1.10. Зависимость удельной тяги и удельного расхода топлива трд и трдд от степени подогрева рабочего тела в цикле

Зависимость Р_уд и С_удотΔ для одноконтурных двигателей

При рассмотрении этих зависимостей будем считать заданными и постоянными скорость полета V, степень повышения давления в цикле π, а также, как уже отмечалось выше, КПД процессов сжатия η_си расширения η_р.

Рис. 1.22. Зависимость Р_уд,С_уд

и КПД ТРД от Δ

Заметим, что степень подогрева воздуха в цикле Δ = Т_г*/Т_н может изменяться как за счет температуры газов перед турбиной, так и за счет изменения температуры окружающего воздуха из-за изменения атмосферных условий и высоты полета.

При Δ = Δ _minработа цикла равна нулю (рис. 1.22,а), т. к. в реальном цикле вся теплота, подведенная к воздуху в камере сгорания, затрачивается на преодоление гидравлического сопротивления движению воздуха и газа по тракту двигателя. Дальнейшее увеличение Δ приводит к линейному увеличению. Поэтому увеличивается и удельнаятяга, но нелинейно.

Зависимость от Δ при заданной скорости полета однозначно определяется зависимостью от Δ полного КПД ТРД η_п= η_внη_тяг. Ранее было установлено, что при увеличении Δ внутренний КПД возрастает (рис. 1.10).Но увеличение Δ приводит к росту, поэтому возрастает с_с и снижается . Полный КПД имеет максимум при некотором значении Δ, которое назовемэкономической степенью подогрева и обозначим Δ_эк (рис. 1.22, б). При этом значении Δ удельный расход топлива соответственно минимален и возрастает при отклонении от Δ=Δ_эк (рис. 1.22,а).

Зависимость Руд и СудотΔ для двухконтурных двигателей

Для упрощения анализа указанных зависимостей будем считать, что расширение в соплах ТРДД с раздельными контурами полное, а скорости истечения газа и воздуха из этих контуров одинаковы, т. е. с_сI = с_сII = с_с. При этих условиях формулы для удельной тяги и тягового КПД имеют такой же вид, как и для ТРД.

Рис. 1.23. Зависимость Р_уд и Lцот Δ

( = 30; М_н= 0,8;Н= 11км;

_с= 0,85;_р= 0,9)

Зависимость Р_уд от  для двухконтурных двигателей

(рис. 1.23) качественно такая же, как и аналогичная зависимость для одноконтурного двигателя

(рис. 1.22, а). Численное значение Р_уд ТРДД при различных  и том же значении L_ц, что и у ТРД, ниже из-за более низкого значения скорости истечения с_с. Этот же результат следует и из выражения для удельной тяги , в которой наличиеm при применении ее к ТРДД приводит к более низким значениям Р_уд по сравнению с ТРД, для которого m= 0.

при заданной скорости полета определяется только зависимостью от  полного КПД η_п=η_внη_тяг, которая приведена на рис. 1.24 в в сравнении с аналогичной зависимостью для ТРД. Как уже отмечалось, при одинаковой L_ц внутренний КПД ТРДД несколько ниже внутреннего КПД ТРД из-за гидравлических потерь в наружном контуре (рис. 1.24 а).

Тяговый КПД ТРДД значительно выше, чем у ТРД из-за меньшей скорости истечения с_с (рис. 1.24 б). В итоге полный КПД ТРДД получается выше, а его максимум сдвинут правее по сравнению с максимумом η_п ТРД. Поэтому С_уд, который обратно пропорционален η_п, ниже у ТРДД, а Δ_{эк ТРДД} выше, чем Δ_{эк ТРД} (рис. 1.24г).

У современных ГТД прямой реакции значение Δ назначают более высоким, чем Δ_эк (соответственноТ*_г >Т*_{г эк}), из-за стремления получить более высокое значениеР_уд, а значит, меньшую массу и габариты двигателя, даже ценой небольшого проигрыша вС_уд. Тем более, что у ТРДД, имеющих меньшие значенияР_уд, чем у ТРД, при Δ >Δ_эк Суд возрастает медленно (рис. 1.24г).

Рис. 1.24. Зависимость КПД и С_уд от Δ

Глава 2