- •2. ЛЕТАТЕЛЬНЫЕ АППАРАТЫ
- •2.1.2. Аэродинамические характеристики крыла
- •2.1.3. Равновесие самолета
- •2.1.4. Устойчивость самолета
- •2.1.5. Управление самолетом в полете
- •2.7.5.1. Обеспечение продольной управляемости самолета
- •2.1.5.4. Неустойчивый режим полета (штопор)
- •2.2. Основы конструкции самолета
- •2.2.1. Основные составные части самолета
- •2.2.1.1. Крыло
- •2.2.2. Классификация самолетов
- •2.2.2.1. Гражданские самолеты
- •22.4.3. Автожир
- •2.2.47. Космические летательные аппараты
- •Контрольные вопросы
- •3. ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ УСТАНОВКИ ЛА
- •3.1. Поршневые двигатели внутреннего сгорания как силовые установки ЛА
- •3.2. Классификация реактивных двигателей
- •3.3. Принцип работы турбореактивного двигателя (ТРД)
- •3.3.1. Преимущества ТРД перед поршневой СУ
- •3.3.3. Энергетические превращения и изменение параметров рабочего тела по тракту ТРД
- •3.3.4. Вывод формулы для определения тяги ТРД
- •3.4. Основные параметры ТРД
- •3.5. Области применения реактивных двигателей
- •3.6. История развития авиационных ВРД
- •3.7. Идеальный цикл ТРД
- •3.7.1. Сущность второго закона термодинамики
- •3.7.2. Условия и диаграммы идеального цикла
- •3.7.3. Работа идеального цикла
- •3.7.4. Термический КПД идеального цикла
- •3.8. Характеристика ВРД различных типов
- •3.8.1. ТРД с дополнительным подогревом воздуха (ТРДФ)
- •3.8.2. Двухвальный ТРД
- •3.8.3. Двухконтурный ТРД (ТРДД)
- •3.8.5. Прямоточные ВРД (ПВРД)
- •3.9. Наземное применение авиационных газотурбинных двигателей
- •3.11. Ракетные двигатели (РД)
- •3.11.1. Классификация РД по источнику энергии
- •3.11.1.1. Создание тяги в химическом РД
- •3.11.1.2. Расходный комплекс РД
- •3.11.1.2. Тяговый комплекс РД
- •3.11.2. Ракетные топлива
- •3.11.2.2. Твердые ракетные топлива (ГРТ)
- •3.11.3. Жидкостные ракетные двигатели (ЖРД)
- •3.11.3.1. Классификация ЖРД
- •3.11.4. Ракетный двигатель твердого топлива
- •Контрольные вопросы
- •БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
Первым отечественным серийным двухконтурным двигателем был двухвальный ТРДД Д-20П конструкции П.А. Соловьева, про шедший испытания в декабре 1959 года и установленный на само лете Ту-124.
Выдвинутая еще в предвоенные годы техническая идея А.М. Люльки во второй половине XX века была реализована во всем мировом авиадвигателестроении - двухконтурные двига тели стали доминирующими как в гражданской, так и в военной авиации.
Таким образом, бесспорно, что российские ученые и конст рукторы, прежде всего, Б.С. Стечкин, В.В. Уваров, А.М. Люлька, А.А. Микулин, В.Я. Климов, С.К. Туманский, В.А. Добрынин, А.Г. Ивченко, Н.Д. Кузнецов, П.А. Соловьев и др., внесли выдаю щийся вклад в развитие современного мирового газотурбинного авиадвигателестроения.
3.7.Идеальный цикл ТРД
3.7.1.Сущность второго закона термодинамики
ВТРД как и в любой другой тепловой машине (ТМ) основным энергетическим преобразованием является превращение теплоты, выделяющейся при сгорании топлива в механическую работу - реактивную тягу. Посредником в данном превращении является рабочее тело - газ (воздух плюс газообразные продукты сгорания топлива), к которому это тепло подводится.
