
- •Конспект лекций Jet Propulsion.
- •Содержание
- •Об изучении дисциплины.
- •Тема 1 Дальнемагистральный самолёт, основные данные и облик
- •1.0 Введение
- •1.1 Коммерческий облик (основные данные)
- •1.2 Дальнемагистральный самолет
- •1.3 Двигатель для дальнемагистрального самолёта
- •1.4 Используемые единицы
- •1.5 Стандартная атмосфера
- •1.6 Проблемы окружающей среды
- •Тема 2 Аэродинамика самолета
- •2.0 Введение
- •2.1 Параметры крыла
- •2.2 Подъемная сила, лобовое сопротивление, расход топлива и дальность полета
- •2.3 Уравнение дальности Брегэ
- •2.4 Выбор тяги двигателя
- •2.5 Масса двигателя и расход топлива
- •Тема 3 Создание тяги в реактивном двигателе
- •3.0 Введение
- •3.1 Изменение импульса
- •3.2 Тяговая эффективность
- •3.3 Полная эффективность
- •Тема 4 Цикл газовой турбины.
- •4.0 Введение
- •4.1 Принцип работы газовой турбины
- •4.2 Изоэнтропическая эффективность процессов и работа цикла
- •4.3 Гтд, Тепловая эффективность цикла
- •4.4 Свойства газа (рабочего тела)
- •4.5 Газовая турбина и реактивный двигатель
- •5.0 Введение
- •5.1 Турбореактивный и двухконтурный
- •5.2 Двигатели большой степени двухконтурности
- •5.4 (C). Двигатель General Electric «ge90», (диаметр вентилятора на входе 3.12м).
- •5.3 Температура на входе в турбину
- •Тема 6 Элементы механики течения сжимаемого газа
- •6.0 Введение
- •6.1 Несжимаемый и сжимаемый поток(течение)
- •6.2 Статическое и заторможенное состояния
- •6.3 Запертое сопло
- •6.4 Приведенный массовый поток
- •7.1 Определения и условные обозначения
- •7.2 Определение реактивной скорости и степени повышения давления в вентиляторе
- •7.3 Удельный расход топлива с учетом установки двигателя на самолет
- •Р исунок 7.4
- •7.4 Соотношение реактивных скоростей в контурах
- •8.0 Введение
- •8.1 Параметры и характеристики двигателя
- •8.2 Безразмерные переменные двигателя
- •8.3 Безразмерное представление тяги
- •8.4 Практические параметры для вычислений
- •9.0 Введение
- •9.1. Уравнение работы Эйлера
- •9.2 Коэффициент расхода и коэффициент работы
- •9.3 Осевая турбина
- •9.4 Осевой центральный компрессор
- •9.1(2) Лопатки осевых компрессоров и турбин
- •9.2(2) Осевая турбина
- •9.3(2) Осевой центральный компрессор
- •Тема 10 Камера сгорания
- •10.1 Выделение химической энергии
- •10.2 Относительный расход топлива и температура перед турбиной
- •10.3 Скорость горения и стабилизация пламени
- •10.4 Ограничения подачи топлива и эффективность горения
- •10.5 Охлаждение стенок кольцевых камер сгорания
- •10.6 Эмиссия: возникновение, управление и контроль
- •11.0 Введение
- •11.1 Свойства газов в газовой турбине
- •11.2 Реактивное сопло
- •11.3 Вентилятор
- •11.4 Центральный компрессор ( компрессор вд)
- •11.4.1 Определение эффективности, изоэнтропическая и политропическая эффективность
- •11.4.2 Нерасчетные режимы многоступенчатых компрессоров
- •11.5 Характеристики турбин
- •12.0 Введение
- •12.1 Допущения и упрощения
- •12.2 Одновальный турбореактивный двигатель
- •12.2.1 Отношение давлений в турбине. Баланс мощностей турбины и компрессора
- •12.2.2 Согласование работы турбины и реактивного сопла
- •12.2.3 Рабочая линия компрессора
- •12.3 Двухвальный турбореактивный двигатель
- •12.4 Двухвальный турбовентиляторный двигатель большой степени двухконтурности.
- •12.5 Трехвальный турбовентиляторный двигатель большой степени двухконтурности.
