3.График изменения параметров двигателя

4. Проектирование меридионального сечения проточной части газогенератора

Исходными данными для проектирования меридионального сечения проточной части ГТД являются результаты проектного термогазодинамического расчета на максимальном режиме в САУ при Н = 0, М _п = 0, приведенного во 2 части.

Таблица 4. Исходные данные для проектирования меридионального сечения проточной части компрессора и турбины

Название параметра	Обозначение параметра в расчете ПЧ	Источник исходных данных для проектирования ПЧ (из ТГДР)	Размерность
		Каскад ВД
Компрессор
Расход воздуха через компрессор	G, кг/с		108,11
Работа каскада компрессора	, Дж/кг		224432,8
Полная температура на входе в компрессор	,К		385,33
Полное давление на входе в компрессор	, Па		244760,7
Полная температура на выходе из компрессора	, К		608,65
Полное давление на выходе из компрессора	, Па		1027994,8
КПД компрессора			0,88
Степень сжатия компрессора			4,2
Турбина
Расход газа на входе в турбину	, кг/с		108,21
Расход газа на выходе из турбины	, кг/с		109,29
Полная температура на входе в турбину	,К		1200
Полное давление на входе в турбину	, Па		966315,1
Полная температура на выходе из турбины	, К		1004,58
Полное давление на выходе из турбины	, Па		423822,4
КПД турбины			0,88
Степень расширения газов в турбине			2,28
Работа турбины	, Дж/кг		226495,9

4.1.Определение основных диаметральных размеров меридионального сечения турбины газогенератора

1. Определим значение ГДФ . Из рекомендованного диапазона выбирается значение приведенной осевой скорости на выходе из СА первой ступени ТВД. Значение ГДФ может быть найдено по таблицам для продуктов сгорания керосина ()либо вычислено по формуле:

Примем , этой величине соответствует .

2. Вычисляется осевая площадь проточной части на входе и выходе из СА первой ступени:

3. Выбираем значение приведенной скорости потока на выходе из турбины ВД . Величина приведенной скорости обычно находится в интервале 0,35...0,55 для турбин ТРДД. По величине находим значение ГДФ.

Примем значение , этой величине соответствует .

4. Вычислим поперечную площадь проточной части на выходе из ТВД(угол выхода потока ):

5. Выбирается желаемое число ступеней турбины ВД

6. Выбираем значение параметра нагруженности турбины:

Наиболее предпочтительное значение параметра нагруженности для осевой турбины ТРДД обычно находится в диапазоне 0,50,6. Поэтому выбираем

7. Опираясь на значение параметра нагруженности и выбранное число ступеней, находим среднее значение окружной скорости ТВД:

8. Оцениваем в первом приближении температура тела рабочих лопаток последней ступени:

Очевидно, что температура лопаток последней ступени не превышает величину, которую может выдержать материал (). По этой причине получается, что последняя ступень турбины не охлаждается.

9. Выбираем материал рабочих лопаток турбины и находим значение разрушающих напряжений . Материал лопаток должен обладать высокой жаропрочностью и жаростойкостью. Применительно к двигателю НК-8, выбирается материал ЖС6К. Его плотность составляеткг/м³. Проектируемый двигатель предназначен для эксплуатации в транспортной и пассажирской авиации. Его межремонтный ресурс согласно таблице 2.3 составляет 5000час, полный – 15000час, эквивалентной наработки на взлетном режиме. Согласно диаграмме, которая отражает зависимость разрушающего напряжения жаропрочных материалов от температуры и ресурса, выбираем.

10. Назначаем значение коэффициента запаса прочности для рабочих лопаток турбины. Наиболее предпочтительный диапазон , поэтому выбираем

11. Вычисляем максимально допустимый с учетом коэффициента запаса уровень напряжения от растяжения в рабочих лопатках турбины:

12. Определяем предельную, с точки достижения максимальных допускаемых растягивающих напряжений, частоту вращения ротора ВД:

где

- плотность материала лопатки, кг/м³;

- отношение площадей втулочного и периферийного сечения рабочей лопатки:

В данном случае выбираем: ; кг/м³

Тогда:

13. Находим значение среднего диаметра на выходе из турбины:

14. Определяем высоту рабочей лопатки на выходе из турбины: