1. ПРИНЦИП РАБОТЫ ТУРБОРЕАКТИВНОГО ДВИГАТЕЛЯ (ТРД)

1.1. Преимущества ТРД перед поршневой СУ

ТРД является двигателем прямой реакции, то есть он соче­ тает в себе тепловую машину и движитель. Это обуславливает следующие преимущества ТРД перед поршневой СУ:

-менее значительная сила тяги с ростом скорости полета;

-меньшие габариты и вес при одинаковой развиваемой мощности;

-отсутствие необходимости в специальном движителе (ВВ);

-возможность отбрасывать (пропускать через себя) боль­ шие массы воздуха при небольших габаритах;

-процесс горения непрерывный, что снимает ударные на­ грузки на элементы двигателя;

-отсутствие кривошипно-шатунного механизма (КШМ), что позволяет снизить механические потери;

-возможность точной балансировки ротора, позволяющая получать высокие частоты вращения ротора (/г), следовательно

-большую тягу /?.

1.2. Принцип создания тяги ТРД

Принцип создания тяги ТРД основан на изменении количе­ ства движения рабочего тела, проходящего по тракту двигателя. На входе в двигатель (сечение 0-0) (рис. 1.1) количество движе­ ния рабочего тела - M QV , на выходе (сечение с-с) - М гсс, где

М а и М у - секундные массовые расходы воздуха и газа через входное (0-0) и выходное (с-с) сечения ВРД соответственно.

( 1.1)

где М 7 - секундный массовый расход топлива; М 0отб - масса

воздуха, отбираемого в секунду на охлаждение узлов двиг ателя и другие цели.

При увеличении V до V = сс , величина тяги ТРД равна ну­

лю ( R = 0), и дальнейшее увеличение скорости полета стано­ вится невозможным.

1.3. Изменение параметров рабочего тела и превращения энергии по тракту ТРД

Состав ТРД:

-воздухозаборник (ВЗ);

-осевой компрессор (ОК);

-камера сгорания (КС);

-газовая турбина (ГТ);

-реактивное сопло (PC).

Рис. 1.1. Изменение параметров рабочего тела по тракту ТРД

В сечении н-н - невозмущенный воздушный поток (см. рис. 1.1).

Между сечениями н-вх - предварительное сжатие (тормо­ жение), выравнивание и стабилизация воздушного потока в рас­ ширяющемся канале ВЗ;

между сечениями вх-к - основное сжатие воздуха за счет подвода к нему механической работы от вращающихся рабочих лопаток компрессора;

между сечениями к-г - подвод тепла к рабочему телу за счет сжигания в воздухе горючего (керосин, топливный газ);

между сечениями г-т - расширение газа в ГТ и превраще­ ние части энтальпии в крутящий момент М на валу турбины,

передаваемый на вращение компрессора и привод дополнитель­ ных агрегатов;

между сечениями т-с - расширение газа в сопловом канале PC и превращение части энтальпии в кинетическую энергию ис­ текающей струи газа (создание реактивной тяги R ).

До сечения н-н (см. рис. 1.1) воздушный поток является невозмущенным. От сечения н-н до сечения вх-вх поток воздуха тормозится в диффузоре ВЗ, то есть скорость потока с умень­ шается, следовательно, уменьшается его кинетическая энергия

с2/ 2. Так как на этом отрезке пути к воздуху не подводится и от него не отводится энергия, то, в соответствии с законом сохра­ нения энергии, уменьшение кинетической энергии с2/ 2 приво­ дит к возрастанию энтальпии i потока. Увеличение энтальпии сопровождается ростом давления и температуры рабочего тела (воздуха).

От сечения вх-вх до сечения к-к к потоку воздуха подво­ дится механическая энергия от вращающихся лопаток ОК. Воз­ душный поток сжимается, следовательно, возрастает его давле­ ние и температура (энтальпия), но рост энтальпии, в основном, идет за счет подводимой механической работы и лишь частично за счет кинетической энергии самого потока, поэтому скорость потока с уменьшается незначительно.

Так как расход воздуха М а = const, а объем рабочего тела уменьшается за счет увеличения его плотности ( ТТ р ) при сжа­ тии, необходимо уменьшать площадь проходного сечения трак­ та ТРД ( si F ) для исключения значительного снижения скоро­ сти потока ( Мп-ТТ р- ф с- >1F - const).