1.2. Изменение параметров газового потока

Рабочий процесс в ТРДД характеризуется изменением параметров газового потока по тракту двигателя. На рис. 1. показано изменение давления, температуры и скорости воздушного и газового потоков в проточной части ТРДД с камерой смешения. Примем следующие обозначения характерных сечений газовоздушного тракта двигателя (см. рис. 1):

Н — Н—сечение перед входом в двигатель в невозмущенном воздушном потоке;

В — В—сечение за входным устройством непосредственно перед вентилятором;

ВН — ВН—сечение за вентилятором;

К—К—сечение за компрессором внутреннего контура;

Г —Г—сечение перед ТВД;

ВД—сечение за ТВД;

Т — Т—сечение за ТНД;

СМ — СМ — сечение за камерой смешения;

С —С — сечение на срезе общего реактивного сопла.

Усредненные по сечению параметры рабочего тела принято обозначать: с — скорость потока; р — давление; Т—температура с индексами, соответствующими рассматриваемому сечению тракта двигателя.

Из рис. 1.1 видно, что во входном устройстве (общем для обоих контуров) в полете давление воздуха обычно незначительно повышается (от р_н до р_в) вследствие динамического сжатия. Во входном устройстве происходит также некоторое повышение температуры (от Т_н до Т_в) и уменьшение скорости (от с_н до с_в). В вентиляторе происходит увеличение давления воздуха (от р_в до р_вн), которое сопровождается повышением температуры (до Т_вн) и снижением скорости (до с_вн). После вентилятора происходит разделение воздушного потока. Воздушный поток, поступающий во внутренний контур,

проходит через компрессор этого контура, в результате чего его давление повышается и достигает максимального значения р_к, температура воздуха увеличивается до Т_к, а скорость уменьшается до с_к. В компрессоре, а также в вентиляторе происходит процесс преобразования механической энергии вращения ротора в энергию давления.

На участке между сечениями К —К и Г —Г, т.е. в камере сгорания к воздуху подводится энергия в виде тепла, выделяющегося при сгорании топлива. В результате температура рабочего тела значительно повышается и в сечении Г—Г достигает значения Т_г. Температура газов ограничивается жаропрочностью материалов, из которых изготовлены детали турбины.

Давление рабочего тела в камере сгорания незначительно снижается (до р_г) вследствие гидрав­лических потерь и подогрева, а скорость увеличивается (до с_г).

Из камеры сгорания газовый поток поступает в турбину, в которой происходит преобразование потенциальной энергии сжатого и нагретого газа в механическую работу, затрачиваемую на привод компрессора и вентилятора. В турбине происходит расширение газа: уменьшаются давление в несколько раз (до р_т) и температура (до Т_т). При этом в сопловых аппаратах турбины происходит увеличение абсолютной скорости, а в рабочих колесах (РК)—уменьшение. Скорость газа за турбиной с_т обычно значительно превышает скорость с_г.

В камере смешения поток горячих газов перемешивается с потоком воздуха, поступающим из наружного контура. На выходе из камеры смешения рабочее тело имеет параметры р_см, Т_см и с_см, которые являются промежуточными между значениями параметров потоков, поступающих из контуров. При проектировании двигателя стремятся обеспечить давление воздуха и газа перед камерой сме­шения близкими по величине. В этом случае давление в камере смешения практически остается постоянным.

Из камеры смешения газ поступает в выходное устройство, где происходит его дальнейшее расширение, сопровождающееся снижением давления и температуры и значительным увеличением скорости до значения, значительно превышающего скорость воздушного потока перед входом в дви­гатель. В сечении на срезе реактивного сопла газовый поток, выходящий из двигателя в атмосферу, имеет следующие параметры: р_с, Т_с и с_с.