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

« » 2010 г.

_____Д.т.н. профессор Федоров Р.М.____________

^{(ученая степень, ученое и воинское звание, фамилия и инициалы автора)}

дисциплина:

ТЕория авиационных двигателей (ПИ-4)

(полное наименование дисциплины)

СПЕЦИАЛЬНОСТЬ Эксплуатация самолетов, вертолетов и авиационных двигателей.

Кафедральный текст лекции

РАЗДЕЛ 2. Рабочий процесс и эксплуатационные и характеристики авиационных ГТД

Тема № 13. термодинамический анализ рабочего процесса

ГТД ПРЯМОЙ РЕАКЦИИ

^{(номер и полное наименование темы)}

Лекция № 25._ТЕМА №13. термодинамический анализ рабочего процесса ГТД ПРЯМОЙ РЕАКЦИИ (ПРОДОЛЖЕНИЕ)

^{(номер и наименование темы лекции)}

Обсуждено на заседании ПМК

«____»_______________2010 г.

протокол № ___

г. Москва

УЧЕБНЫЕ И ВОСПИТАТЕЛЬНЫЕ ЦЕЛИ:

1. Рассмотреть схемы преобразования работы цикла в механическую работу в ГТД различных типов.

2. Дать определения понятий тяговой работы и тягового КПД ГТД прямой реакции и рассмотреть их зависимость от работы цикла и скорости полёта.

3. Дать понятие и формулу полного КПД ГТД прямой реакции.

Время: 2 часа

ПЛАН ЛЕКЦИИ:

	Вводная часть	3 мин
1.	Преобразование работы цикла в механическую работу в ГТД различных типов	40 мин
2.	Тяговая работа и тяговый КПД ГТД прямой реакции	30 мин
3.	Полный КПД ГТД прямой реакции	15 мин
	Заключительная часть	3 мин

УЧЕБНО-МАТЕРИАЛЬНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ:

Наглядные пособия __плакаты со схемами различных ГТД.

ЛИТЕРАТУРА:

1. Нечаев Ю.Н., Федоров Р.М., Котовский В.Н., Полев А.С. Теория авиационных двигателей, часть 2. ВВИА, 2007г., стр. 18-28

1. Преобразование работы цикла в механическую работу в ГТД

различных типов

Запишем уравнение Бернулли для потока воздуха меду сечениями Н ик:

или. (25.1)

А для потока между сечениями кис

. (25.2)

Вычитая (25.2) из (25.1) и учитывая, что не во всех ГТД , получим для общего случая

.

Если , то избыточная работа турбины (назовем её механической работой) через вал турбины передается еще какому-нибудь потребителю мощности.

Таким образом, в общем случае работа цикла ГТД расходуется на создание избыточной работы на валу турбины и на увеличение кинетической энергии рабочего тела, прошедшего через тракт двигателя:

. (25.3)

Рассмотрим далее конкретные типы двигателей.

В одноконтурном турбореактивном двигателе (ТРД) доля работы турбины, затрачиваемой на привод двигательных и самолетных агрегатов, пренебрежимо мала по сравнению с работой компрессора. Следовательно, в ТРД практически

,

т.е. работа цикла идет целиком на увеличение кинетической энергии рабочего тела (которое тоже можно трактовать как вид механической работы).

В турбовинтовом (ТВД) и турбовинтовентиляторном (ТВВД) двигателях работа турбины намного больше работы компрессора, а приращение кинетической энергии сравнительно невелико. Таким образом, в этих типах двигателей работа цикла преобразуется, в основном, в механическую работу L_е, которая передается (обычно через редуктор) с вала турбины на вал тянущего воздушного винта или винтовентилятора, хотя небольшая её часть уходит также на увеличение кинетической энергии рабочего тела:

. (25.4)

В вертолетных двигателях (ТВаД) приращение кинетической энергии струи газа (по сравнению с кинетической энергией набегающего на вертолет потока воздуха) в полёте практически отсутствует (). Следовательно,работа цикла практически полностью преобразуется в работу на валу турбины, которая через редуктор передается на несущий винт вертолета и другие, существенно более мелкие потребители механической энергии:

. (25.5)

В двухконтурных турбореактивных двигателях без смешения потоков (ТРДД) термодинамический цикл осуществляется только во внутреннем контуре, где к рабочему телу (воздуху) подводится теплота при сгорании топлива. Работа цикла, протекающего в этом контуре, частично расходуется на приращение кинетической энергии рабочего тела (где  скорость истечения из сопла внутреннего контура), а частично в количества передается (через вентилятор) в наружный контур.

Если при этом к воздуху, текущему через наружный контур, подводится через вентилятор (в расчете на единицу массы) работа , астепень двухконтурности двигателя равна , тои

. (25.6)

Работа , передаваемая в наружный контур, расходуется на увеличение кинетической энергии воздуха, протекающего через наружный контур и (некоторая её часть) на гидравлические потери в вентиляторе и к канале этого контура (включая воздухозаборник и сопло).

В двухконтурных турбореактивных двигателях со смешением потоков (ТРДДсм) протекает существенно неравновесный процесс смешения, в связи с чем для них можно только условно выделить термодинамические циклы внутреннего и внешнего контуров. Поэтому такие двигатели будут исследовании в дальнейшем с других позиций.