Конспект лекций Jet Propulsion.

Глоссарий

9

Условные обозначения

12

Тема 1 ДАЛЬНЕМАГИСТРАЛЬНЫЙ САМОЛЁТ,

ОСНОВНЫЕ ДАННЫЕ И ОБЛИК

13

1.0 введение

13

1.1 Коммерческий облик (основные данные)

13

1.2 Дальнемагистральный самолет

14

1.3 Двигатель для дальнемагистрального самолёта

15

1.4 Используемые единицы

16

1.5 Стандартная атмосфера

17

1.6 Проблемы окружающей среды

20

Тема 2 АЭРОДИНАМИКА САМОЛЕТА

22

2.0 Введение

22

2.1 Параметры крыла

22

2.2 Подъемная сила, лобовое сопротивление, расход топлива и дальность полета

23

2.3 Уравнение дальности Брегэ

25

2.4 Выбор тяги двигателя

28

2.5 Масса двигателя и расход топлива

29

Тема 3 СОЗДАНИЕ ТЯГИ В РЕАКТИВНОМ ДВИГАТЕЛЕ

32

3.0 Введение

32

3.1 Изменение импульса

32

3.2 Тяговая эффективность

33

3.3 Полная эффективность

34

ТЕМА 4 ЦИКЛ ГАЗОВОЙ ТУРБИНЫ

37

4.0 Введение

37

4.1 Принцип работы газовой турбины

38

4.2 Изоэнтропическая эффективность процессов и работа цикла

41

4.3 ГТД, Тепловая эффективность цикла

45

4.4 Свойства газа (рабочего тела)

48

4.5 Газовая турбина и реактивный двигатель

49

ПРИЛОЖЕНИЕ КРАТКО О ТЕХНИЧЕСКОЙ ТЕРМОДИНАМИКЕ

51

54

5.0 Введение

54

5.1 Турбореактивный и двухконтурный двигатели

54

5.2 Двигатели большой степени двухконтурности

56

5.3 Температура на входе в турбину.

60

ТЕМА 6 ЭЛЕМЕНТЫ МЕХАНИКИ ТЕЧЕНИЯ СЖИМАЕМОГО ГАЗА

66

6.0 Введение

66

6.1 Несжимаемый и сжимаемый потоки (течения)

66

6.2 Статическое и заторможенное состояния

67

6.3 Запертое сопло

69

6.4 Приведенный массовый поток

70

74

7.0 Введение

74

7.1 Определения и условные обозначения

74

7.2 Определение реактивной скорости и степени повышения давления в вентиляторе

77

7.3 Удельный расход топлива с учетом установки двигателя на самолет

81

7.4 Соотношение реактивных скоростей в контурах

86

89

8.0 Введение

89

8.1 Параметры и характеристики двигателя

89

8.2 Безразмерные переменные двигателя

90

8.3 Безразмерное представление тяги

91

8.4 Практические параметры для вычислений

93

97

9.0 Введение

97

9.1. Уравнение работы Эйлера

97

9.2 Коэффициент расхода и коэффициент работы

99

9.3 Осевая турбина

100

9.4 Осевой центральный компрессор

102

ТЕМА 9 ТУРБОМАШИНЫ: КОМПРЕССОРЫ И ТУРБИНЫ (ВАР 2)

106

9.1(2) Лопатки осевых компрессоров и турбин

106

9.2(2) Осевая турбина

110

9.3(2) Осевой центральный компрессор

114

Тема 10 КАМЕРА СГОРАНИЯ

117

10.1 Выделение химической энергии

117

10.2 Относительный расход топлива и температура перед турбиной

117

10.3 Скорость горения и стабилизация пламени

119

10.4 Ограничения подачи топлива и эффективность горения

119

10.5 Охлаждение стенок кольцевых камер сгорания

120

10.6 Эмиссия – возникновение, управление и контроль

121

128

11.0 Введение

128

11.1 Свойства газов в газовой турбине

128

11.2 Реактивное сопло

130

11.3 Вентилятор

133

_{11.4 Центральный компрессор ( компрессор ВД)}

136

11.4.1 Определение эффективности, изоэнтропическая и политропическая эффективность

137

11.4.2 Нерасчетные режимы многоступенчатых компрессоров

141

11.5 Характеристики турбин

143

147

12.0 Введение

147

12.1 Допущения и упрощения

147

12.2 Одновальный турбореактивный двигатель

149

12.2.1 Отношение давлений в турбине. Баланс мощностей турбины и компрессора

150

12.2.2 Согласование работы турбины и реактивного сопла

153

12.2.3 Рабочая линия компрессора

154

12.3 Двухвальный турбореактивный двигатель

159

12.4 Двухвальный турбовентиляторный двигатель большой степени двухконтурности.

