Лекция 9.

9. Циклы реактивных установок

9.1. Рабочие циклы реактивных установок.

9.1.1. Цикл воздушно-реактивной установки,

9.1.2. Цикл жидкостной реактивной установки,

9.2. Термодинамика газового потока.

Отличительные особенности

Теплота от сгорания топлива преобразуется непосредственно в кинетическую энергию газового потока, создающего реактивную тягу.

По используемому топливу и способу осуществления горения топлива реактивные установки разделяются на два основных типа:

1. Воздушные реактивные установки,

2. Жидкостные реактивные установки.

В зависимости от скорости движения воздушно-реактивные установки подразделяются на:

1. Сверхзвуковые

2. Дозвуковые.

9.1.1. Цикл воздушной реактивной установки

9.1.1.1. прямоточные (сгорание при постоянном давлении)

9.1.1.2. пульсирующие (сгорание при постоянном объеме)

9.1.1.1. Прямоточные воздушно-реактивные установки

П ринципиальная конструкция прямоточной воздушно-реактивной установки для сверхзвуковых скоростей

_.

На входе в реактивную установку в сечении 1 воздух поступает в канал со сверхзвуковой скоростью.

На участке 1-2 воздух сжимается с повышением давления вследствие сужения канала, а скорость снижается.

На участке 2-3 за счет расширения скорость продолжает падать и становится дозвуковой, а давление возрастает.

На участке 3-4 расположена камера сгорания топлива, где в систему вводится теплота q₁ при постоянном давлении и неизменной скорости.

На участке 4-5 газовый поток в конце суживающегося канала в сечении 5 приобретает критическую скорость

На участке расширяющегося сопла 5-6 скорость возрастает до сверхзвуковой, а давление на выходе из сопла снижается до давления окружающей среды.

п ринципиальная конструкция воздушно-реактивной установки для дозвуковых скоростей

В сечении 1 на входе в двигатель скорость воздушного потока ниже критической (дозвуковая)

На участке 1-2 скорость снижается с одновременным повышением давления

На участке 2-3 в систему вводится теплота за счет сжигания топлива и газовый поток движется в камере сгорания с неизменной скоростью при постоянном давлении вплоть до сечения 3.

На участке 3-4 давление в газовом потоке снижается с одновременным увеличением скорости, которая остается ниже скорости звука.

Идеальный термодинамический цикл прямоточной

Воздушно-реактивной установки

1 – 2 - адиабатное сжатие потока воздуха в диффузоре;

2 – 3 - изобарный процесс подвода теплоты q₁ в камере сгорания;

3 – 4 - адиабатическое расширение газов в сопловом канале;

4 – 1 - изобарный процесс охлаждения газов с возвратом системы в исходное состояние.

Цикл воздушной реактивной установки по общей конфигурации совпадает с таковым газотурбинной установки при постоянном давлении. Соответственно аналогичен и КПД цикла реактивной установки:

Где β = р₂ : р₁ – степень повышения давления воздуха