- •13.0 Введение
- •13.1 Типы боевых самолетов
- •13.2 Требования к боевому самолету
- •13.3 Параметры изучаемого проекта
- •14.0 Введение
- •14.1 Подъем и ускорение
- •14.2 Лобовое сопротивление и подъемная сила
- •14.3 Энергетическая и специфическая избыточная мощность
- •14.4 Эксплуатация на пониженных режимах
- •14.5 Управляемый вектор тяги
- •15.0 Введение
- •15.1 Удельная тяга
- •15.2 Особенности двигателей с высокой удельной тягой
- •15.2.1 Смешение потоков газогенератора и внешнего контура
- •15.2.2 Компрессор нд или вентилятор
- •15.2.3 Основной компрессор
- •15.2.4 Камера сгорания
- •15.2.5 Турбина
- •15.2.6 Форсажная камера
- •15.2.7 Реактивное сопло
- •15.2.8 Сверхзвуковое входное устройство
- •15.3 Термодинамический цикл двигателей боевых самолетов
- •15.4 Некоторые ограничения для двигателей боевых самолетов
- •15.5 Режимы работы двигателя
- •16.0 Введение
- •16.1 Стандарт технологии
- •16.2 Полный расчет двигателя
- •16.3 Выбор полной степени повышения давления
- •16.4 Выбор степени повышения давления вентилятора
- •16.5 Размер двигателя для максимального режима
- •16.6 Эффект дожигания (использования форсажа)
- •16.7 Эффект изменений в принятых параметрах
- •17.0 Введение
- •17.1 Значение нерасчетных режимов
- •17.2 Альтернативные проекты
- •17.3 Модель двухконтурного двухвального двигателя
- •17.3.1 Запертые турбины
- •17.3.2 Баланс мощности вала нд
- •17.3.3 Расход воздуха
- •17.3.4 Метод решения
- •17.4 Влияние изменения температуры перед турбиной
- •17.5 Размерный анализ и расчет характеристик
- •17.6 Проекты 1 и 2 двигателя на максимальном и боевом режимах
- •17.7 Работа двигателя при пониженной тяге
- •18.0 Введение
- •18.1 Компрессоры
- •18.2 Турбины
- •19.0 Введение
- •19.1 Смешение потоков в двигателе высокой степени двухконтурности
- •19.2 Эффекты изменения параметров на стадии проектирования
- •19.3. Эффекты изменения параметров выполненного двигателя
- •19.4 Высокоскоростной гражданский транспорт
- •19.5 Проект самолета большой дальности
Тема 1 Дальнемагистральный самолёт, основные данные и облик
1.0 Введение
В этой теме рассмотрены некоторые коммерческие требования и облик нового воздушного пассажирского лайнера, способного перевозить приблизительно 600 пассажиров. Затраты и риски такого проекта огромны, но прибыль может быть ещё больше. В представленных требованиях обсуждены некоторые единицы измерения. Проект предполагает полёт самолёта в условиях Международной Стандартной Атмосферы и это предположение будет принято по ходу всего курса. Стандартная атмосфера представлена и обсуждена в конце этой темы. Данная тема заканчивается краткой рекомендацией по поводу проблем окружающей среды.
1.1 Коммерческий облик (основные данные)
В декабре 2000 года Airbus формально объявил о продолжении постройки дальнемагистрального самолёта, аналогичного A380, предназначенного в первоначальной версии перевозить полезный груз (555 пассажиров) на дальность 8150 навигационных миль. Первый полёт произошёл в 2004 году, а уже в 2006 году самолёт был запущен в серию. Имеются перспективы и все возможности на создание более тяжёлых версий, перевозящих больше 555 пассажиров и больше полезного груза. В декабре 2000 года Airbus получил достаточное количество промышленных заказов, способных оправдать ожидаемую стоимость в 10 миллиардов $, с ожидаемой продажей 250 единиц самолётов.
Компания Boeing, господствующая до сих пор на этом рынке со своим Boeing 747, предложила новую версию, 747X, конкурентоспособную A380. Boeing 747-400, в настоящее время самый большой гражданский самолёт, был запущен в серию в 1989 году, но это - прототип 747-100, который поступил в эксплуатацию в 1970 году. 747-400 включил некоторые аэродинамические усовершенствования, включая усовершенствования на существующие двигатели, но было необходимо большее число радикальных усовершенствований, для того чтобы получить полное преимущество аэродинамических показателей. Принятие этих технологических решений для A380, вместе с новыми двигателями, должно привести к существенно большей эффективности самолёта с сокращением затрат на 15 %.
В течение нескольких лет компании Boeing и промышленность, связанная с производством и выпуском Airbusа проводили отдельные и совместные обсуждения и предложения о новом большем самолете, с числом мест для пассажиров от 600 до 800. Все предложенные варианты дальнемагистрального самолёта имеют четыре двигателя, подвешенные под крылом. Однако, в это же самое время компания Boeing объявила о модели 747 X как о самолёте, неофициально дублирующим «звуковой крейсер». Это был бы крейсерский полёт с числом Маха = 0.95 (принимая во внимание, что 747X совершает рейс с M = 0.85) с дальностью 9000 навигационных миль, но только имея 200 мест для пассажиров. В любом случае этот более высокоскоростной самолёт, в который верит вся промышленность, в конечном счете, будет непривлекателен в экономической сфере и сфере окружающей среды, хотя эта проблема и не является предметом изучения данного курса, мы всё же возвратимся и кратко обсудим её в теме 19.