- •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
довательно, возрастает <7(Хвх), и ЛСР удалится от ГГУ (сместится в область больших расходов), увеличится АКу
(рис. J3.9).
ТВаД со свободной турбиной
Так как СТ не связана механически с валом турбокомпрес сора, то изменение лст при изменении нагрузки на ее валу
( stT фнв) практически не влияет на работу турбокомпрессора. То есть закономерности совместной работы (СР) узлов ТВаД со СТ при неизменных внешних условиях ( М, Н ) аналогичны за кономерностям СР узлов ТРД с одним РФ - М т( FKn = const).
Строго говоря, при изменении пст изменяется КПД СТ г£т , следовательно, изменяются Ne и се ТВаД. Также изменя ется пропускная способность #(А,саст) СТ, что приводит к из менению расхода воздуха М в и, следовательно, изменению по ложения ЛСР. Однако, влияние фнв незначительно.
Вывод: ТВаД со СТ является менее гибким объектом управления, чем одновальный ТВД или ТРД с регулируемым PC ( FKp = var).
Преимущества ТВаД со СТ:
- »ст выбирается на (30.. .40) % ниже, чем птк , что позво ляет уменьшить массу редуктора;
-облегченный запуск двигателя.
13.6.Дроссельные характеристики ТВД и ТВаД
13.6.1. ДХ одновального ТВД
Обычно у одновального ТВД дросселирование (снижение мощности) осуществляется при п = const, то есть уменьшением
М т =>i Т* =>•I NT с одновременным уменьшением шага ВВ
ф„. следовательно, уменьшением Z Nn0Tp . При этом сохраняется
равенство: /VTlm.„ = NnoTp ( п = const).
В данном случае удобно представить ДХ в виде зависимостей: /Ve(A/T) и ct (MT)
(рис. 13.10).
Уменьшение М т при
п =const, М = const, Н = const обеспечивает сохранение п ) ~
п
— т = - const
Рис. 13.10. ДХ одновального |
У 1 а х |
уменьшается ilrCA => напорной кривой ( п
(рис. 13.11).
Снижение Т* и тс* приводит к уменьшению Lmi =>i Ne, снижению NH и росту сс, вследствие снижения эффективного КПД Ле
Такой |
способ дросселирования удобен тем, что при |
п = const |
резко возрастает приемистость, так как для увели |
чения Nc не надо раскручивать ротор, и время выхода на режим ^стах определяется только быстродействием топливной авто
матики (темпом |
Т М т ) и скоростью |
поворота |
лопастей |
вин- |
||||
та ( Т <рв). |
|
|
|
|
|
|
|
|
Другой возможный |
способ дросселирования |
- |
при |
|||||
Т\ - const. |
|
|
|
|
|
|
|
|
При М т= const увеличивают срв =><1п |
При таком способе |
|||||||
дросселирования |
РТ |
движется по |
лучу |
- |
Д = const |
(см. |
||
рис. 13.11) и быстро достигает ГГУ |
|
|
|
|
|
|||
При таком способе дросселрфования снижается ДK w и ухуд |
||||||||
шается приемистость |
из-за |
необходимости |
раскрутки |
ротора |
с «затяжеленным» ВВ при переходе на повышенные режимы работы.
Между рассмотренными предельными программами дрос селирования (ПД) существует множество промежуточных ПД (см. рис. 13.11).
Оптимальной будет такая ПД, при которой заданной степе ни дросселирования будет соответствовать cemin.
Дросселирование при |
п = const |
не всегда реализуемо из-за |
||||
необходимости большого диапазона изменения |
фв, кроме того, |
|||||
при А7МГ = птхх снижается |
ресурс двигателя и |
резко возраста |
||||
ет се , |
Поэтому чаще |
применяется |
дросселирование при |
|||
комбинированных ПР (КПР) (см. рис. 13.11, 13.12). |
||||||
1 |
Уменьшение |
Гг*(^А/т) при |
п - |
const, |
следовательно, |
|
уменьшается (р0 до (ротш |
|
|
|
|
||
2. Уменьшение |
Г*(Х А/.г) и п при (pBinin = const. |
У одновальных ТВД на режимах глубокого дросселирова ния, из-за неблагоприятного перераспределения работы между ступенями многоступенчатой ГТ (недогрузка последних ступе ней) резко снижается КПД ГТ г\т, возрастает закрутка потока на
выходе из ГТ, следовательно, растут потери в PC, что ведет к резкому росту ге . Двухвальные схемы ТВД позволяют час тично устранить этот недостаток.
13.6.2. Дроссельные характеристики ТВаД со СТ
ДХ ТВаД со СТ качественно похожи на ДХ ТРД, только вместо зависимости R(n) рассматривается Ne(n) - зависимость мощности на валу свободной (силовой) турбины от п турбо компрессора при пст= const
(рис. 13.13).
Снижение Ne является следствием уменьшения 71* и я*, следовательно, умень шения N ya ( LM), а также уменьшения А/в.
Вся Le расходуется на
привод СТ: И Л^е.тВаД =
Рис. 13. J 3. Дроссельные характери
стики ТВаД |
= мя =1 Ц , - 1 м л1)м. |
|
Рост ct при дросселировании обусловлен снижением Г|е
вследствие ухудшения теплоиспользования в двигателе из-за уменьшения температуры Т* и я* (рост потерь тепла с выхо дящими газами).
На снижение экономичности ТВаД также влияет уменьше
ние Г)к и Г)ст =>i |
(ПРИ пст = const). |
||||
ДХ |
ТВаД |
могут |
быть |
||
представлены |
в виде зависи |
||||
мости ce(/Ve) (рис. 13.14). |
|||||
Нижняя |
граница |
отно |
|||
сится к двигателям с более |
|||||
высокими |
7'|';'р |
и |
я* р. У таких |
||
двигателей ухудшение эконо |
|||||
мичности |
( Т се) |
при умень |
|||
шении |
/Ve |
происходит |
мед |
леннее.
Это объясняется тем, что
Рис. 13.14. Зависимость c e ( N e )
при увеличении Т* и я*р растет 1) е как на расчетных, так и на дроссельных режимах.
Кроме того двигатели с более высокой Г*р менее чувствитель
ны к снижению Г|" и Г|^.т при дросселировании.
Вывод: Для улучшения экономичности ТВаД на номиналь ных и крейсерских режимах (0,6...0,75)УУе , необходимо увели
чивать Г*,, и л кр.
Незначительное повышение экономичности ТВаД на дрос сельных режимах возможно снижением п„ за счет увеличения нагрузки на валу СТ при дросселировании. В этом случае РТ на характеристике СТ перемещается в зону максимальных Г)ст,
то есть снижение суммарного КПД ГГ ЕЛт ='Пт.кг1ст за‘ медляется.