Регульоване сопло ад (сопло Лаваля)

)

Суміш продуктів згоряння палива з фракціями повітря, що залишилися після вигоряння з повітря кисню, на виході з сопла називається робочим тілом ПРД. Для повного окислення 1 кг керосину (звичайного палива для ПРД) необхідно біля 3,4 кг чистого кисню. Так як атмосферне повітря по масі має в собі біля 23 % кисню, то для повного окислення 1 кг керосину необхідно 14,8 кг повітря. Отже, робоче тіло ПРД, як мінімум, на 94 % своєї маси складається з вхідного атмосферного повітря.

На практиці у ПРД, як правило, має місце надлишок витрати повітря (іноді в декілька разів, в порівнянні з мінімально необхідним для повного окислення пального). Наприклад, в турбореактивних двигунах масова витрата керосину складає (1–2) % від витрати повітря. Це дозволяє при аналізі роботи ТРД вважати робоче тіло ТРД, як на вході, так і на виході, однією і тією ж речовиною – атмосферним повітрям, а витрату робочого тіла через будь-який перетин проточної частини двигуна – однаковою.

При підвищенні швидкості польоту тиск у камері згоряння і витрата робочого тіла зростають за рахунок зростання напору зустрічного потоку повітря. Повітряний потік загальмовується у вхідному пристрої та поступає на вхід компресора під тиском більш високим, ніж атмосферний. При цьому ще більше підвищується тяга двигуна.

Діапазон швидкостей, в якому ТРД ефективний, зміщений убік менших значень, у порівнянні з безкомпресорним ПРД. Агрегат «турбіна-компресор», який дозволяє створити велику витрату і великий ступінь стиснення робочого тіла в області низьких і середніх швидкостей польоту є перешкодою на шляху підвищення ефективності двигуна в зоні великих швидкостей тому що:

– температура, яку може витримати турбіна, обмежена, що накладає обмеження на кількість теплової енергії, яка підводиться до робочого тіла в камері згоряння, а це веде до зменшення роботи, що здійснює робоче тіло при розширенні. Підвищення припустимої температурі робочого тіла на вході в турбіну є одним з головних напрямів удосконалення ТРД. Якщо для перших ТРД ця температура не досягала і 1000 °К, то в сучасних двигунах вона наближається до 2000 °К. Це забезпечується як за рахунок застосування особливо жароміцних матеріалів, з яких виготовляються лопатки та диски турбін, так і за рахунок організації їх охолодження (лопатки турбіни охолоджуються повітрям, який проходить по каналах всередині лопаток);

– турбіна поглинає частину енергії робочого тіла, яка б могла підвищити швидкість газового потоку в реактивному соплі.

У результаті максимальна швидкість реактивного струменя в ТРД менша, ніж у безкомпресорного ПРД. Це обмежує зверху діапазон швидкостей, на яких ТРД ефективний, значеннями 2,5 – 3 М.

Запуск ТРД проводиться автоматично після натиснення кнопки "Запуск" в кабіні екіпажу. За допомогою (електростартера, або турбостартера, або повітряного стартера) турбокомпресор розкручується до певної частоти обертання. Потім за допомогою системи електричного запалення проводиться займання паливоповітряної суміші в камері згоряння, момент обертання турбіни збільшується і вона починає працювати самостійно, виводячи ТРД на режим роботи, на якому він може працювати стійко тривалий час ("Малий газ").

Як зазначалося раніше, компресорні ПРД, а в тому числі і ТРД, бувають з осьовими і відцентровими компресорами. В теперішній час найбільш широкого поширення набули ТРД з осьовим компресором. Приведемо приклади таких ТРД.

Схема ТРД з осьовим компресором: 1 – вхідний пристрій; 2 – компресор; 3 – камера згоряння; 4 – газова турбіна; 5 – вихідний пристрій.