книги / Теория и расчет авиационных лопаточных машин

Удобство использования Н-иа- раметра определяется тем, что так как величины лй и Т11Т*т извест­ ны из расчета двигателя, т. е. еще до начала расчета его лопаточных машин, известной является и ве­ личина П-параметра, так как П / (л*; Тв/Тг). Это дает воз­ можность, не производя детальных расчетов компрессора и турбины, оценить значение их основных па­

раметров, например //к, GK и Ат, при которых получаются приемле­

Таким образом, величина комплексного параметра может рас­ сматриваться как коэффициент пропорциональности в формуле,

Величина комплексного параметра связана с напряжениями растяжения в ло" патках последней ступени турбины, а следовательно, с площадью выходного сечения турбины FT = лО срял , или с относительной длиной турбинной лопатки (dT или

^ср/^л)-

Это дает возможность объяснить основную закономерность изменения комплекс­ ного параметра — уменьшение П-параметра при увеличении параметра как

показано на рис. 13.4. Например, у двигателей для больших сверхзвуковых скоро­ стей полета, у которых величина Т*, а следовательно, и 7^/Г], получаются повышен­

ными, величина П-параметра оказывается небольшой. Это ограничивает, как следует из формулы (13.7), величину частоты вращения, чтобы не получить чрезмерно боль­ ших напряжений растяжения. Повышенное значение величины ор или, что то же самое, пониженные значения П-параметра у двигателей для больших скоростей по­ лета объясняется тем, что при повышенных Г* (Мп) работа сжатия компрессора также

получается повышенной (при определенном значении я*). Работа турбины также по­

лучается повышенной, как и степень расширения в ней. Плотность газа за турбиной в этом случае относительно невелика и турбинная лопатка получается относительно более длинной, а следовательно, и напряжение растяжения в ней больше.

Для 'юго чтобы показать возможности практического исполь­ зования комплексного параметра, выражение (13.6) представим в виде

ятЯ (^т)

421

Таким образом, определив на самой первой стадии расчетов величину П-параметра, дальнейший подбор параметров одновального ротора (односкаскадного ТРД) можно вести, например, в сле­ дующей последовательности:

1. Задаемся значениями окружной скорости (ик) и коэффициента

производительности компрессора (GK) в соответствии с рекоменда­ циями, данными в гл. 6.

2. Выбрав значение параметра Ят и запаса прочности турбинных лопаток &ар, оцениваем по формуле (13.8) потребную величину дли­ тельной прочности материала турбинных лопаток (адлит).

3. Обеспечение необходимого значения адлит достигается соот­ ветствующим выбором материала лопаток, их температуры Тл, а следовательно, и потребной интенсивности охлаждения 0, и рас­ хода охлаждающего воздуха. Для этого используются зависимости, приведенные на рис. 8.49 и 8.58.

Возможны и иные схемы использования комплексного параметра и других критериальных комплексов для подбора основных пара­ метров лопаточных машин проектируемого ГТД [3, 101.

СП И С О К Л И Т Е Р А Т У Р Ы

А.Рекомендуемой для самостоятельного углубленного изучения курса

1.Нечаев Ю. Н., Федоров Р. М. Теория авиационных газотурбинных двига­ телей: Учебник для вузов. Ч. 1. М.: Машиностроение, 1977. 312 с.

2. Локай В. И., Максутова М. К*, Стрункин В. А. Газовые турбины двигате­ лей летательных аппаратов. — Учебник для вузов. М.: Машиностроение, 1979. 447 с.

Б. Необходимой для выполнения расчетов компрессоров и турбин при курсовом и дипломном проектировании

3. Теория двухконтурных турбореактивных двигателей/В. П. Деменчонок, Л. Н. Дружинин, А. Л. Пархомов и др. Под ред. д-ра техн. наук, проф. С. М. Шлях-

для курсового и дипломного проектирования). МАИ, 1982. 33 с.

10. Выбор параметров и определение основных размеров компрессоров и тур­ бин газогенераторов ГТД: Учеб. пособ./Н. Н. Быков, О. Н. Емин, Д. С. Ковнер, А. А. Левин. — МАИ, 1984. 70 с.

422

В. И спользованн ой при н ап исании учебн ика

11.Абианц В. X. Теория авиационных газовых турбин. 3-е изд , нерераб. и доп. М.: Машиностроение, 1979. 246 с.

12.Абрамович Г. Н. Прикладная газовая динамика, 4-е изд , нерераб. и дои. М.: Наука, 1976. 888 с.

13.Аронов Б. М., Жуковский М. И., Журавлев В. А. Профилирование лопа­ ток авиационных газовых турбин. М.: Машиностроение, 1975. 192 с.

14.Аронов Б. М. Автоматизация конструирования лопаток авиационных турбомашип. М.: Машиностроение, 1978. 168 с.

