14.5.2. Зависимость Руд.Ф и Суд.Ф трддф со смешением потоков от параметров рабочего процесса

Рис. 14.15. Зависимость Р_уд.ф и С_уд.ф от *_к для ТРДФ (m = 0) и ТРДДФ_см (m = 1,0)

Зависимость Р_{уд ф} и С_{уд ф} ТРДДФсм от  при заданной скорости полета равносильна их зависимости от *_к, при неизменном значении Т_г*, Т_ф* и m и имеет качественно такой же характер, как и для ТРДФ (рис. 14.15). Для ТРДДФ значения *_{к опт} и *_{к эк} так же, как и у ТРДФ, совпадают, что, как уже отмечалось выше, связано с независимостью величины от .

Эффективность использования теплоты Q_ф, подводимой к газу в форсажной камере сгорания, зависит от схемы двигателя, определяющей уровень давления в этой камере.

Давление за турбиной ТРДД р'_т ниже, чем давление р_т за турбиной ТРД (см. рис.14.10). Соответственно и давление в форсажной камере ТРДДФ р_см* ниже, чем за турбиной ТРД. Поэтому после подвода теплоты Q_ф последующая степень расширения газа в сопле ТРДДФ ниже, чем у ТРДФ. Поэтому эффективность использования теплоты в форсажной камере ТРДДФ хуже и, соответственно, С_уд.ф выше, а Р_уд.ф ниже, чем у ТРДФ.

При заданных параметрах цикла давление за турбиной ТРДДФ, а значит и давление смеси р_см* в форсажной камере сгорания, зависят от степени двухконтурности двигателя. Чем она выше, тем ниже это давление и тем ниже эффективность использования теплоты в форсажной камере, т. е. ниже Р_уд.ф и выше С_уд.ф (рис. 14.16). Поэтому в двигателях с m = 4…6 и в двигателях непрямой реакции, в которых давление за турбиной мало, их форсирование сжиганием топлива за турбиной не применяется. Но в ТРДД для истребителей, имеющих небольшое значение m = 0,4…0,6, и в ТРДД для бомбардировщиков с m = 1,3…1,7 такой способ форсирования используется.

Зависимость Р_уд.ф и С_уд.ф ТРДДФсм от  при заданной Т_Н равносильна зависимости этих параметров от Т*_г. Если значения _к*, Т_ф* и m заданы и неизменны, то зависимости Р_уд.ф и С_уд.ф ТРДДФ от  имеют качественно такой же характер, как и в ТРДФ (рис. 14.14).

Рис. 14.16.

Кроме того, у ТРДДФ при увеличении Т*_г увеличивается и _кII*, необходимое для соблюдения условия оптимального распределения работы цикла между контурами, в соответствии с которым р_т* ≈ р_II*. В результате давление р_см* возрастает, что также приводит к улучшению использования теплоты в форсажной камере сгорания, а значит к увеличению Р_уд.ф и снижению С_уд.ф.

3. Зависимость степени форсирования от степени подогрева газа в форсажной камере сгорания и скорости полета

Степенью форсирования называется отношение тяги двигателя на форсированном режиме его работы к тяге на максимальном режиме, т. е.

, (14.9)

где Р и Р_ф – тяга двигателя на максимальном и форсажном режиме работы соответственно, а G_в и G_{в ф} – расход воздуха на этих режимах.

Так как форсаж включается на максимальном режиме работы двигателя при сохранении неизменным режима работы турбокомпрессора, то расход воздуха через двигатель остается неизменным, т. е. G_в = G_{в ф}. Тогда

. (14.10)

Таким образом, при заданной скорости полета степень форсирования определяется отношением скорости истечения газа из сопла на форсажном режиме работы двигателя к скорости истечения газа на максимальном режиме (см. формулы 14.4 и 14.5 соответственно).

Рис. 14.17. Влияние

Примечание. При рассмотрении ТРДДФ_см в формуле 14.4 вместо давления за турбиной следует рассматривать давление после камеры смешения .

Так как давление за турбиной при включении форсажа должно оставаться неизменным и равным давлению за турбиной на максимальном режиме, т. е. , то, пренебрегая различием физических свойств газа на максимальном и форсажнои режимах, получим

. (14.11)

Определив с_с из выражения для удельной тяги как с_с = Р_уд + V, а с_с.ф из формулы (14.11), и подставив полученные значения в (14.10), получим

. (14.12)

Рис. 14.18. Влияние скорости полета на Р_{уд ф} и С_{уд ф}

Таким образом, степень форсирования возрастает при увеличении степени подогрева газа в форсажной камере сгорания Т_ф*/Т_т* и скорости полета V. Физически рост при увеличении Т_ф*/Т_т* объясняется тем, что при этом увеличивается L_ц , а значит увеличивается с_с.ф и Р_уд.ф (рис. 14.18). При увеличении V растет давление р_т* за турбиной. Это также приводит к увеличению работы цикла (см. рис.14.17) и, следовательно, к росту Р_уд .ф и снижению с_с.ф (рис. 14.18, а).

Характер зависимости удельного расхода топлива на форсаже от степени подогрева газа в форсажной камере и скорости полета объясняется следующим образом. При увеличении Т_ф*/Т_т* увеличивается доля теплоты Q_ф = с_п(Т_ф* - Т_т*), сообщаемой газу в форсажной камере, в которой эффективность ее использования ниже, чем в основной камере сгорания. Поэтому относительный удельный расход топлива возрастает (рис. 14.18, б).

При увеличении скорости полета снижается из-за роста полного давления перед двигателем и по всему его тракту, в том числе и в форсажной камере сгорания. Это приводит к более эффективному использованию теплоты в форсажной камере и, соответственно, к снижению .

Разработал служащий РА профессор Р.Федоров

«» ___________ 2008 г.