- •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
При дальнейшем росте Т пйа >я^рт =>1£^РДФ Г)^РЛФ
Таким образом, у ТРДФ, в отличие от ТРД, Г|М|>тах достига
ется при степени повышения давления 7i*nT, значение которой можно рассчитать.
3.РЕАЛЬНЫЕ (ДЕЙСТВИТЕЛЬНЫЕ) ЦИКЛЫ ВРД
3.1.Процессы в действительном цикле
Вдействительном цикле ВРД:
-все процессы сопровождаются потерями энергии;
-физические свойства рабочего тела, характеризуемые па
раметрами к , с р, R , изменяются при изменении температуры
в процессах сжатия-расши рения и подвода тепла, а также при изменении хи мического состава газа в КС.
При сжатии воздуха в реальном ВЗ процесс по вышения давления - политропный (рис, 3.1). То есть из-за наличия гидравличе ского сопротивления (трения воздуха об сгенки ВЗ) тем
пература возрастает от Т*хад
до Т*х п, следовательно, возрастает энтропия. Для сжатия более
нагретого газа до давления |
необходимо затратить большую |
|
работу Ч,ол = |
+ ALmm , где |
|
|
|
/.—I |
|
к ^ |
Рвх Y ~ |
|
RT,: |
(3.1) |
|
£*> = W -1 |
Ро |
|
|
|
|
( * |
> |
LМОЛ \ К |
V |
r o* |
i - |
РйХ |
(3-2) |
U - |
1) |
|
|
кР 'о, |
|
Показатель политропы |
п |
зависит |
от температуры газа |
||
п всегда п > к (для ВЗ ВРД п ~ 1,5... 1,53).
Помимо того, что необходима дополнительная работа для сжатия более нагретого, при преодолении гидравлического со противления газа, необходима дополнительная работа Lr для
преодоления трения воздуха о стенки канала ВЗ. Следовательно, работа потребная на сжатие воздуха в ВЗ
^ВII = ^пол + Lr . |
(3.3) |
Внутренняя работа Lm) совершается за счет изменения ки нетической энергии воздуха в ВЗ
тогда |
|
|
V - с |
+ k |
(3-5) |
= |
Изменение кинетической энергии в реальных ВЗ расходу ется на политропную работу сжатия (с учетом дополнительного подогрева при трении) и преодоление гидравлического сопро
тивления. |
|
|
|
Сравним |
идеальный и |
действительный |
циклы ТРД |
(рис. 3.2. 3.3) |
при условии, |
что 1 < в.л = ! < , , , |
<Т*/Тп)л = |
= (К/ти)№.
н-к - потребная работа сжатия |
рабочего тела (воздуха). |
В действительном цикле больше на |
величину ДL10n и L,., |
а температура за ОК Т*л выше. |
|
Рис. 3.2. Действительный цикл |
Рис. 3.3. Действительный цикл |
ТРД |
ТРД |
к-г —подвод тепла в КС. В действительном цикле идет не при постоянном давлении, так как в КС имеют место потери полного давления, поэтому перед ГТ газ имеет меньшее давле
ние р1л и, следовательно, меньшую энтальпию i (работоспо собность).
г-с - расширение газа в ГТ и PC. В действительном цикле процесс расширения газа политропный, поэтому температура на
срезе PC Г*д выше.
Для подогрева газа до заданной Т* в действительном цикле
необходимо подвести меньше тепла Qla, так как (7Г- Т Г КД)<
< (Т* -Г*.ш) . Газы покидают двигатель при Гс д > Гс ад (при од ной и той же суммарной степени расширения газ дополнительно подогревается от трения), следовательно, Q2JX> Q2ад •
Работа действительного цикла меньше работы идеального цикла:
^ ^ц.д |
(?1д “ ^ 62Д < ^Ц.ад = й а д ~ Q2ад |
3.2. Работа действительного цикла ТРД
Так как в действительном цикле ТРД часть работы цикла идет на преодоление гидравлического сопротивления и не уча ствует в приращении скорости газа (создании тяги), то выделя-
ют внутреннюю (индикаторную) работу и эффективную (полез ную) работу.
3.2.1. Внутренняя (индикаторная) работа
C ;i |
= ^полШ |
С о л |
= |
(Сол.КС |
+ Сол.ГТ + |
Сол.РС ) “ |
(Сол.О К + С о п .В з) = |
||||||
ГГс; |
|
|
|
г, |
|
|
|
|
Л |
( с„2 -с. |
Y1 |
||
—! I |
^ г |
+ |
L,г КС |
|
- £'4 r£ i + '-, |
+ ! |
С— -+^гРС |
||||||
|
|
+ 1 |
|
П - |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
/ |
I |
2 |
|
|
|
гг / |
|
|
2 |
п |
_ / |
Л |
V2 - c 2 |
|
|
|
|
|
|
|
_ Ск ~ с°* |
I |
|
*С вз |
(3.7) |
||||||
|
|
^к.ни |
|
^ |
|
*^/ ОК |
: |
|
|
|
|||
Се.. = 4 Смех ’ С ... = С + Смех - эффективные работы компрессора и турбины соответственно.
Так как работа турбины, отбираемая на привод дополни тельных агрегатов (L,(rp ~ \% от LT), частично компенсируется
увеличением массы газа за счет сгоревшего топлива М т , то ус
ловно принимаем LK~ Ц
После сокращения и раскрытия скобок уравнение (3.7)
примет вид: |
|
|
с' |
- V - |
(3.8) |
|
+ LLr + LL.. |
Внутренняя (индикаторная) работа, эквивалентная площади фигуры цикла, характеризует работу, затраченную на прираще ние кинетической энергии по тракту и на преодоление всех гид равлических и механических сопротивлений.
3.2.2. Эффективная работа цикла ТРД
Под эффективной работой цикла ТРД понимают работу, за траченную на приращение кинетической энергии рабочего тела по тракту ТРД
- |
I *- |
|
Le = ^ |
— = Lm -(L L ! + LLU'X). |
(3.9) |
Характер зависимости Lt ( я'дв. Г’ ) определяется изменени ем работы цикла Lnil и величины потерь при изменении я*в м Т' (рис. 3.4).
|
|
Рис. 3.5. Зависимость Ле(ядв j |
|
|
||||
При |
я”в = 7t*lin вся получаемая работа цикла |
Lm расходу |
||||||
ется на преодоление суммарных потерь, следовательно, |
Le = 0 . |
|||||||
При |
л*В1) < л м < я*пт |
из-за улучшения теплоиспользования |
||||||
в т р д |
(1 т ; =>i Q2) темп роста Т Lm превосходит темп роста |
|||||||
потерь, следовательно, увеличивается Le. |
|
|
||||||
При увеличении я*в > л*пт |
вследствие более |
энергичного |
||||||
снижения |
2 , -СрСГ'-ТТ Г’ ) |
по |
сравнению со |
снижением |
||||
Qi ~ |
тс ~ 0 начинает уменьшаться |
LBI1. Так как при увели |
||||||
чении |
я*в потери постоянно возрастают, то, пройдя максимум |
|||||||
при лД|1 - я ’ит, начинает снижаться |
Le. |
|
|
|
||||
При ЯдВ= птм уменьшенная |
LBII становится равна возрос |
|||||||
шей |
суммарной работе, |
потребной |
на преодоление |
потерь |
||||
Z Ц +Z LMX, следовательно, Ц = 0.