- •А.А. Григорьев
- •ОСНОВНЫЕ УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ
- •ВВЕДЕНИЕ
- •1. ПРИНЦИП РАБОТЫ ТУРБОРЕАКТИВНОГО ДВИГАТЕЛЯ (ТРД)
- •1.1. Преимущества ТРД перед поршневой СУ
- •1.2. Принцип создания тяги ТРД
- •1.3. Изменение параметров рабочего тела и превращения энергии по тракту ТРД
- •1.4. Основные параметры ТРД
- •2.2. Идеальный цикл ТРД
- •3. РЕАЛЬНЫЕ (ДЕЙСТВИТЕЛЬНЫЕ) ЦИКЛЫ ВРД
- •3.1. Процессы в действительном цикле
- •3.2. Работа действительного цикла ТРД
- •3.3. Эффективный КПД ТРД
- •3.4. Тяговый (полетный) КПД ТРД
- •3.5. Полный (экономический) КПД
- •Контрольные вопросы
- •Задачи
- •4. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ ОБ ОСЕВЫХ КОМПРЕССОРАХ
- •4.1. Назначение компрессоров и требования, предъявляемые к ним
- •4.2. Основные параметры ОК
- •4.3. Характеристики OK (ХК)
- •Контрольные вопросы
- •5.1. Назначение, классификация и требования к ВЗ ВРД
- •5.3. Дозвуковые воздухозаборники (ДВЗ)
- •5.4. Формы дозвуковых диффузоров
- •Контрольные вопросы
- •Задача
- •6. ПРОЦЕССЫ, ПРОТЕКАЮЩИЕ В ОСНОВНЫХ КАМЕРАХ СГОРАНИЯ (КС) ВРД
- •6.5. Топливные форсунки, применяемые в КС ВРД
- •6.6. Потери полного давления в КС
- •6.7. Эксплуатационные характеристики КС
- •Контрольные вопросы
- •7. ВЫХОДНЫЕ УСТРОЙСТВА (ВУ) ВРД
- •7.1. Назначение, состав и требования к ВУ ВРД
- •7.2. Реактивное сопло
- •Контрольные вопросы
- •ОСНОВЫ РАСЧЕТА ТРД
- •8.4. Понятие о свободной энергии ВРД
- •8.5. Основы газодинамического расчета ВРД
- •9.3. Влияние различных факторов на положение ЛСР
- •9.4. Особенности совместной работы ОК и ГТ на неустановившихся режимах
- •9.5. Номенклатура основных режимов работы ТРД
- •Задача
- •10. ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ТРД
- •10.1. Термодинамические основы регулирования ТРД
- •10.2. Типы характеристик ТРД и их назначение
- •10.3. Методы получения ЭХ
- •Контрольные вопросы
- •12. ДВУХКОНТУРНЫЕ ТРД (ТРДД)
- •12.1. Схемы ТРДД и их основные параметры
- •12.2. Газодинамические преимущества ТРДД перед ТРД
- •12.5. Особенности законов регулирования ТРДД
- •12.6. Особенности характеристик ТРДД
- •Контрольные вопросы
- •13. ТУРБОВАЛЬНЫЕ (ТВАД), ТУРБОВИНТОВЫЕ (ТВД)
- •13.1. Принцип действия ГВаД и ТВД
- •13.2. Схемы ТВД и ТВаД
- •13.3. Основные параметры ТВД
- •13.5. Совместная работа узлов ТВД
- •13.6. Дроссельные характеристики ТВД и ТВаД
- •13.7. Климатические характеристики ТВаД
- •13.8. Высотно-скоростные характеристики ТВД и ТВаД
- •Контрольные вопросы
- •14.2. Рабочий процесс в форсажных камерах
- •14.3. Понятие о неустойчивых режимах горения
- •14.4. Особенности эксплуатационных характеристик ТРДФ
- •Контрольные вопросы
- •БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
- •ГРИГОРЬЕВ Андрей Алексеевич
|
ЛСР |
(рис. |
9.2), постро |
||||
|
енная |
при |
условии |
я* = |
|||
|
= const, |
не |
изменяет |
своего |
|||
|
положения |
при |
изменении |
||||
|
режима полета ( М, И ) и ре |
||||||
|
жима работы двигателя |
( п ). |
|||||
|
При |
ПР |
или |
режимах |
|||
|
работы двигателя, соответст |
||||||
|
вующих |
условию |
я* = var |
||||
|
( FK? = var), величина А л/в |
||||||
Рис. 9.2. Линия совместной работы |
будет |
изменяться, |
и |
ЛСР |
|||
ОК, КС, ГТ |
будет |
изменять |
свое по |
||||
|
ложение. |
|
|
|
|
|
|
Изменение п* возможно, как следует из уравнения совме |
|||||||
стной работы ГТ и PC (9.3), при изменении |
FKp, FCA, |
q(kKp) |
(докритический режим работы PC), <?(лСА) (докритический перепад на СА).
