7.8. Приближенный расчет высотно-скоростных характеристик трд

Исходными данными для расчета являются: высота Н и скорость полета температура Т_н и давление наружного возду­ха, температура газа перед турбиной Т_г*. При расчете принимаем постоянными: КПД компрессора и турбины , коэффициенты восстановления полного давления в воздухозаборнике , камере сгорания , коэффициенты полноты сгорания _г и скорости реак­тивного сопла _с. Принимаем также постоянными, соответствующи­ми полученным в термогазодинамическом расчете двигателя (они обозначены индексом «исх»): приведенный расход газа через тур­бину и площадь минимального выходного сечения сопла .

Расчет производим в следующей последовательности 1.Определяем параметры на выходе из воздухозаборника по формулам, приведенным в подразд. 7.7.1.

2.Задаемся значением общей степени понижения давления в турбине , равной его значению, полученному в термо­газодинамическом расчете, и определяем работу турбины

откуда температура торможения газа за турбиной

3. Из уравнения баланса мощности определяем работу ком­прессора

а из формулы для работы компрессора находим общую степень по­вышения полного давления в компрессоре температуру торможения воздуха за компрессором

При вычислении _к пользуемся приложением 11. Расход воздуха на входе в компрессор определяем из условия сохранения постоян­ным приведенного расхода газа через турбину

4. Расход топлива определяем по тем же формулам, как и в термогазодинамическом расчете ТРД (подразд. 7.5.1).

5. По уравнению баланса давлений находим степень понижения давления в реактивном сопле

скорость истечения из реактивного сопла (при условии полного расширения) находим по формуле

Площадь потока в минимальном сечении вычисляем по формуле

При критическом и сверхкритическом истечении газа из сопла = 1, при докритическом истечении _с = , где — приве денная скорость при изоэнтропическом (адиабатном без потерь) истечении. Величину находим по газодинамическим функциям в зависимости от значения р( ) = 1/ _с; _с — коэффициент восста­новления полного давления в дозвуковой части сопла, _С=

Для критического и сверхкритического истечения =1,

Полученное значение F_с должно совпадать со значением F_C.ИСХ, взятым из термогазодинамического расчета.

Несовпадение F_c и F_c,_исх означает, что принятое значение рас­хода воздуха не обеспечивает неразрывности потока по тракту дви­гателя. При повторении расчета нужно задаться новым значением. При этом уменьшение _та ведет к снижению F_c.

Тягу двигателя и удельный расход топлива определяем по фор­мулам подразд. 7.7.1.

Глава 8 турбореактивные двигатели с форсированием

1. Методы форсирования тяги

Форсированием называется увеличение тяги двигателя, исполь­зуемое при взлете самолета для уменьшения длины разбега, а в полете — для повышения максимальной скорости, высоты и манев­ренности самолета.

Существует ряд методов форсирования. Один из них — крат­ковременное повышение максимальной частоты вращения n_max на 3 ... 4% — увеличивает тягу на 15 ... 20%, но приводит к росту T_г* и напряжений в турбинных лопатках, что снижает их прочность. Кратковременное повышение T_г* на 5 ... 10% при п_тах путем уменьшения площади реактивного сопла на выходе увеличивает тягу на 8 ... 10%, но также уменьшает прочность турбинных ло­паток и, кроме того, требует наличия регулируемого сопла. Нако­нец, впрыск легкоиспаряющейся жидкости на вход в компрессор также повышает тягу вследствие увеличения массы газа и роста удельной тяги из-за понижения температуры газа, поступающего в компрессор, роста я_к* и скорости истечения газа из сопла.

Наибольшее распространение получил способ форсирования пу­тем сжигания топлива в форсажной камере, располагаемой меж­ду газовой турбиной и реактивным соплом. Схема двигателя с форсажной камерой (ТРДФ) изображена на рис. 9. Повышение температуры газа перед соплом приводит к росту скорости истече­ния, удельной тяги и тяги двигателя.

Увеличение тяги при форсировании характеризуется степенью форсирования

представляющей собой отношение тяги Р_Ф на форсированном ре жиме к тяге Р_шах на максимальном режиме. Величина в условиях взлета составляет 1,4 ... 1,5. Поскольку температура форсажа Т_ф составляет 1900 ... 2100 К, а т_т* = 900 ... 1000; К,, то степень подогрева газа в форсажной камере равна 1,9 ... 2,3.