16.3 Выбор полной степени повышения давления

Диапазон вычислений состоит из трёх условий проектов двигателей (при числах Маха полёта М = 0.9, 1.5 и 2.0 на высоте тропопаузы) с использованием уравнений 16.3 - 16.11 и некоторых результатов, приведённых на рисунках 16.1 и 16.2. Обычно легче определить отношение давлений вентилятора, чем степень двухконтурности. Оптимальные степени повышения давлений различны для трёх чисел Маха, используемых в качестве проектных точек, поэтому задаются различные величины степени двухконтурности. Диапазон степеней двухконтурности выбран таким образом, чтобы максимально удовлетворять требованиям каждого проекта: 0 (для турбореактивного двигателя), 0.5 и 1.0. Во всех случаях использована технология проведения расчетов, представленная в разделе 16.1.

Кривые, изображённые на рисунке 16.1 отображают удельную тягу (в единицах измерения м / сек) и удельный расход топлива (в единицах измерения кг / час / кг) при максимальной величине полной степени повышения давления P₀₃ / P₀₂ для самолёта, совершающего полёт при числе Маха М = 0.9. Кривые представлены для трёх различных степеней двухконтурности. Турбореактивный двигатель, как и ожидалось, имеет более высокие величины тяги и удельного расхода топлива, принимая во внимание, что самой высокой степени двухконтурности соответствуют самые низкие величины удельной тяги и удельного расхода топлива. Эффект полной степени повышения давления подобен для всех трёх степеней двухконтурности. При степени повышения давления, равной 15, наблюдается небольшое увеличение тяги, в то время как величина расхода топлива и отношение давлений заметно понижаются. При полной степени повышения давления, скажем 30, происходит снижение величины удельной тяги приблизительно на 1.5 % относительно максимального пикового значения, а соответствующее снижение удельного расхода топлива соответствует 10 %. Напомним, по стандарту технологии, отношение давлений в вентиляторе является переменной.

Рисунок 16.1. Графики удельной тяги и удельного расхода топлива.

На рисунке 16.2 изображены графики удельной тяги и удельного расхода топлива при числах Маха полёта 0.9, 1.5 и 2.0 для степени двухконтурности равной 0.5. Полное отношение давлений для максимальной удельной тяги уменьшается по мере увеличения числа Маха, это происходит из-за увеличения повышения давления в воздухозаборнике. Если увеличить число Маха до 2.5, тогда отношение давлений при максимальной тяге станет меньше единицы, указывая на то, что прямоточный двигатель производит высокую удельную тягу, но при этом величина удельного расхода топлива остаётся высокой.

Выбор полной степени повышения давления остаётся произвольным. Между выгодой от более низкого удельного расхода топлива и более высокой тягой существует некий баланс. Существует и дополнительный фактор, влияющий на отношение давлений, с увеличением которой, повышается количество ступеней турбомашины, и следовательно веса всего двигателя; стремление достичь желаемой степени повышения давления с наименьшим весом, приводит к более низким параметрам, чем это возможно, при этом уменьшаются степени повышения давлений до 30, 20 и 10 для чисел Маха 0.9, 1.5 и 2.0 соответственно. Эти степени повышения давления также приемлемы для ограничения температуры за компрессором.

Рисунок 16.2. Графики удельной тяги и удельного расхода топлива.