
- •Теория авиационных двигателей
- •Раздел 1. Параметры и характеристики элементов
- •Учебные и воспитательные цели:
- •План лекции:
- •Литература:
- •Тема 4. Многоступенчатые компрессоры (продолжение)
- •4.2. Формы проточной части осевого компрессора (каскада).
- •4.3. Распределение работы сжатия воздуха между ступенями компрессора (каскада)
- •Тема 5. Характеристики компрессоров и их регулирование
- •5.1. Характеристики компрессоров и методы их определения.
ВОЕННО-ВОЗДУШНАЯ АКАДЕМИЯ
имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина
кафедра АВИАЦИОННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ (№ 34)
(полное
наименование кафедры)
УТВЕРЖДАЮ
Начальник кафедры № 34
полковник М. Немичев
« » 2010г.
дисциплина:
Теория авиационных двигателей
(полное наименование дисциплины)
СПЕЦИАЛЬНОСТЬ Эксплуатация самолетов, вертолетов и авиационных двигателей.
КАФЕДРАЛЬНЫЙ ТЕКСТ ЛЕКЦИИ
Раздел 1. Параметры и характеристики элементов
авиационных силовых установок
Лекция № 8.
Многоступенчатые компрессоры.
Характеристики компрессоров и их регулирование
Обсуждено на заседании ПМК
«____»_______________2010 г.
протокол № ___
г. Москва
Учебные и воспитательные цели:
-
Получить представление о подходах к выбору проточной части компрессора и распределению работы между ступенями
-
Изучить характеристики компрессора и методы их получения
Время:
2 часа
План лекции:
Тема №4. Многоступенчатые компрессоры (продолжение). |
||
2. |
Формы проточной части осевого компрессора (каскада). |
30 мин. |
3. |
Распределение работы сжатия воздуха между ступенями компрессора (каскада). |
30 мин. |
Тема №5. Характеристики компрессоров и их регулирование. |
||
1. |
Характеристики компрессоров и методы их определения. |
30 мин. |
УЧЕБНО-МАТЕРИАЛЬНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ:
Литература:
-
Теория авиационных двигателей. Часть 1. Под ред. Ю.Н. Нечаева. М.: ВВИА им. Н.Е. Жуковского, 2006., стр. 112-122.
Тема 4. Многоступенчатые компрессоры (продолжение)
4.2. Формы проточной части осевого компрессора (каскада).
При
одинаковом расходе воздуха через все
ступени компрессора увеличение
плотности воздуха по мере сжатия его в
отдельных ступенях должно сопровождаться
согласно уравнению расхода
либо снижением осевой скорости, либо
уменьшением площади проточной части.
Снижение
осевой скорости в последних ступенях
компрессора невыгодно. Из формулы
следует, что при данных параметрах
решетки РК (
и
)
это повлечет за собой пропорциональное
снижение закрутки воздуха в колесе
и,
соответственно,
.
В конечном счете это приведет к снижению
адиабатной работы в каждой из этих
ступеней. Поэтому для достижения заданной
величины
(и, соответственно,
)
придется увеличивать число ступеней.
Уменьшение
площади проточной части достигается
уменьшением высоты лопаток. Это приводит
к увеличению доли концевых потерь и
снижению КПД ступени, которое становится
особенно существенным при
>
0,85 ... 0,9.
Поэтому обычно принимается компромиссное решение, когда при переходе от первых к последним ступеням одновременно уменьшается и высота лопаток, и осевая скорость воздуха. Уменьшение са в последних ступенях улучшает также условия работы расположенной за компрессором камеры сгорания.
Обычно в авиационных компрессорах скорость воздуха на выходе из последней ступени равна 120—180 м/с. Большие значения относятся здесь к компрессорам с меньшей степенью повышения давления или с большим расходом воздуха, у которых лопатки последних ступеней получаются достаточно длинными и при повышенных значениях са.
Уменьшение
высоты лопаток от ступени к ступени
может достигаться либо увеличением
внутреннего диаметра, либо уменьшением
наружного диаметра рабочих колес и
направляющих аппаратов, либо, наконец,
одновременным изменением обоих диаметров,
Возможные формы проточной части
многоступенчатых компрессоров (каскадов)
показаны на рисунке. По конструктивным
и технологическим соображениям
наиболее удобными являются схемы, в
которых либо наружный, либо внутренний
диаметр у всех ступеней остается
одинаковым. В схеме а
(с постоянным наружным диаметром) средний
радиус постепенно возрастает от ступени
к ступени, что позволяет получить
благодаря бóльшим окружным скоростям
(и, следовательно, более высоким значениям
)
более высокую адиабатную работу сжатия
в каждой из средних и последних ступеней,
чем для схемы б
(при одинаковых параметрах первой
ступени), и за счет этого уменьшить
потребное число ступеней. Вместе с тем,
при одних и тех же значениях
и
и
при одинаковой скорости на входе в схеме
а высота
лопаток в последних ступенях получается
(из-за большего среднего диаметра)
заметно меньшей, чем в схеме б,
что неблагоприятно сказывается на КПД
последних ступеней. Кроме того, несмотря
на уменьшение числа ступеней в схеме а
(по сравнению со схемой б),
масса компрессора уменьшается при этом
не очень сильно, так как последние
ступени в схеме а
получаются более тяжелыми из-за большего
их диаметра. Таким образом, каждая
из этих схем имеет свои достоинства и
недостатки.
В компрессорах авиационных ГТД часто применяются компромиссные схемы, в которых уменьшение высоты лопаток достигается одновременным уменьшением наружного диаметра и увеличением внутреннего диаметра ступеней. При этом средний диаметр ступеней либо остается примерно постоянным (схема в) или, чаще, в первых ступенях используется, главным образом, увеличение Dвт, а в последних — уменьшение Dк (схема г).