9.3. Влияние различных факторов на положение ЛСР
9 3.1. Влияние изменения PL на положение ЛСР
Из |
уравнения |
(9.4) |
видно, |
что |
при условии |
/7СА = const |
|
и ПР |
п = const, |
уменьшение |
F |
приводит к |
снижению |
||
я* = |
-t |
Физически |
это |
объясняется тем, |
что при |
ТРт
iFKр =>1 Мг РС=4- ЛкрскрРкр =>Т р\ =>1 п т.
В результате уменьшения я * уменьшается |
LT < LK=>>L п => |
||
=> САУ Т М7 =>Т Т: п = пр. |
|
|
|
При |
дополнительном нагреве |
газа ( Т T l ) |
возрастает его |
удельный |
объем, следовательно, |
уменьшается |
MrCA=>iM B, |
рабочие точки (РТ) на ХК сместятся по напорным кривым в об
ласть меньших расходов, то есть ЛСР сместится к ГГУ и запас устойчивости ОК уменьшится АКу (см. рис. 9.2).
Увеличение FKp приведет к обратному эффекту.
9.3.2. Влияние изменения ^СА на положение ЛСР
При условии FKp = const и ПР: |
п = const с уменьшением |
||
FCA =>Т я^ =>Т Ц > LK=>Т п => САУ X М т=>>l Т* |
LT |
п . |
|
Уменьшение температуры газа |
1 Тг приводит к уменьше |
нию его удельного объема, следовательно, к росту М СА =>Т М а
РТ смещаются по напорным кривым в область с большими рас ходами q( \ вх), а ЛСР, в целом, отодвигается от ГГУ, что приво дит к увеличению ДКу (см. рис. 9.2).
|
В случае увеличения ^СА наблюдается обратный процесс. |
|||||||
|
Регулирование |
FcА, как правило, применяется только при |
||||||
доводке двигателя на стенде. |
|
|
|
|||||
|
|
9.3.3. |
Влияние изменения числа М полета |
|||||
|
|
|
|
|
на положение ЛСР |
|
|
|
|
Так как только при изменении я* ЛСР меняет свое поло |
|||||||
жение, а |
я* |
практически во всем диапазоне режимов работы |
||||||
двигателя и режимов полета зависит от Гкри FCA , то при усло |
||||||||
вии |
FK].= const |
и |
FCA = const |
изменение |
числа |
М полета |
||
нс |
влияет |
на |
положение |
ЛСР. |
При |
увеличении |
||
М |
п |
= |
П-= , РТ перемещается по ЛСР в область мень- |
|||||
|
|
V C T |
|
|
|
|
ших ппр, что приводит к снижению ДКу (рис. 9.3).
Однако при глубоком дросселировании ( Ф п =>Ф я * ) ТРД на малых М полета, когда n*v мала, уменьшение n*m =n*v Ф я*
может привести к уменьшению |
я* = X р */ р и ниже значения |
яс:кр вследствие уменьшения р * |
/?*. |
Рис. 9.3. Зависимость положения ЛСР от числа М полета
В этом случае PC переходит на докритический режим рабо ты, то есть скорость в критическом сечении становится меньше скр, следовательно, с/(ккр) < 1. При дальнейшем дросселирова
нии (1 pi = > iя*) будет уменьшаться q(XX ) из-за уменьше
ния скорости в критическом сечении, что вызовет уменьшение
^ к р ^ к -р ) при неизменных кр И ^СА ^СА^/^СА)
Рабочие точки начнут смещаться в область меньших <у(Аих), а ЛСР, в целом, в сторону ГГУ (см. рис. 9.3), что приве
дет к интенсивному снижению АКу .
При меньших М полета и, следовательно, меньших значе
ниях Ку => ЯдВ PC раньше выйдет на докритический режим ра
боты (при больших япр). Ответвление ЛСР начнется раньше
(при больших я*) (см. рис. 9.3).
Влиять на запас устойчивости ОК АК у можно не только
через смещение ЛСР, но и через смещение ГГУ Поворот лопаток НА позволяет изменять углы набегания
потока / на лопатки РК ОК и поддерживать их близкими к рас четным значениям.
В высоконапорных ОК при отклонении режима работы двигателя от расчетного режима происходит интенсивное изме нение углов i в противоположные стороны на первых и послед
них ступенях. |
ппр < нпр р увеличиваются |
Например: при уменьшении |
|
/ на первых ступенях и уменьшаются |
i на последних ступенях, |
следовательно, на первых ступенях ОК возможен нижний срыв «помпаж» из-за срыва потока со спинки РЛ, и на последних сту пенях уменьшение i ведет к снижению напорности ступеней, и при i i < О возможен срыв потока с корытца РЛ (верхний срыв).
Поэтому для повышения запаса устойчивости ОК лопатки НА первых ступеней необходимо повернуть «на прикрытие», а последних - «на открытие» (рис. 9.4).
Рис. 9.4. Влияние поворота лопаток НА на угол набегания потока на РЛ
|
При этом углы i |
на пер |
||||
|
вых ступенях уменьшаются, а |
|||||
|
на последних - возрастают до |
|||||
|
расчетных |
значений |
/*р, что |
|||
|
приводит к увеличению запаса |
|||||
|
устойчивости |
компрессора |
||||
|
ДА'у, |
Г.ГУ |
смещается |
влево |
||
|
(рис. 9.5). Вследствие восста |
|||||
|
новления |
расчетного |
обтека |
|||
Рис. 9.5. Влияние поворота |
ния РЛ |
( i = i |
) возрастает \ , |
|||
и ЛСР |
согласно уравнению |
|||||
лопаток НА на ДК у |
||||||
ЛСР (9.18) смещается вниз (см. |
||||||
|
||||||
|
рис. 9.5). |
|
|
|
Уменьшение / на первых ступенях ОК приводит к сниже нию их напорности, следовательно, к уменьшению расхода воз духа ( i г/(,\вх). Напорные кривые смещаются в область с меньшими расходами воздуха (см. рис. 9.5).
9.3.5. Влияние перепуска воздуха на положение ЛСР
Этот вид регулирования ОК применяется при работе двига теля на пониженных частотах вращения п при высоких М поле
та ( Т Г*х) и при запуске двигателя. Открытие окон перепуска, закрытых металлической лентой или клапанами, осуществляет ся автоматически на опасных режимах работы двигателя. При уменьшении лг,р</1прр углы набегания потока i на РЛ передних
ступеней ОК возрастают и а на РЛ последних ступеней умень шаются. Открытие окон перепуска в средней части корпуса ОК приводит к увеличению расхода воздуха М в на передних сту пенях, при этом увеличивается осевая составляющая скорости
са и уменьшению Л/в на последних ступенях, при этом уменьшается са =>Т i (рис. 9.6).
Рис. 9.6. Влияние перепуска воздуха в ОК на углы набегания потока на РЛ
При уменьшении |
п |
и увеличении |
7’*х(Тм)=> |
=>!i п = — рабочая точка быстро движется по ЛСР
Рк ,
всторону малых значений ипр , при этом резко уменьшается за пас устойчивости ОК ДКу.
Открытие перепуска воздуха приводит к приближению уг лов / на передних и последних ступенях к их расчетным значе
ниям /р |
(см. рис. 9.6), следовательно, растет АК у, ГГУ смеща |
|||||
ется влево (9.7). |
|
|
|
|
||
Увеличение КПД ОК г\*к |
|
|||||
приводит к |
смещению |
ЛСР |
|
|||
вправо |
согласно |
уравнению |
|
|||
(9.18) (см. рис. 9.7). Вследст |
|
|||||
вие увеличения расхода через |
|
|||||
первые |
ступени |
возрастает |
|
|||
приведенный расход |
воздуха |
|
||||
</(А.|1Х). |
напорные |
кривые |
|
|||
смещаются |
в область |
боль |
|
|||
ших расходов (см. рис. 9.7). |
|
|||||
Запуск ГТД и вывод его |
|
|||||
на повышенные частоты вра |
Рис. 9.7. Влияние перепуска |
|||||
щения |
(Т п) |
осуществляется |
воздуха в ОК на ДК у |
при открытых окнах перепус