4.2. Высотные характеристики трд

Высотными характеристиками двигателя называют зависимости его тяги (мощности) и удельного расхода топлива от высоты полета при постоянной

Рис. 4.6. Относительное протекание высотных характеристик ТРД

скорости (числе М) полета и принятой программе управления.

Закономерности протекания высотных характеристик объясняются изменением по высоте полета параметров рабочего процесса  и , а также подводимой теплоты Q, относительное изменение которых представлено на рис. 4.6.

Суммарная степень повышения давления воздуха в двигателе равна

 = _вх. Величина _вх=при М_Н = const сохраняется неизменной, поскольку _вх = const, а есть функция только М_Н. Величина же вследствие снижения температурыТ_Н с высотой полета до 11 км возрастает. Это объясняется снижением в указанных условиях температуры воздуха на входе в компрессор, а значит ростоми.

Степень подогрева воздуха =увеличивается с ростом Н, т. к. в соответствии с принятой программой управленияТ*_г= const, а Т_н снижается.

Величина Q = с_п(–) также повышается, но еще более медленно, чем , вследствие снижения температуры воздуха за компрессором с ростомН (рис. 4.6 в).

Одновременный рост  и  при увеличении Н от 0 до 11 км приводит к возрастанию работы цикла и к значительному повышению (примерно на 40…50%) Р_уд.

На высотах более 11 км, где температура Т_Н постоянна, параметры  и  также остаются неизменными, что объясняется подобием режимов работы двигателя.

Расход воздуха с увеличением высоты полета у всех типов ГТД очень значительно снижается вследствие уменьшения давления и плотности воздуха во всех сечениях их проточной части. Величина G_в определяется пропускной способностью соплового аппарата первой ступени турбины (если он «заперт» по перепаду давлений или _с.а = 1). В этом случае в соответствии с (4.1)

G_в =. (4.4)

Отсюда видно, что расход воздуха определяется главным образом давлением перед турбиной , так как= const. Но при М_Н = const величина в диапазоне высот от 0 до 11 км падает медленнее, чемр_Н, поскольку =_к.с= constр_Н. Увеличение с ростомН до 11 км несколько замедляет темп снижения давления по сравнению ср_Н. Это замедляет снижение G_в.

На высотах более 11 км при М_Н = const, поскольку Т_Н = const и = const, в соответствии с теорией подобия,  и другие безразмерные параметры сохраняются неизменными, поэтому остаются постоянными Р_уд и С_уд, а G_в и Р изменяются пропорционально _Н.

Таким образом, тяга двигателя Р = G_в Р_уд до высоты 11 км снижается из-за снижения G_в, не смотря на увеличение Р_уд. Выше 11 км тяга снижается более интенсивно, т. к. Р_уд= const, а G_в снижается пропорционально р_н, т. к. = const.

Удельный расход топлива. Снижение С_уд =(где_п = _вн_тяг) в диапазоне высот полета от 0 до 11 км объясняется увеличением внутреннего КПД двигателя (из-за одновременного повышения  и ) и улучшением вследствие этого использования теплоты в цикле. Выше 11 км все параметры цикла постоянны, поэтому постоянны _п и С_уд.

Рис. 4.7. Высотно-скоростные

характеристики ТРД для режима

«максимал» при программе

управления n = const, = const

Влияние числа Рейнольдса на высотные характеристики ГТД состоит в том, что при Re < Re_кр вследствие возрастания вязкостного трения повышаются потери во всех элементах двигателя. Снижение ипри Re < Re_кр вызывает уменьшение Р_уд и возрастание С_уд.

Высотно-скоростные характеристики ТРД. Обычно высотные характеристики для ГТД прямой реакции отдельно не приводятся, а даются скоростные характеристики для нескольких высот полета. Построенные таким способом высотно-скоростные характеристики при принятых допущениях имеют вид, представленный на рис. 4.7. Они построены в диапазоне высот от 0 до 11 км с учетом того, что при Н > 11 км при принятых допущениях С_уд = const,

а Р = const _Н.