица 4. Основные данные

Таблица 5. Данные системы охлаждения

Таблица 6. Остальные данные

Таблица 7. Данные о форсажной камере сгорания

4.2. Выходные данные двигателя для ал-31ф на режиме «форсаж»

5. Построение характеристик двигателя в среде «GasTurb»

При расчете характеристик использовались характеристики КНД и КВД, которые приведены на рисунках 6 и 7.

Рисунок 6 – Характеристика КНД с линией рабочих режимов.

Рисунок 7 – Характеристика КВД с линией рабочих режимов.

Программа регулирования двигателя состоит в поддержании постоянных значений физической частоты вращения ротора высокого давления с ограничением температуры за турбиной Т₀₅=1100К.

Далее, на рисунках 8-15, приведены высотно-скоростные характеристики двигателя для ПАКФА. Высотно-скоростными характеристиками двигателя называют зависимости основных параметров двигателя, таких как тяга, удельный расход топлива и др, от высоты и скорости полета при стандартных атмосферных условиях. Расчет высотно-скоростных характеристик двигателя позволяют судить о том, как ведет себя двигатель в условиях холодного разряженного воздуха на различных скоростях полета.

Рисунок 8 – Зависимость тяги двигателя от числа М_п и высоты полёта.

Рисунок 9 – Зависимость удельного расхода топлива двигателя от числа М_п и высоты полёта.

Рисунок 10 – Зависимость оборотов вала НД двигателя от числа М_п и высоты полёта.

Рисунок 11 – Зависимость расхода топлива двигателя от числа М_п и высоты полёта.

Рисунок 12 – Зависимость давления за компрессором двигателя от числа М_п и высоты полёта.

Рисунок 13 – Зависимость температуры за компрессором двигателя от числа М_п и высоты полёта.

Рисунок 14 - Зависимость температуры за камерой сгорания от числа М_п и высоты полёта.

Рисунок 15 – Зависимость температуры за турбиной двигателя от числа М_п и высоты полёта.

5.1. Анализ построенных графиков

Как видно из построенных графиков: при повышении числа М_п и высоты тяга двигателя увеличивается т.к. с увеличением скорости полёта расход воздуха через двигатель увеличивается, степень сжатия растёт. Однако потом происходит падение из-за того, что скорость полёта становится большой и противодействует скорости истечения газов и сопла. Расход топлива увеличивается для того чтобы обеспечивать тягу двигателя. Аналогично растёт и удельный расход топлива. Температура за турбиной растёт, до ограничивающего значения в 1100К. Температура газов за камерой сгорания падает. Обороты вала НД падают при увеличении числа М_п и увеличения высоты.

Результаты

В курсовой работе:

-была построена математическая модель двигателя АЛ-31Ф в компьютерной среде GasTurb;

-результаты расчета параметров двигателя совпадают с опубликованными данными;

-вычислены значения приведенных скоростей в сечениях двигателя;

-высотно-скоростные характеристики двигателя позволяют оценить изменение параметров двигателя в диапазоне высот от 0 до 15000 м. и числа М_п = 0...2.5, расчитаные с программой регулирования n_вд = const и ограничением температуры за турбиной Т₀₅=1100К, полученными в программе GasTurb.

-Результаты ручного термогазодинамического расчета совпадают с результатами, получеными в GasTurb:

ΔF=0,3%

ΔC=0,96% .