1.7. Оптимальное значение степени повышения давления в вентиляторе трдд со смешением потоков

В двигателе этой схемы (рис.1.16), как и у двигателя с раздельными контурами, оптимальным будем считать такое значение , при котором удельная тяга

максимальна. Это, как уже отмечалось, одновременно обеспечивает и минимум удельного расхода топлива.

Рис. 1.16. Схема двухконтурного двигателя со смешением потоков

При заданной скорости полета это условие соответствует максимальной скорости истечения газов из сопла

.

Как видно, ее величина зависит от температуры смеси газа внутреннего контура и воздуха наружного контура, а также от давления этой смеси. При заданной работе цикла изменение слабо влияет на температуру смеси

,

т.к., например, при увеличении увеличивается, но одновременно снижаетсяТ_т*. Поэтому максимальное значение скорости истечения с_с соответствует максимальному значению давления смеси р*_см.

В процессе смешения газа внутреннего контура и воздуха наружного контура в камере смешения возникают потери, которые определяются в основном потерями на внутреннее трение и вихреобразование из-за разности скоростей с_I и с_II смешивающихся потоков на входе в камеру смешения. Поэтому для снижения потерь при смешении потоков эти скорости должны быть возможно более близкими. Обычно с_I и с_II имеют дозвуковые значения. В этом случае, как показывает опыт, статические давления на входе в камеру по внутреннему и наружному контуру практически одинаковы. Но температура воздуха за вентилятором значительно ниже температуры газов за турбиной. Поэтому при равенстве статических давлений полное давление потока воздуха на входе в камеру смешения из наружного контура для обеспечения равенства скоростей (с_I = с_II) должно быть выше, чем полное давление газа за турбиной, поступающего в камеру смешения из внутреннего контура (). Но это превышение сравнительно невелико – обычно не более10…15 %. А зависимость удельной тяги ТРДДсм отв области максимума пологая. Поэтому приближенно можно считать, что оптимальное значениев ТРДДсм соответствует. Так как давлениер*_II мало отличается от давления за вентилятором р*_{к нд}, а давление р*_I от давления за турбиной р*_т , то отсюда следует, что оптимальная степень повышения давления в вентиляторе ТРДД_см должна соответствовать условию .

Как видно из рис.1.14 это условие достигается при заметно меньшем значении , чем для двигателя с раздельными контурами. Значения для ТРДД_см показаны на рис. 1.15пунктиром.

Более низкое значение в ТРДДсм по сравнению с ТРДД является

одним из преимуществ этого двигателя, т. к. позволяет снизить его массу.

1.8. Связь удельных параметров трд и трдд с параметрами рабочего процесса

Совершенство авиационного двигателя оценивается его удельными параметрами Р_уд,С_уди_дв, которые зависят от параметров рабочего процесса: π, Δ, η_с, η_ри η_ΙΙ. Установим связь удельных параметров двигателя с параметрами его рабочего процесса.

Рассмотрим вначале ТРДД с раздельными контурамипри упрощающем предположении, что скорость истечения газа из внутреннего контура равна скорости истечения воздуха из наружного контура, т. е.с_сΙ=с_сΙΙ=с_с и η_ΙΙ= 1. Тогда удельная тяга двигателя при полном расширении газа в соплахР_уд=с_с–V.

Определив скорость истечения с_сиз формулы (1.7) дляL_ци подставив ее значение в выражение дляР_уд, получим

. (1.20)

Выражение для удельной тяги ТРДможно получить из этой формулы, приняв значениеm= 0.

Ранее была установлена связь между удельным расходом топлива и полным КПД ТРД и ТРДД в следующем виде (см. формулу 1.12):

. (1.21)

Таким образом, при заданном значении степени двухконтурности m, скорости и высоты полета термодинамические параметры рабочего процесса π, Δ, η_с, и η_р влияют на Р_уд и С_уд через L_ц и η_п.