15Андронов А. А., Витт А. А., Хайкин С. Э. Теория колебаний. М : Наука,

1981. 568 с.

16.Брусиловский И. В. Аэродинамика осевых вентиляторов. М.: Машинострое­ ние, 1984. 240 с.

17.Богомолов Е. Н. Критерий эффективности турбинной решетки с воздушным

охлаждением. — ИВУЗ сер. Авиационная техника. 1976, № 1, с 11—20.

18. Богод А. Б., Кимасов Ю. И., Курманов В. И. Квазитрехмерное течение газа в лопаточном венце турбомашины. Известия АН СССР, Энергетика и транспорт, 1984, № 3, с. 145— 150.

19.Бойко А. В. Оптимальное проектирование проточной части осевых турбин. Харьков: Вища школа. Изд-во при Харьк. ун-те. 1982. 152 с.

20.Быков Н. Н., Емин О. Н. Выбор параметров и расчет маломощных турбин для привода агрегатов. М.: Машиностроение, 1972. 228 с.

21.Венедиктов В. Д. Газодинамическое исследование турбины с открытым воздушным охлаждением сопловых лопаток. — ИВУЗ, сер. Авиационная техника. 1972, № 2, с. 84—91.

их характеристики при выпуске воздуха на поверхность профиля/А. В. Гаврилов, О Н. Емин, В. И. Кузнецов, П.И. Шварцман — ИВУЗ сер. Машиностроение, № 8 , 1982.

24.Диксон С. Л. Механика жидкости и газов. Термодинамика турбомашин: Пер. с англ. Мд Машиностроение, 1981. 213 с.

25.Дейч М. Е. Техническая газодинамика. М.: Энергия, 1974. 592 с.

26.Емин О. Н. Турбохолодильные машины в системах охлаждения газотурбин­ ных двигателей. Мд Машиностроение, 1978. 176 с.

27.Ершов В. Н. Неустойчивые режимы турбомашин. Мд Машиностроение, 1966. 179 с.

28.Жуковский М. И. Аэродинамический расчет потока в осевых турбомашинах.

М: Машиностроение, 1967. 286 с.

29.Зысина—Моложен. лм. Теплообмен в турбомашпнах. Лд Машиностроение, 1974. 336 с.

30.Казакевич В. В. Автоколебания (помпаж) в компрессорах Мд. Машинострое­ ние, 1974. 263 с.

31.Кириллов И. И. Теория турбомашин. Л : Машиностроение, 1972. 536 с.

32.Копелев С. 3. Охлаждаемые лопатки газовых турбин (тепловой расчет и профилирование). Мд Наука, 1983. 145 с.

33.Казанджан П. К., Тихонов Н. Д., Янко А. К- Теория авиационных двига­ телей: Учебник для вузов. Мд Машиностроение, 1983, 217 с.

34.Манушин Э. А., Барышникова Э. С. Системы охлаждения турбин высоко­ температурных газотурбинных двигателей. — Итоги науки и техники. Сер. Тур­ бостроение, том 2 ВИНИТИ, 1980. 280 с.

35.Митрохин В. Т. Выбор параметров и расчет центростремительной турбины на стационарных и переходных режимах. Мд Машиностроение, 1974. 226 с.

36.Овсянников Б. В., Боровский Б. И. Теория и расчет агрегатов питания

ЖРД, Учебник для вузов, 2-е издание. Мд Машиностроение, 1979, 344 с.

37.Подвидз Г. Л. Расчет стационарного осесимметричного течения в осевой газовой турбине. Труды ЦИАМ, № 492, 1971. 18 с.

38.Пономарев Б. А. Настоящее и будущее авиационных двигателей. Мд Воен-

издат, 1982. 240 с.

423

П Р Е Д М Е Т Н Ы Й У К А ЗА Т Е Л Ь

А

Автоколебания, жесткий режим возбуждения 368 —, мягкий режим возбуждения 367

Авторотация 325 Аппарат направляющий 13, 138

—сопловой 13, 207, 299

—безлопаточный 303

—спрямляющий 208

В

Вихреисточпик 117 Выравнивание потока 118

Г

Гибкость акустическая 362 Годограф скорости 116

Граница устойчивой работы компрессора 319

д

Движение абсолютное 93

—возмущенное 354

—неустановившееся 94

—относительное 96

—установившееся 95

Диаметр втулки относительный 18 Диффузор безлопаточный (щелевой) 19, 200

—лопаточный 19, 204

—вращающийся 203

—эквивалентный плоский 129 пространственный 134

Диффузорность межлопаточного канала общая 151

---------- местная 168

Е

Единицы измерения основные 55

------ произвольные 55

3

Зазор радиальный 179, 256 Замыкающие соотношения обратной задачи (закон закрутки) 104

