1.2. Осевой компрессор

Компрессор – это лопаточная машина, предназначенная для сжатия воздуха за счёт внешней механической работы, подводимой от газовой турбины, и последующей подачи сжатого воздуха в камеру сгорания (рис. 1.3.). Для рассматриваемого двигателя выбираем многоступенчатый осевой компрессор.

Расчёт компрессора сводится к определению:

• параметров воздуха на входе в компрессор –

• параметров воздуха на выходе из компрессора –

• длины лопаток первой и последней ступеней, длины компрессора;

• количества ступеней (z) компрессора;

• работы компрессора и мощности, потребляемой компрессором.

Рис. 1.3. Схема осевого компрессора

Сечение в–в

1. Полная температура воздуха:

, (1.5)

где М_Н = 0, так как V_п = 0.

В результате К.

2. Полное давление воздуха:

, (1.6)

где σ_Вх = – коэффициент восстановления (сохранения) полного давления воздуха. Для дозвуковых входных устройств σ_Вх = 0,96…0,98. Чем больше σ_Вх, тем выше эффективность работы входного устройства (больше тяга двигателя и меньше удельный расход топлива). В среднем увеличение σ_Вх на 1 % вызывает повышение тяги на 1 % и снижение удельного расхода топлива на0,5 %.

Выбираем коэффициент восстановления полного давления воздуха во входном устройстве (рис. 1.4.) , тогда Па.

Рис. 1.4. Зависимость коэффициента восстановления полного давления во входном устройстве ТРД от числа М_Н полёта:

σ_Вх0 = 0,98 при М_Н = 0, при М_Н > 1 (до М_Н = 3) расчёт по формуле:

σ_Вх = σ_Вх0 – 0,02241·(М_Н – 1)² – 0,14561·(М_Н – 1)³ + 0,086282·(М_Н – 1)⁴ –

0,14561·(М_Н – 1)⁵

3. Статическая температура воздуха:

. (1.7)

При применении дозвуковых ступеней в осевом компрессоре обычно осевая составляющая скорости на входе в компрессор с_В принимается равной 170…195 м/с.

Выбираем осевую составляющую скорости потока воздуха в сечении В-В м/с, тогда Дж/(кг·К)

К.

4. Статическое давление воздуха p_В

Па. (1.8)

5. Плотность воздуха

кг/м³. (1.9)

6. Площадь проходного сечения

м². (1.10)

7. Наружный диаметр компрессора D_B определяется с использованием формулы:

. (1.11)

Для первых ступеней многоступенчатых компрессоров относительный диаметр втулки компрессора принимается равным 0,3…0,6.

Выбираем относительный диаметр втулки компрессора , тогда

м. (1.12)

8. Диаметр втулки компрессора

м. (1.13)

9. Длина лопаток рабочего колеса первой ступени компрессора

^{м. (1.14)}

Сечение к–к

1. Определение удельной работы компрессора

. (1.15)

Для осевых компрессоров со степенью повышения давления воздуха = 20…30 КПД составляет= 0,8…0,86.

Выбираем КПД компрессора по заторможенным параметрам , тогда удельная работа компрессора равна

Дж/кг. (1.16)

2. Полное давление воздуха

Па. (1.17)

3. Полная температура воздуха

К. (1.18)

4. Статическая температура воздуха

К. (1.19)

На выходе из последних ступеней компрессора величина осевой скорости с_К не должна превышать 120…150 м/с.

Выбираем скорость воздуха за компрессором м/с, тогда статическая температура воздуха равна

^{К. (1.20)}

5. Статическое давление воздуха

Па. (1.21)

6. Плотность воздуха

кг/м³. (1.22)

7. Площадь проходного сечения

м². (1.23)

8. Наружный диаметр компрессора. Принимаем закон профилирования проточной части компрессора D_К = const, т.е. D_В = D_К = 0,99 м.

9. Внутренний диаметр компрессора

^{м. (1.24)}

10. Длина лопаток на выходе из компрессора

= 0,032 м = 32 мм. (1.25)

11. Определяем количество ступеней (z) компрессора. Обычно повышение давления в одной ступени осевого компрессора изменяется в пределах = 1,3…1,5.

Выбираем степень повышения давления воздуха в ступени и прологарифмировав формулу () ^z получим:

. (1.26)

12. Определяем длину компрессора по формуле l_K = 2,4·b_СР·z, где b_СР – средняя хорда профиля лопатки, z – количество ступеней компрессора.

Выбираем , тогда среднюю высоту компрессорной решетки h_СР можно определить по формуле:

= 0,0905 м; (1.27)

м;

м. (1.28)

13. Определяем мощность, потребляемую компрессором

Вт. (1.29)