7.7. Термогазодинамический расчет трд

Исходными данными для расчета являются тяга двигателя F. степень повышения полного давления воздуха в компрессоре температура торможения газа перед турбиной Т_т*, температуре торможения газа в форсажной камере Тф* (для ТРДФ). Расчет включает в себя определение параметров потока в основных сече­ниях двигателя, основных параметров двигателя (удельной тяг:: Руд, удельного расхода топлива С_уд, расхода воздуха G_B, обеспе­чивающего получение заданной тяги), а также размеров основных сечений двигателя и его элементов.

В приводимой ниже последовательности расчета расчетный ре­жим соответствует стандартным условиям на высоте Н=0 при ско­рости полета F_n = 0. Значения констант, используемых при расчете, даны в табл. 7.1.

7.7.1. Одновальный трд

Определение параметров потока в основных сечениях двига­теля.

1. Сечение н—н (невозмущенный поток). Температура торможения воздуха

При М = 0 и Я = 0 температура воздуха давление воздуха

' При других Ми Я давление р_н и температуру Г_н воздуха находят по приложению 9.

2. Сечение в—в (на входе в компрессор).

Температура торможения воздуха

Полное давление

3. Сечение к—к (выход из компрессора). Полное давление воздуха (при заданной _к*)

температура торможения воздуха определяется по формуле

полученной из (3.4) и (3.8). Значение — можно взять из приложения 10, а из приложения 11.

Статическая температура воздуха

К.

Значение с_в следует взять из приложения 11. Статическое давление воздуха

Па.

Плотность воздуха

4. Сечение г—г (вход в турбину). Температура торможения Т_г* задана. Полное давление газа

Значение обследует взять из приложения 11. Относительный расход топлива q_T = G_T/G_B (количество топлива, приходящееся на 1 кг воздуха) можно определить по формуле (4.9) или по номограмме

Значения определены в номограмме для _г=0,98 и Н_и = 42 910 Дж/кг. При другом _г значение q_T можно получить пу­тем пересчета по формуле

Коэффициент избытка воздуха

Статические параметры газа:

где с_г выбирается по приложению 11;

4. Сечение т—т (выход из турбины).

Общая степень понижения полного давления в турбине на­ходится из баланса мощностей компрессора и турбины

при подстановке в уравнение выражений для L_K и L_T:

Величина ( = G_0хл/G_B, где G_0Xл — количество воздуха, отби­раемое от компрессора на охлаждение) характеризует отбор воз­духа на охлаждение горячих частей двигателя и другие нужды. Для неохлаждаемых турбин <0,04; для охлаждаемых выбираете- в зависимости от т_г*: = 0,05 ... 0,06 при т_г*=1500 К; = 0,08 ... 0,10 при т_г* = 1600 К и = 0,12 ... 0,21 при т_г*=1700 К при тем­пературе лопатки Т_в= 1200 ... 1300 К.

Величины выбираются из приложения 11. Для опре­деления выражения используется приложение 10.

Температура торможения газа определяется с помощью фор­мулы

Полное давление газа за турбиной Па.

4. Сечение с—с (выход из реактивного сопла). Степень расширения газа в сопле определяется из баланса дав­лений в двигателе

Параметры газа на выходе из сопла (для случая расширения газа):

скорость:

(значение _с берется из приложения 11);

температура К

плотность

если , определяют параметры газа в критическом (минимальном) сечении сопла:

скорость , м/с

температуру К

давление

плотность

определение параметров двигателя.

Предварительная оценка диаметральных размеров сечений дви­гателя.

1. Площадь входа в компрессор (сечение в—в)

По величине F_в, пользуясь формулой, приведенной в подразд. 3.4 и рекомендациями по выбору величины относительно диаметра втулки (приложение 2), определяют диаметр РК (диаметр вход­ного сечения в компрессор) D_K1 и высоту лопатки первой ступени

По величинам \ и D_K1 определяют диаметр втулки D_BT = и средний диаметр проточной части

2. Площадь выходного сечения компрессора (сечение к—к)

Выбрав форму проточной части компрессора по величине F_K, пользуясь формулами, приведенными в подразд. 3.4 для сечения на выходе из РК, и выбирая значение относительного диаметра втулки на выходе из компрессора (приложение 2) определяют средний диаметр проточной части на выходе из компрессора и длину лопатки последней ступени h₂.

Отношение длин лопаток должно быть равно 2 ... 3,5. По­лучение желаемого отношения достигается изменением скоростей и с₂ и пересчетом плотностей воздуха.

3. Площадь входного сечения турбины (сечение г—г). Средний диаметр проточной части на входе в турбину выбира­ют на 5 ... 20% больше среднего диаметра компрессора на выхо­де: D_cp._T= (1,05 ... 1,20) .

Длина лопатки СА 1-й ступени турбины , м; диаметр РК 1-й ступени , а диаметр втулки РК

3. Площадь выходного сечения турбины F_T = G_B/(с_т, ), м². Относительный диаметр втулки РК последней ступени

(при

(при

Длина лопатки РК последней ступени турбины

, м (при

Отношение должно быть равно 1,2 ... 2,5. Получение при­емлемого достигается изменением с_т или М_т и пересчетом плотностей.

Диаметр втулки РК последней ступени D_BT = D_T—2h_T. 5. Площадь выходного сечения сопла (сечение с—с)

G_B/(с_c, ),