------ прямой задачи 104 Запас устойчивости компрессора 399

Запирание решетки компрессора по расходу 326

— ступени турбины по расходу в сопловом аппарате 395

------------------ в рабочем колесе 396 Зоны срыва 352

И

Интеграл Бернулли абсолютного движения 42

------в подвижной системы координат 97

К

Колесо рабочее компрессора 13

------ турбины 13 Компрессор биротативный 146

—высокого давления 13

—двух каскадный 13, 344

—однокаскадный 13

—осевой 13

425

—осецентробежный 19

—низкого давления 13

—центробежный 19, 180 Коэффициент давления диффузора 129

—восстановлении полного давления 83

—вторичных потерь 53, 233

—кромочных потерь 128, 233

—мощности 190

—мощностной 234

—нагрузки турбины 216

—напора компрессора 141

—по параметрам заторможенного потока 87

—нолитропическнй 87

—полезного действия компрессора изоэнтропичеекий 85

—нолитропическнй 85

—полезного действия турбины изоэнтропичеекий 87

—потерь трения 127

отрыва 123, 231

—профильных потерь 53, 232 Комплексный потенциал течения 115 Критерии отрыва пограничного слоя 126

—подобия газодинамического 57 геометрического 57

—устойчивости статической 348, 363 динамической 364

Л

Линеаризации уравнений 363 Линия рабочих режимов 319

—профиля средняя 148

—тока, кривизна 102

------- , наклон 102

М

Масса акустическая 360 Модель математическая идеальная несжимаемой жидкости 25

— — двухмерная (на поверхности вращения) 107 идеального газа 25, 93

------- одномерная 29

------- осесимметричная 98

— — реального газа 25, 124 трехмерная 93

Мощность на валу компрессора 28

------------ турбины 28

— трения диска 191

Н

Напряжения растяжения в лопатках турбины 248 Начало термодинамики первое 26

------- второе 24, 26 Неравномерность потока перед компрессором 381

О

Обтекание решетки компрессора дозвуковое 150

------------ сверхзвуковое 158

—прямых пластин сверхзвуковым потоком 118

—решетки турбины 218

Оператор Гамильтона 93 Отображение конформное 116

Отклонение потока в косом срезе решетки 118, 212

426

п

Параметры решетки компрессора 147

------ турбины 209 Плоскость фазовая 355 Помпаж компрессора 351

Потери с выходной скоростью 234, 240 Предельные режимы работы турбины 395

---------- компрессора 325 П-теорема 56

Р

Работа вращения компрессора 29

—д полнительпая объемная 66

—иооэнтроппческая компрессора 44 з турбины 44

—на ва у турбины 29

—нолитлопическая компрессора 45 турбрины 46

Распределе ние работ между ступенями компрессора 174

---------------турбины 274

—осевых скоростей по тракту многоступенчатого осевого компрессора 174

------------ на переменном режиме работы 341 Регулирование осевого компрессора перепуском воздуха 341

----------- поворотом лопаток 342

------ — разделением на каскады 344

—турбин 407

—центробежного компрессора 345

Решетка профилей прямая (плоская) 111 круговая 299

С

Сила, действующая на лопатки 107

—кориолисова 96

—Лоренца 100

Скорость вращения зон срыва 352, 374

—комплексная 115

—переносная 96

—средняя по профилю 114 Слой переменной толщины ИЗ Сопротивление донное 127 Сольжение роторов 345

Степень повышения полного давления 71

—понижения полного давления 80

—реактивности ступени компрессора 142 турбины 215

------- центростремительной турбины минимальная 295

— парциальности 410 Ступень компрессора осевого с постоянной циркуляцией 162

—вытеснения 126

—потери импульса 126

Треугольники скоростей ступени компрессора 33, 139

427

---------- турбины 33, 208 Турбина биротативная 223

—со ступенями давления 272

---------- скорости 272 Течение осесимметричное'98

—плоское 107

—трехмерное 93

У

Углы профиля в решетке компрессора 148

-------------- турбины 209

— отставания 154, 214 Удлинения лопаток компрессора 169

турбины 248 Узкое сечение (горло) межлопаточного канала компрессора 148, 159

------------------ турбины 209, 218, 221 Уравнение Бернулли (обобщенное) 41

—Лэмба—Громеки 94

—осесимметричного течения (Лоренца) 100

—радиального равновесия 102

—Эйлера 95

Устойчивость состояния движения 353

------ покоя 353

—динамическая 364

—статическая 348

Управление обтеканием лопаток активное 206

---------- пассивное 207

Ф

Фактор диффузорности 151 Формула размерности 56

— Эйлера 40 Форма проточной части компрессора 177

ц

Цикл предельный при жестком возбуждении 359

------------мягком возбуждении 364

Ч

Число Грасгофа 62 -- Нуссельта 62, 264

— Прандтля 59

— Струхаля 60

— Фруда 58

Ш

Шаг лопаток 107

------ относительный 107

------ оптимальный 229

Э

Энтальпия 42 Энтропия 24

О Г Л А В Л Е Н И Е

429

430