1. Центробежные компрессоры. Дополнительная работа, сообщаемая воздуху в ступени компрессора.

Удельная работа, сообщаемая воздуху в действительности, отличается от теоретической. Соотношение между ними может быть названо (по аналогии с осевыми компрессорами) коэффициентом теоретического напора:

В колесах с радиальными лопатками всегда меньше, следовательно, < 1. Это обусловлено в основном тем, что при конечном числе лопаток вся масса воздуха не может быть вовлечена во вращение со скоростью . Поэтому среднемассовая окружная скорость воздуха на выходе из колеса . Кроме того, закрутка воздушного потока на колесе снижается при создании предварительной закрутки перед ступенью.

Выражая приближенно начальный момент количества движения через окружную составляющую начальной скорости на середине высоты лопаток, можно записать:

а соответствующая секундная работа

Поэтому

Снижение скорости по отношению к может характеризоваться коэффициентом :

Тогда

При осевом входе воздуха в ступень = 0 и . Коэффициентполучается тем выше, чем большее число лопаток имеет колесо и чем меньше соотношение между диаметром входа и диаметром колеса . Однако эти пути повышения коэффициента теоретического напора ограничены, поскольку увеличение числа лопаток связано с возрастанием потерь на трение при расчете количества ступеней компрессора.

Используется коэффициент адиабатического напора:

,

.

В настоящее время достигаетм/с, что позволяет при наличииК в одноступенчатом компрессоре обеспечить.

2. Форсажные камеры сгорания.

К форсажным камерам сгорания предъявляются, в общем, те же требования, что и к основным камерам сгорания двигателя. Главными из этих требований являются следующие:

1) достаточная полнота сгорания и устойчивость процесса горения без вибраций и срывов пламени;

2) малое гидравлическое сопротивление камеры, как в рабочем состоянии, так и при выключенной подаче форсажного топлива;

3) достаточно малый диаметральный габарит, который не должен превышать габарит остальной части двигателя;

4) надежный и быстрый розжиг камеры при всех условиях эксплуатации;

5) минимальная масса и достаточная долговечность конструкции.

Организация рабочего процесса и устройство форсажных камер сильно отличаются от принятых для основных камер сгорания. Это объясняется в основном двумя обстоятельствами:

1) необходимостью вести процесс при высокой скорости газового потока, позволяющей иметь приемлемый диаметральный габарит камеры. Поэтому для получения допустимых гидравлических потерь камеры должны выполняться с минимальным гидравлическим сопротивлением;

2) высокой температурой поступающих в камеру газов, что ускоряет испарение и сгорание топлива.

Схема устройства форсажной камеры представлена на рис. 3.10.

Рис. 3.10. Схема устройства форсажной камеры:

1 - турбина; 2 - внешняя стенка кольцевого диффузора форсажной камеры; 3 - затурбинный обтекатель; 4 - стойка крепления обтекателя; 5 - кольцевой стабилизатор; 6 - корпус форсажной камеры; 7 - тепловой экран; 8 - внешний кожух; 9 - выходное сопло; 10 - форсунка; 11 - топливный коллектор

В диффузоре скорость выходящих из турбины газов снижается до 150-200 м/с, что позволяет уменьшить гидравлические потери в камере и облегчает организацию процесса сгорания.

Поскольку скорость газового потока превышает скорость распространения пламени по горючей смеси, для получения устойчивого горения применяются стабилизаторы пламени. В большинстве случаев используются кольцевые стабилизаторы, имеющие в поперечном сечении форму желоба уголкового или коробчатого профиля.

Помимо кольцевых стабилизаторов часто используется и центральный стабилизатор, для чего затурбинный обтекатель выполняется с усеченным концом. В этом месте может располагаться пусковое устройство для розжига форсажной камеры.

Впрыск топлива производится через большое число форсунок, питаемых от одного или нескольких коллекторов. В коллектор топливо часто подается по трубопроводу, расположенному в одной из пустотелых стоек крепления затурбинного обтекателя. Для лучшего распыления топлива оно обычно впрыскивается навстречу газовому потоку.

Число и местоположение форсунок устанавливается экспериментально с целью обеспечения следующих условий:

1) круги наибольшего сечения факелов топлива должны мало пересекаться и достаточно равномерно охватывать площадь, соответствующую сечению кольцевого стабилизатора;

2) впрыскиваемое топливо должно успевать испариться до его подхода к задней кромке стабилизатора с тем, чтобы в зоне обратных токов поддерживался устойчивый начальный очаг пламени.

Путь, проходимый топливом в течение его испарения, зависит от режима работы двигателя, влияющего на размер капель топлива и на скорость испарения. Поэтому для обеспечения устойчивого горения во всем требуемом диапазоне изменения скоростей и высот полета оказывается целесообразным применять несколько рядов расположенных по окружности форсунок на разных расстояниях от стабилизатора.

Длина форсажной камеры должна быть достаточной для завершения процесса сгорания до поступления газов в выходное сопло с тем, чтобы к началу расширения в сопле температура газов достигла бы максимально возможной (в данных условиях) величины.

- условная продолжительность пребывания сгорающего топлива в камере, = (10-20)сек;

- средняя скорость газов по длине камеры, м/с.

Для снижения температуры внешней поверхности двигателя и для охлаждения стенок корпуса форсажной камеры последнюю заключают в кожух и через образующийся кольцевой канал пропускают охлаждающий воздух. Воздушный поток создается эжектирующим воздействием вытекающих из выходного сопла газов, а в полете, кроме того, – скоростным напором.

Понижение температуры стенок корпуса достигается также применением теплового экрана 7(см. рис. 3.10), который защищает стенки от непосредственного контакта с нагреваемыми в форсажной камере газами и от воздействия излучения факелом пламени.

Вследствие высокой интенсификации процесса в форсажных камерах может возникать неустойчивое, вибрационное горение. Работа при вибрационном горении практически недопустима, так как обусловленные им колебания давления быстро приводят к разрушению форсажной камеры. Поэтому в некоторых случаях применяются специальные антивибрационные экраны, служащие для поглощения (демпфирования) колебаний. Антивибрационный экран представляет собой цилиндрическую перфорированную или гофрированную оболочку.