3.7. Параметры ступени в целом.

3.7.1. Степень понижения полного давления в ступени:

.

3.7.2. Теплоперепад, срабатываемый в ступени, Дж/кг:

,

где значение c_p принять соответствующим температуре .

Полученное значение теплоперепада в процессе итерационного уточнения должно совпасть со значением, определенным по треугольникам скоростей, Дж/кг:

.

3.7.3. Изоэнтропический (располагаемый) теплоперепад на ступени, Дж/кг

,

где значение c_p принять из п. 3.7.2.

3.7.4. Адиабатный КПД по параметрам торможения:

.

После выполнения этих расчетов уточняются коэффициенты скорости в сопловом аппарате  и рабочем колесе . Для этого можно воспользоваться графиками рис. 4.32 и рис. 4.45 [2], а также рис. 7.16 [8]. Для соплового аппарата в этом пункте угол ₁ надо заменить углом ₀ (₂ на выходе из предыдущей ступени или 90 для первой ступени), а угол ₂ – углом ₁. Можно осуществить и более точный расчет суммарных потерь после выполнения профилирования лопаток и проектирования решеток профилей.

По результатам расчета первого приближения можно скорректировать потребные для охлаждения расходы воздуха. Затем выполняется расчет второго приближения с использованием полученных в первом приближении результатов (, ₁, ₂). Расчет повторяем с п. 3.2.1. приведенной выше методики.

Итерации уточнения расчетов повторяются до тех пор, пока с заданной точностью не совпадут перевычисляемые параметры.

3.7.5. Оцениваем напряжения растяжения в корневом сечении рабочей лопатки, МН/м²

,

где  – плотность материала лопатки (примерно 8000 кг/м³); =3,1415926536; n – частота вращения ротора, об/с; F₂ – площадь диаметрального сечения на выходе из рабочего колеса; k_ф – коэффициент формы, учитывающий закон уменьшения площади профиля лопатки от втулки к периферии (для большинства современных лопаток примерно 0,48 – 0,54).

Для линейного закона изменения площадей сечения лопатки по ее длине коэффициент формы лопатки вычисляется по формуле:

,

где – отношение площадей периферийного и втулочного сечений.

Оцениваем суммарные напряжения с учетом напряжений изгиба

, МН/м²,

г

Рис. 2. Зависимость относительных напряжений изгиба от относительного максимального расхода газа

де относительная доля напряжений изгиба определяется по графику рис. 2. Пологая кривая соответствует лопаткам без бандажа, более наклонная лопаткам с проволочным или полочным бандажом. Отношение максимального эксплуатационного расхода воздуха G_max к максимальному расчетному расходу G₀ в стендовых условиях (скорость полета равна нулю) можно принять равным единице (проверка прочности в стендовых условиях).

По графикам рис. 3 для температуры рабочих лопаток (для сопловых) и цикла нагружения до разрушения длительностьючас находим предел длительной прочности []_ и определяем коэффициент запаса прочности лопатки

n_= []_ /_ .

Должно выполняться условие n_ > 2.2. Аргументом для входа в график является уровень нагружения P = T_л(lg +20), где T_л – температура лопатки, К. При температуре газа более 1000…1100 К необходимо ввести охлаждение: температура рабочих лопаток не должна превышать T_л = 950…1000 К, сопровых – не более 1100…1150 К.