Всоответствии со вторым законом термодинамики примени тельно к тепловым машинам (ТМ) не все тепло, подведенное к га зу, превращается в полезную работу, часть тепла обязательно не обходимо отвести в «холодильник» - среду с более низкой температурой.
Второй закон термодинамики дополняет первый закон термо динамики, указывая условия преобразования теплоты в работу.
Действительно, превращение работы в теплоту не связано с какими-либо трудностями, так как вся работа полностью перехо дит в теплоту. Превращение же теплоты в работу возможно только
при отводе части теплоты в среду с более низкой температурой (к < к)- Эта теплота полезно не используется и является неизбеж ной потерей в соответствии со вторым законом термодинамики.
В реальных ТМ отвод тепла осуществляется в атмосферу и, чем выше температура газа на выходе из ТМ по сравнению с температурой окружающей среды, тем эти потери тепла больше.
Иная формулировка второго закона термодинамики: невоз можно построить вечный двигатель второго рода. Это означает, что для преобразования тепла в работу необходимы специально созданные условия - наличие хотя бы двух тел с разной темпера турой, между которыми посредник (газ) мог бы осуществлять цикл и производить работу.
Второй закон термодинамики сформулирован на основе обобщения следующих явлений природы:
•все естественные процессы стремятся протекать в опреде ленном направлении (газ всегда перетекает из области с более вы соким давлением в область с пониженным давлением, тепло пере дается от более нагретого тела к менее нагретому телу);
•все самопроизвольные процессы продолжаются до тех пор, пока не наступает энергетическое равновесие между телами, уча ствующими в процессе.
Для осуществления искусственного, циклически повторяюще гося процесса необходимо затратить внешнюю энергию. Для рабо ты ТРД необходимо подводить к газу теплоту в КС, иначе работа расширения газа, полученная в ГТ, будет полностью расходовать ся на сжатие воздуха в компрессоре, а полезная (внешняя) работа
будет равняться нулю.
3.7.2. Условия и диаграммы идеального цикла
Последовательность процессов, в результате которых рабочее тело приходит в исходное состояние, называется циклом (рис. 3.8, 3.9).
Обычно диаграммы циклов изображают в системах координат давление - удельный объем (объем, занимаемый 1 кг газа при дан ной температуре) р - Ф или температура - энтропия Т - S . Техни-
ческая энтропия возрастает (убывает), если в термодинамическом процессе имеет место подвод (отвод) тепла к газу.
Рис. 3.8. Диаграмма цикла ТРД: н-вх - адиабатное сжатие в ВЗ; вх-к - адиабатное сжатие в ОК; к-г - изобарный подвод тепла в КС; г-т - адиабатное расширение в ГТ; т-с - адиабатное расширение в PC; с-н - отвод тепла в «холодильник» (выброс газа в атмосферу)
Условия идеального цикла:
Рис. 3.9. Диаграмма цикла ТРД: н-вх - изоэнтропное сжатие в ВЗ; вх-к - изоэнтропное сжатие в ОК; к-г - изобарный подвод тепла в КС; г-т - изоэнтропное расширение в ГТ; т-с - изоэнтропное расширение в PC; с-н - отвод тепла в «холодильник» (выброс газа в атмосферу)
•процесс обратим;
•нет потерь тепла, кроме отдачи тепла в «холодильник»;
•отсутствуют трение, гидравлические и механические потери;
•рабочее тело неизменно по составу (химическим и физиче ским свойствам);
•состояние рабочего тела рассматривается в характерньгх се чениях: н-н; вх-вх; к-к; г-г; т-т; с-с за узлами ТРД, в которых про исходят энергетические преобразования.
3.7.3. Работа идеального цикла
Работа идеального цикла ТРД соответствует площади фигуры н-к-г-с-н, ограниченной кривыми процессов подвода и отвода теп ла (см. рис. 3.9) и равняется работе, которую при расширении мо жет совершить 1 кг газа.