12.ДВУХКОНТУРНЫЕ ТРД (ТРДД)

12.1.Схемы ТРДД и их основные параметры

12.1.1. Схемы ТРДД

ТРДД (рис. 12.1) имеет два контура: внутренний (1) и на­ ружный (2).

Рис. 12.1. Схема ТРДД со смешением потоков (ТРДДсм)

Вентилятор (КНД) сжимает и подает воздух в оба контура. Привод КНД возможен или от турбины низкого давления (ТНД), или через редуктор, от ротора высокого давления РВД.

КВД сжимает и подает воздух только во внутренний кон­ тур, который работает как обычный ТРД. Воздух из внешнего контура может смешиваться с газами внутреннего контура в ка­ мере смешения (КСм) за ГТ и разгоняться в общем PC, а может выходить отдельно, расширяясь в собственном кольцевом PC. Суммарный расход воздуха через двигатель определяется как:

ход воздуха через наружный контур.

Отношение между расходами воздуха в наружном и внут­ ренним контурах называется степенью двухконтурности ТРДД:

12.1.2.Классификация ТРДД по особенностям схемы

1.По количеству валов: одновальные, двухвальньГС, трехвальные.

2.По организации истечения газа: с раздельным выходом потоков, со смешением потоков.

3.По способу форсирования: без форсажной камеры (ФК),

сфорсажной камерой, с общей ФК, с раздельными ФК.

ТРДД занимает промежуточное место между ТРД и ТВД, совмещая достоинства обеих схем (большая удельная тяга и вы­ сокая экономичность).

Двухвальная схема оптимально сочетает газодинамические преимущества и надежность конструкции.

Трехвальная схема является наилучшей с точки зрения га­ зовой динамики и возможностей регулирования, но сложна кон­ структивно, следовательно, недостаточно надежна.

Схема с раздельным выходом потоков, как правило, приме­ няется при большой степени двухконтурности ( т > 4).

Схема со смешением потоков, как правило, применяется при т < 4 и позволяет снизить массу двигателя, облегчает ком­ поновку ТРДД внутри фюзеляжа и упрощает конструкцию ре­ версивного устройства (РУ). Однако при этом за счет камеры смешения увеличивается длина двигателя.

Схема без форсажной камеры применяется на дозвуко­ вых ЛА.

Схема с форсажной камерой и малой т применяется на всережимных ЛА.

12.2. Газодинамические преимущества ТРДД перед ТРД

Для сравнения возьмем два двигателя ТРД и ТРДД при ус­

М

где /// - — — - степень двухконтурности ТРДД,

K i

или

где <ут1, г/т2 - доля топлива, приходящаяся на один килограмм воздуха в одну секунду во внутреннем и наружном контурах соответственно.

Выразив из формулы (12.5) Яуа1 + Луд2ш = Яуд (1+ т ) и под­

ставив выражение в формулу (12.7), получим формулу для оп­ ределения удельного расхода топлива ТРДЦФ с ФК в наружном контуре:

Для определения тс*2опт получим первую производную от Яуд по Lk2:

Учитывая, что в действительности значение Т]2 =0,78...0,86, то оптимальное распределение Le между контурами достигается при условии: сс2 ~ (0,78...0,86)сс1, или (сс2/сс1)опт = 0,78...0,86.

Из формул для определения скорости истечения газа из со­ пел внутреннего и наружного контуров

видно, что температура газа на входе в сопло внутреннего контура больше соответствующей температуры на входе в сопло

наружного контура ( Т* > Т*2), поэтому для обеспечения равенст­

ва сс1 = сс2 ( LpC; = LPC2) необходимо, чтобы обеспечивалось усло­

вие р ’к2 > р*(лРС2 >л^С1), сле­

довательно, при оптимальном

значении < 2опт, (р*2/р*1)>1.

При увеличении л*2 бу-

дет расти отношение р*2/ р*

(рис. 12.2).

Рассмотрим систему уравнений

Из анализа упрощенной зависимости (12.22), не учиты­

ваемую в наружный контур, оценивают с помощью коэффици­ ента распределения энергии между контурами:

в ТРДДСМ, определяются при прочих равных условиях мини­ мальными потерями энергии при смешении потоков.

Минимальные потери в КСм достигаются при равенстве давлений во внутреннем и внешнем контурах на входе в КСм

(p i = р'.2) и равенстве скоростей на входе в камеру смешения

(с, —ск2).

12.4. Зависимость удельных параметров ТРДД (R д, ск )

от т их

12.4.1. Зависимости /?уд(т ), cR(m) при х0П1 и М = const

В ТРДД с раздельным выходом потоков при увеличении w

уменьшается сс1 =>i сс2 (из условия сс1 ~ сс2 )=>>I ХЯуд .

В ТРДДсм при увеличении т=> I Rya = i cQ- V (рис. 12.3). С физической точки зрения это объясняется тем, что при увели­ чении т (при Т* = const) возрастает доля рабочего тела (возду­

Уменьшение Лз происходит также при росте М полета вследствие увеличения р вх2. При некотором значении числа М снижение г\2 ПРИ увеличении гп, оказывается более интенсив­ ным чем рост Лтяг- В этом слУчае при дальнейшем увеличении

При увеличении Т* =>Т Le =>Т сс =>Т Rya. Чем больше зна­ чение m , тем менее заметно влияние Т* на сс , следовательно, на R , так как с увеличением m уменьшается доля Le, идущая на приращение скорости сс (рис. 12.5).

Характер зависимости сп(Г*) ТРДД аналогичен ТРД, но из-за меньшего влияния Т"г на сс , следовательно, на Л™ >

в ТРДД минимальный удельный расход топлива cRn)ill достигается при больших Т*ж (рис. 12.6).

Характер зависимости сй(Ея*) ТРДД аналогичен ТРД (рис. 12.7).

При увеличении Ея* до Е я* опт улучшается теплоисиоль-

зование энергии потока, что приводит к росту Г|с =>Т т)п =?> 4 сд . При увеличении m увеличивается Лп = t ile-ТТ Г1ТЯГ--Iг|2,