9.2. Параметры трдд

На принципиальной схеме ТРДД (рис. 8) показаны основные сечения газовоздушного тракта: в—в — на входе, к—к, г—г, с—с — соответственно за компрессором, камерой сгорания, газовой турби­ной и соплом внутреннего контура, а также К_II и С_II — за ком­прессором и соплом наружного контура.

Распределение воздуха по контурам характеризуется степенью двухконтурности m = G_ВII/G_BII представляющей собой отношение расхода воздуха G_ВII через наружный контур к расходу воздуха G_B через внутренний. В современных ТРДД этот параметр име­ет значение 0,4 ... 8,0.

Рабочий процесс во внутреннем контуре до расширения в тур­бине протекает так же, как и в ТРД. Но в отличие от ТРД часть энергии этого контура передается наружному контуру, т. е. мощ­ность турбины N_T расходуется на сжатие воздуха во внутреннем контуре (мощность N_K1) ив наружном контуре (мощность N_KII). С учетом потерь мощности в двигателе, оцениваемых механичес­ким КПД т]_м,

В основе рабочего процесса ТРДД лежат циклы, совершаемые в его контурах. Рабочий процесс внутреннего контура подобен процессу в ТРД с одним отличием: мощность турбины расходуется на привод компрессоров обоих контуров. Цикл наружного контура состоит из политропных процессов сжатия воздуха в воздухозабор­нике и компрессоре этого контура и расширения в сопле. В ТРДД к процессам, составляющим цикл, добавляется политропный процесс подвода тепла в форсажной камере.

Работа цикла внутреннего контура ТРДД расходуется на при­ращение кинетической энергии потока в этом контуре и на при­вод компрессора наружного контура. Учитывая, что если по внут­реннему контуру проходит 1 кг рабочего тела, то по наружному проходит т кг, можно распределение работы записать следующим образом:

Работу L_kh можно найти из уравнения энергии, записанного для сечений н—н и Сц—Сц

откуда

Из-за наличия гидравлических сопротивлений в наружном кон­туре часть механической энергии затрачивается на их преодоле­ние и преобразуется в тепло. Поэтому воздух в этом контуре на­гревается, его энтальпия увеличивается. Поэтому = L_rn представляет собой потери энергии с вытекающим из внеш­него контура воздухом.

Подставив выражение (9.2) в (9.1), получим

Приращение скорости потока, приводящее к образованию тяги, происходит как во внутреннем, так и в наружном контуре. Следо­вательно, в обоих контурах ТРДД создается тяга. Передача энер­гии из I во II контур оценивается коэффициентом энергообмена между контурами x= , представляющим собой долю работы цикла, передаваемой в наружный контур. От его значения зависят параметры двигателя.

Рассмотрим изменение х при постоянной степени двухконтурности. Если х=0, это значит, что в наружный контур энергия не пе­редается. В то же время из-за наличия потерь в контуре скорость воздуха на выходе из него меньше скорости полета, т. е. контур создает отрицательную тягу. Поэтому при х=0 удельная тяга ТРДД меньше, чем у ТРД.

Чем больше х, тем больше работа турбины L_T и, больше ско­рость истечения из наружного и меньше скорость истечения из внутреннего контура. При этом растет тяга наружного и умень­шается тяга внутреннего контура. При х=1 вся энергия передается в наружный контур и тяга внутреннего контура равна нулю.

Тяга ТРДД складывается из тяг обоих контуров:

где - удельные тяги соответст­вующих контуров.

Если отнести удельную тягу к расходу воздуха только через внутренний контур, то она равна

Отнеся тягу к суммарному расходу воздуха через двигатель

найдем удельную тягу

где — удельная тяга с учетом расхода воздуха через внутрен­ний контур.

Так как часовой расход топлива

где — относительный расход топлива (количество топ­лива, приходящееся на 1 кг воздуха), то удельный расход топлива

Учитывая, что , получаем окончательно