162

12.5 Трехвальный турбовентиляторный двигатель большой степени двухконтурности.

166

169

13.0 Введение

169

13.1 Типы боевых самолетов

170

13.2 Требования к боевому самолету

174

13.3 Параметры изучаемого проекта

174

ТЕМА 14 ПОДЪЕМНАЯ СИЛА, ЛОБОВОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ

И ЭФФЕКТЫ МАНЕВРИРОВАНИЯ

178

14.0 Введение

178

14.1 Подъём и ускорение

179

14.2 Лобовое сопротивление и подъемная сила

180

14.3 Энергетическая и специфическая избыточная мощность

184

14.4 Эксплуатация на пониженных режимах

188

14.5 Управление вектором тяги

190

ТЕМА 15 ДВИГАТЕЛЬ ДЛЯ БОЕВОГО САМОЛЁТА

192

15.0 Введение

192

15.1 Удельная тяга

193

15.2 Особенности двигателей с высокой удельной тягой

194

15.2.1 Смешение потоков газогенератора и внешнего контура

195

15.2.2 Компрессор НД или вентилятор

196

15.2.3 Основной компрессор

196

15.2.4 Камера сгорания

196

15.2.5 Турбина

196

15.2.6 Форсажная камера (дожигатель)

197

15.2.7 Реактивное сопло

198

15.2.8 Сверхзвуковое входное устройство

200

15.3 Термодинамический цикл двигателей боевых самолётов

204

15.4 Некоторые ограничения на двигатели боевых самолётов

207

15.5 Режимы работы двигателя

210

ТЕМА 16 ПРОЕКТНАЯ ТОЧКА БОЕВОГО ДВИГАТЕЛЯ

212

16.0 Введение

212

16.1 Стандарт технологии

212

16.2 Полный расчет двигателя

215

Полные вычисления

216

16.3 Выбор полной степени повышения давления

218

16.4 Выбор степени повышения давления вентилятора

220

16.5 Размер двигателя для максимального режима

225

16.6 Эффект дожигания (использование форсажа)

227

16.7 Эффект изменений в принятых параметрах

230

ТЕМА 17 НЕРАСЧЕТНЫЙ РЕЖИМ БОЕВОГО ДВИГАТЕЛЯ

(ХАРАКТЕРИСТИКИ ДВИГАТЕЛЯ)

235

17.0 Введение

235

17.1 Значение нерасчетных режимов

236

17.2 Альтернативные проекты

236

Проект 1

237

Проект 2

238

17.3 Модель двухконтурного двигателя с двумя валами

238

17.3.1 Запертые турбины

239

17.3.2 Баланс мощности вала НД

240

17.3.3 Расход воздуха

241

17.3.4 Метод решения

242

17.4 Влияние изменения температуры перед турбиной

242

17.5 Размерный анализ и расчет характеристик

246

17.6 Проекты 1 и 2 на максимальном и боевом режимах

251

17.7 Работа двигателя при пониженной тяге

255

ТЕМА 18 ТУРБОМАШИНЫ ДЛЯ БОЕВЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ

259

18.0 Введение

259

18.1 Компрессоры

259

18.2 Турбины

261

ТЕМА 19 ВОЗВРАТ К ГРАЖДАНСКОМУ ДВИГАТЕЛЮ

264

19.0 Введение

264

19.1 Смешение потоков в двигателе высокой степени двухконтурности

264

Расчет проектной точки

265

Вычисления с вентилятором, работающим на нерасчетном режиме

(с характеристикой вентилятора)

267

19.2 Эффект изменения параметров на стадии проектирования

269

19.3 Эффекты изменения параметров выполненного двигателя

273

19.4 Высокоскоростной гражданский транспорт

274

19.5 Проект самолета большой дальности

275

ПРИЛОЖЕНИЕ: ШУМ И ЕГО РЕГУЛИРОВАНИЕ

277

Ограничение уровня шума

277

Измерение шума

280

Регулирование шума на местности

280

Генерация шума

281

Снижение шума

282

ПРИЛОЖЕНИЕ: МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ ДВИГАТЕЛЕЙ

284