2.Условия оптимального распределения эффективной ра­ боты между контурами в ТРДЦ и ТРДЦСМ.

3.Зависимости удельной тяги и удельного расхода топлива от степени двухконтурности ТРДЦ ш и коэффициента распре­ деления энергии х .

4.Особенности дроссельных характеристик ТРДЦ по срав­ нению с ТРД

5.Сделать сравнительный анализ скоростных характери­ стик ТРД и ТРДД при условии равенства параметров рабочего процесса и суммарного расхода воздуха через двигатель.

6.Проанализировать изменение протекания зависимости

/?(М) при увеличении степени двухконтурности ТРДД.

13.ТУРБОВАЛЬНЫЕ (ТВАД), ТУРБОВИНТОВЫЕ (ТВД)

ИВСПОМОГАТЕЛЬНЫЕ ГТД

13.1.Принцип действия ГВаД и ТВД

УТВаД, в отличии от ТРД, эффективная (полезная) работа цикла L, превращается в механическую работу (эффективную

мощность iVe) на валу свободной (силовой) турбины (СТ) и может быть использована для привода воздушного винта (ВВ) самолета, несущего винта (НВ) вертолета, наземных и водных транспортных средств, электрогенераторов, компрессоров и др.

У ТВД, являющихся разновидностью ТВаД, Le распреде­

ляется между избыточной мощностью получаемой на валу ГТ турбокомпрессора и реактивной тягой. Причем доля реактивной тяги мала (до 10 % от суммарной тяги ТВД).

У ТВД избыточная мощность, получаемая на валу ГТ, ис­ пользуется для вращения воздушного винта (ВВ). Фактически, ТВД является гипертрофированным ТРДД, у которого КПД (вентилятор) за счет значительного увеличения т и устранения внешнего корпуса наружного контура трансформировался в ВВ, при этом на его привод расходуется (90... 100) % от Lt .

Экономичность ТВД, следовательно, выше, а максимально возможная скорость полета Vmax - ниже, чем у ТРДД и находит­ ся в зоне экономичной работы ВВ - (500.. .700) км/ч.

ТВД удачно сочетает в себе экономические преимущества создания тяги воздушным винтом при взлете и на малых скоро­ стях полета, достаточно простую систему регулирования ВВ путем изменения угла установки лопастей (шага винта) и низ­ кую удельную массу (высокую удельную мощность

Л^е / т дв) ГТД.

13.2. Схемы ТВД и ТВаД

ТВД и ГВаД но особенностям конструктивных схем под­ разделяются на:

I. Одновальные ТВД (рис. 13.1).

2.Двухвальные ТВД (см. рис. 13.1).

3.ТВД со свободной (силовой) турбиной (СТ) (рис. 13.2).

4.ТВаД со свободной (силовой) турбиной (рис. 13.3).

13.2.1.Преимущества и недостатки одновальных ТВД

Преимущества:

- простота конструкции; малый удельный вес.

Недостатки:

- влияние изменения нагрузки (шага) ВВ на работу турбо­ компрессора;

- большая потребная мощность стартера при запуске ТВД (необходимо раскручивать ротор с редуктором и ВВ);

- малый запас устойчивости компрессора ДКу на нерасчет­

ных режимах.

При высоких значениях расчетных 7Г*р турбокомпрессор

ТВД может быть выполнен по двухвальной схеме.

13.2.2. Преимущества и недостатки ТВД и ТВаД со свободной турбиной

Преимущества:

- меньшие масса и габариты редуктора, так как СТ может быть рассчитана на / 7 С Т <птк (обычно пст ~0,6нтк );

-облегченный запуск и меньшая масса стартера;

-лучшая приемистость;

-слабое влияние изменения внешней нагрузки на валу СТ на работу турбокомпрессора.

Недостаток:

-более сложная конструкция.

13.2.3.Особенности конструкции ТВаД со свободной турбиной

Наиболее распространенная схема ТВаД - это схема со свободной (силовой) турбиной (см. рис. 13.3). Вал СТ не свя-

зан механически с валом турбокомпрессора и практически нс влияет на его работу при запуске ТВаД, и изменении нагруз­ ки на валу СТ.

При высоких значениях расчетных я*р турбокомпрессор

ТВаД может быть выполнен по двухвальной схеме.

В ТВаД, особенно вертолетных ГТД, необходимо значи­ тельно понижать частоту вращения вала двигателя для привода потребителей (ВВ, НВ), передавать большие мощности, поэтому понижающий редуктор имеет значительную массу и габариты, которые снижаются с применением СТ, вращающейся с часто­ той пст < птк.

Необходимость применения тяжелых редукторов является общим недостатком ТВД и ТВаД.

В ТВаД применяются дозвуковые сужающиеся ВЗ с боль­ шим радиусом закругления передних кромок. Для исключения попадания в двигатель посторонних предметов ВЗ защищают

спомощью сеток. Вертолетные ГТД от песка и пыли защищают

спомощью центробежных пылеотделителей.

Компрессоры мощных ТВаД не имеют существенных от­ личий то ОК ТРД. В маломощных ТВаД иногда используют комбинированные компрессоры, состоящие из нескольких осе­ вых и центробежной ступеней, или центробежные компрессо­ ры (ЦБК).

Применение на вспомога­ тельных ГТД комбинирован­ ных или центробежных ком­ прессоров, особенно в сочета­ нии с противоточной КС, позволяет значительно умень­ шить длину двигателя при со-

Рис. 13.4. ТВаД с радиальной КС хранении приемлемых эксплуатационных характеристик.

КС ТВаД существенно не отличаются от КС ТРД, хотя ино­ гда применяются противоточные или радиальные (рис. 13.4), как правило, кольцевые КС.

Это позволяет снизить скорости в КС и уменьшить их дли­ ну за счет увеличения диаметра КС.