Лекция № 27 « Двухконтурные турбореактивные двигатели (трдд)»

Двухконтурные турбореактивные двигатели (ТРДД), в котором передача энергии дополнительному количеству газа осуществляется с помощью специальной турбины, вращающей низконапорный компрессор (вентилятор), установленный в кольцевом канале (наружном контуре), охватывающем внутренний контур.

Схемы ТРДД.

ТРДД различаются расположением компрессора наружного контура, числом валом, устройством выходной системы, наличием и расположением форсажной камеры, наличием редуктора, изменяющего соотношение частот вращения турбины и компрессора.

Параметры ТРДД.

Распределение воздуха по контурам характеризуется степенью двухконтурности .

Рабочий процесс во внутреннем контуре до расширения в турбине протекает так же , как и в ТРД. Но в отличие от ТРД часть энергии этого контура передается наружному контуру, т.е. мощность турбины расходуется на сжатие воздуха во внутреннем контуре (мощность ) и наружном контуре (мощность ).

Оптимальное распределение работы цикла между контурами ТРДД.

Работа внутреннего контура, который можно рассматривать как газогенератор, характеризуется степенью повышения давления в контуре и температурой газа перед турбиной ,

где ,

Работа, передаваемая во внешний контур, характеризуется степенью повышения давления в этом контуре , где .

Влияние параметров рабочего процесса и ступени двухконтурности на удельные параметры ТРДД.

Для анализа влияния параметров процесса (суммарной степени повышения давления воздуха во внутреннем контуре, температуры газа перед турбиной и степени двухконтурности m) на удельные параметры (удельную тягу и удельный расход топлива) ТРДД с раздельными контурами при оптимальном значении воспользуемся формулами для удельной тяги

и удельного расхода топлива

.

С дальнейшим увеличением удельная тяга уменьшается до нуля из – за снижения работы цикла .

С увеличением температуры газа удельная тяга ТРДД резко возрастает, вследствие роста работы цикла .

Уменьшение приводит к росту удельного расхода топлива.

Особенности характеристик ТРДД.

1) Дроссельная характеристика.

Частота вращения изменяется в результате увеличения или уменьшения количества топлива, подаваемого в двигатель РУД.

2) Скоростная характеристика

Рост скорости полета приводит к увеличению степени двухконтурности.

3) Высотная характеристика

С увеличением высоты полета уменьшается давление и плотность атмосферного воздуха, следовательно, снижаются расходы воздуха (газа) через контуры, на быстрее падает расход воздуха через наружный контур, так как там медленней возрастает степень повышения давления вентилятора, следовательно, степень двухконтурности с высотой полета снижается.

Лекция № 28 «Турбовинтовые двигатели»

Турбовинтовым двигателем называют газотурбинный двигатель, в котором газовая турбина служит для привода компрессора и воздушного винта.

Основными элементами ТВД являются:

1. Входное устройство.

2. Компрессор.

3. Камера сгорания.

4. Турбина.

5. Реактивное сопло.

6. Воздушный винт.

Принцип работы ТВД

На входном устройстве осуществляется торможение потока воздуха, сопровождаемое ростом давления. Дальнейшее повышения давления осуществляется в компрессоре. В камере сгорания к воздуху подводится тепло за счет сжигания топлива.

В турбине газы, расширяясь, производят работу, которая передается на компрессор и воздушный винт. Дальнейшее расширение газов осуществляется в реактивном сопле.

Основные параметры ТВД

Работа ТВД характеризуется абсолютными параметрами:

Эффективной мощностью ТВД называют мощность, развиваемую на валу винта.

Тяга, развиваемая ТВД, складывается из тяги винта и реактивной тяги, т.е.

Удельным эффективным расходом топлива называют часовой расход топлива ТВД, отнесенный к эффективной мощности

.

Коэффициенты полезного действия ТВД различают: эффективный тяговый и общий КПД

Зависимость удельной мощности и экономичности ТВД от параметров рабочего процесса.

1. Зависимость и от степени повышения давления

С увеличением удельная мощность растет, достигает максимума при оптимальной степени повышения давления , а затем уменьшается до нуля.

При и , когда удельная мощность обращается в нуль, а остается конечной величиной, стремится к бесконечности.

2. Зависимость и от температуры газа перед турбиной

С ростом увеличивается работоспособность газа, работа цикла и удельная мощность двигателя.

Характеристики ТВД.

Характеристиками ТВД называются зависимости эквивалентной мощности или суммарной тяги двигателя и его удельного расхода топлива от режима работы двигателя, скорости и высоты полета самолета.

Дроссельные характеристики показывают зависимость , и от частоты вращения при постоянных скорости и высоты полета. Дросселирование двигателя приводит к уменьшению и и росту . При уменьшении n уменьшается расход воздуха через двигатель. Кроме этого, связанное с уменьшением n снижение повышения давления и температуры газа перед турбиной приводит к уменьшению удельной мощности .

Скоростной характеристикой называется зависимость , и от скорости полета при данных высоте полета, частота вращения и температуре газа перед турбиной.

Рост скорости полета приводит к уменьшению суммарной степени повышения давления и расход воздуха через двигатель, что ведет к росту перепад давлений на турбине вследствие того, что давление перед турбиной растет, а за турбиной остается постоянным. Таким образом, рост скорости полета приводит к увеличению работы, развиваемой 1 кг газа на турбине

Высотной характеристикой называют зависимость эквивалентной мощности, суммарной тяги и удельного расхода топлива от высоты полета на данной скорости при постоянных частоте вращения ротора и температуре газа перед турбиной.