Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное агенство по образованию
ИРКУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
В.А. Одареев
Выбор параметров и термодинамический расчет авиационных газотурбинных двигателей
Учебное пособие для курсового и дипломного проектирования
Иркутск 2011
Содержание
ВВЕДЕНИЕ 5
Глава 1 6
Выбор параметров РАБОЧЕГО ПРОЦЕССА 6
В ЭЛЕМЕНТАХ ГАЗОВОЗДУШНОГО ТРАКТА ГТД 6
1.1. Входной воздухозаборник 6
1.2. Компрессор 7
1.3. Камера сгорания 9
1.4. Турбина 12
1.5. Камера смешения и переходные каналы 14
1.6. Выходное сопло 15
Глава 2 18
Термодинамический расчёт ТРД 18
2.2. Расчёт ТРД по исходным параметрам 20
2.3. Расчёт основных параметров двигателя 26
2.4. Предварительная оценка диаметральных размеров сечений двигателя 28
2.5. Расчёт числа оборотов ротора ТРД 30
2.6. Особенности расчёта двухвального ТРД 31
Глава 3 32
Термодинамический расчёт ТРДФ 32
3.1. Способы форсирования тяги 32
3.2. Предварительная оценка и выбор основных параметров проектируемого ТРДФ 33
3.3. Расчёт ТРДФ по исходным параметрам 35
3.4. Расчёт основных параметров двигателя 36
3.5. Предварительная оценка диаметральных размеров сечений двигателя 37
Глава 4 37
Термодинамический расчёт ТВД 37
4.1. Особенности расчёта параметров ТВД 37
4.2. Предварительные расчёты ТВД 38
4.3. Расчёт ТВД по исходным параметрам 39
4.4. Оценка основных данных двигателя 41
Глава 5 42
Термодинамический расчёт ДТРД 42
I. Расчёт ДТРД с раздельными нерегулируемыми соплами наружного и внутреннего контуров 43
Предварительные расчёты ДТРД 43
Расчёт ДТРД по исходным параметрам 44
II. Расчёт ДТРД с камерой смешения и общим реактивным соплом 52
Предварительные расчёты ДТРД с камерой смешения 52
Расчёт ДТРД с камерой смешения по исходным параметрам 53
Определение основных данных двигателя 54
Предварительная оценка диаметральных размеров характерных сечений двигателя 54
Глава 6 55
Термодинамический расчёт ДТРДФ 55
I. Расчёт ДТРДФ с форсажной камерой в наружном контуре 55
Предварительный расчёт ДТРДФ 56
Расчёт ДТРДФ по исходным параметрам 57
Определение основных данных двигателя 58
II. Расчёт ДТРДФ с форсажной камерой после смешения потоков контуров 59
Расчёт по исходным параметрам 60
Определение основных данных двигателя 61
Приложение 1 63
Приложение 2 64
Приложение 3 65
Приложение 4 66
Приложение 5 67
Приложение 6 70
Приложение 7 74
Перевод размерностей при разном выборе основных величин 78
Литература 78
Условные обозначения
ГТД |
–газотурбинный двигатель; |
ТРД |
–турбореактивный двигатель; |
ТРДФ |
–турбореактивный двигатель с форсажной камерой; |
ТВД |
–турбовинтовой двигатель; |
ДТРД |
–двухконтурный ТРД; |
ДТРДФ |
–двухконтурный ТРД с форсажной камерой; |
|
–реактивная тяга ГТД, (Дан); |
|
–удельный расход топлива, отнесенный к тяге, (кг/Дан·час); к мощности, (кг/кВт·час); |
|
–мощность, (кВт); |
|
–степень двухконтурности ДТРД; |
|
–секундный расход воздуха через двигатель, (кг/сек); |
|
–секундный расход воздуха через внутренний контур, (кг/сек); |
|
–секундный расход воздуха через наружный контур, (кг/сек); |
|
–коэффициент восстановления тепла; |
|
–степень подогрева газа в форсажной камере; |
|
–число
|
|
–коэффициент, учитывающий утечку воздуха через лабиринтные уплотнения и отбор его на охлаждение двигателя; |
в сечении 4-4. Для ТРД
;
для вертолетных ТВД
;
для самолетных ТВД
.
Принятые значения
позволяют получить скорость
в интервале 200÷300 м/сек. При степени
повышения давления в компрессоре для
стендового режима
можно принимать большие значения для
получения приемлемых размеров лопаток
последних ступеней турбины;
–коэффициент,
учитывающий массу топлива, введенного
в двигатель;
|
–коэффициенть избытка воздуха; |
|
–количество топлива, подводимого на 1 кг воздуха в камеру сгорания; |
|
–количество топлива, подводимого на 1 кг газов, входящих в форсажную камеру; |
|
–коэффициент, учитывающий мощность турбины, расходуемую на привод агрегатов; |
|
–местная скорость звука, (м/сек); |
|
–осевая скорость
воздуха в сечении 1-1, для маломощных
ГТД
|
|
–осевая скорость воздуха в сечении 2-2; |
|
–осевая скорость воздуха на выходе из компрессора наружного контура ДТРД; |
|
–осевая скорость газов в сечении 3-3 двигателя; |
|
–средняя
теплоемкость воздуха при
|
|
–средняя
теплоемкость газа при
и соответствующем
|
|
–коэффициент скорости; |
|
–газодинамические функции |
м/сек
м/сек. При наличии первой сверхзвуковой
ступени компрессора
может
достигать 220 м/сек.;
м/сек
м/сек
м/сек
в интервале температур
,
(ккал/кг·град); (Дж/кг·град);
в интервале температур
,
(ккал/кг·град); (Дж/кг·град);
Средняя теплоемкость
и среднее значение показателя адиабаты
в интервале температур
определяем как значение истинной
теплоемкости и показателя адиабаты для
средней температуры
при соответствующем
(приложения 2 и 3).
|
–степень повышения давления во входном устройстве двигателя без учета потерь; |
|
–степень
повышения давления в компрессоре,
|
|
–степень повышения давления в компрессоре первого каскада; |
|
–степень повышения давления в компрессоре второго каскада; |
|
–степень
повышения давления в компрессоре
внутреннего
контура ДТРД,
|
|
–степень повышения давления в компрессоре наружного контура; |
|
–суммарная
степень повышения давления в двигателе
без учета потерь,
|
|
–степень расширения газа в тербине; |
|
–степень степень расширения газа в реактивном сопле. |
при
;
;
;
