2.3. Подобие течений в компрессорах и их характеристики

2.19. Вентилятор ТРДД работает в условиях полета при М_Н = 0,9 на высоте Н = 11 км с частотой вращения n = 10000 об/мин. С какой частотой вращения надо испытать его на стенде при температуре воздуха в атмосфере + 20 ^оС, чтобы получить режим работы, подобный полетному?

2.20. Поворот лопаток направляющих аппаратов группы первых ступеней компрессора ТРД осуществляется в зависимости от изменения приведенной частоты вращения. Определить, при каком числе М полета на высоте Н = 11 км при работе компрессора с максимальной частотой вращения 6640 об/мин направляющие аппараты займут то же положение, что и при работе на земле в стандартных атмосферных условиях с  7100 об/мин?

2.21. При каком числе М полета на высоте 11 км приведенная частота вращения КНД будет такой же, как и на старте в САУ, если физическая частота его вращения не изменится?

2.22. Расход воздуха через компрессор ТРД на стенде в САУ равен  100 кг/с. Каков будет расход воздуха у того же двигателя в полете на высоте 5 км со скоростью, соответствующей  0,8, если режим работы компрессора остался подобным? Значение в полете и на стенде, соответственно, равны 0,96 и 1,0.

Рис. 2.3. Характеристика регулируемого компрессора ТРД

2.23.  В стандартных атмосферных условиях на стенде комп­рессор имеет степень повышения давления  14. Опреде­лить степень повышения давления этого компрессора в услови­ях полета на высоте 11 км со скоростью, соответствующей М_Н =2,3, если при этом КПД компрессора и работа, затрачиваемая на его вращение, остаются такими же, как и на стенде.

2.24. Характеристика компрессора ТРД с нанесенной на ней рабочей линией изображена на рис. 2.3. Его расчетному режиму при работе компрессора с частотой вращения  100% в САУ соответствует на этой характеристике точка р. Определить степень повышения давления, КПД, запас устойчивости и расход воздуха у этого компрессора в условиях полета на высоте 11 км при 2,05, если частота вращения при этом не изменилась, 0,90, а площадь входа в компрессор 0,5 м².

2.25. Компрессор ТРД, характеристика которого с рабочей линией

изображена на рис. 2.6, при работе на взлете (Н = 0, М = 0) в стандартных атмосферных условиях имеет  14 и расход воздуха 100 кг/с.

Какие значения КПД, запаса устойчивости и расхода воздуха будет иметь этот компрессор на взлетном режиме летом при +30 °С и 730 мм рт.ст., если частота вращения ротора двигателя и значение при этом будут такими же, как и при взлете в САУ?

3. Газовые турбины гтд

Если в условиях задачи не указаны значения показателя адиабаты и газовой постоянной продуктов сгорания, используемых в газовой турбине, то ее решение следует выполнять при 1,30 и 287,6 Дж/(кгК), что соответствует  1246 Дж/(кгК).

3.1. Определить работу на окружности колеса сту­пени турбины, если 700 м/с, 20°, 500 м/с, а выход газа из ступени – осевой.

3.2. Определить работу ступени турбины, если 600 м/с, 340 м/с, а действительные теплоперепады в сопловом ап­парате и рабочем колесе одинаковы.

Рис. 3.1. Схема ступени газовой турбины и обозначения сечений её проточной части	Рис. 3.2. Треугольник скоростей ступени газовой турбины

3.3. Определить направление вектора относительной скорости газа на входе в рабочее колесо ступени турбины и число , если 20^о, 0,65 и 0,95.

3.4. Определить полную температуру и полное давление газа на выходе из ступени турбины , если 1650 К; 2,0 МПа; 0,88; а работа на валу ступени турбины 380 кДж/кг.

Рис. 3.3. Схема многоступенчатой турбины и обозначения сечений её проточной части

3.5. При испытании одноступенчатой свободной турбины ТВаД измерены следующие пара­метры газового потока:  1250 К; 0,3 МПа;  1015 К; 0,1 МПа, 0,35. Определить работу на валу турбины , КПД и мощностной КПД .

3.6. Определить значения работ на валах одноступенчатых ТВД и ТНД двухконтурного ТРД, имеющих одинаковые коэффициенты нагрузки 1,65, если ТВД имеет окружную скорость на среднем диа­метре 400 м/с, а ТНД  325 м/с.

3.7. Определить потребное число ступеней в турбине, развивающей мощность 58000 кВт при расходе газа 100 кг/с, если на ее среднем диаметре 350 м/с, а 1,6.

3.8. Определить число ступеней турбины привода вентилятора ТРДД с большой степенью двухконтурности и распределить ее суммарную работу 280 кДж/кг между ступенями, если коэффициент нагрузки у последней ступени равен 1,6, а у остальных ступеней =1,8. Турбина выполнена с постоянным средним диаметром и имеет на нем окружную скорость 200 м/с.

3.9. Определить высоту лопатки в выходном сечении соплового аппарата при следующих параметрах газового потока на входе в ступень: 2,2 МПа; 1550 К; 20°;  1,15 МПа; если коэффициент сохранения полного давления в сопловом аппарате 0,99; расход газа 60 кг/с, а средний диа­метр проточной части 600 мм.

3.10. Определить высоту лопатки на выходе из ступени в условиях предыдущей задачи, если 2,5; 0,9; 0,4; выход из ступеней осевой, а ступень спрофилирована при условии .

3.11. Определить температуру газа на передней кромке рабочей лопатки ступени турбины , если 1600 К; 730 м/с; 20° и 500 м/с.

3.12. Определить относительное изменение расхода газа через турбину при увеличении частоты ее вращения на 20%, если известно, что давление перед турбиной при этом повысилось на 40%, а режим работы турбины остался подобным исходному.