- •А.А. Григорьев
- •ОСНОВНЫЕ УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ
- •ВВЕДЕНИЕ
- •1. ПРИНЦИП РАБОТЫ ТУРБОРЕАКТИВНОГО ДВИГАТЕЛЯ (ТРД)
- •1.1. Преимущества ТРД перед поршневой СУ
- •1.2. Принцип создания тяги ТРД
- •1.3. Изменение параметров рабочего тела и превращения энергии по тракту ТРД
- •1.4. Основные параметры ТРД
- •2.2. Идеальный цикл ТРД
- •3. РЕАЛЬНЫЕ (ДЕЙСТВИТЕЛЬНЫЕ) ЦИКЛЫ ВРД
- •3.1. Процессы в действительном цикле
- •3.2. Работа действительного цикла ТРД
- •3.3. Эффективный КПД ТРД
- •3.4. Тяговый (полетный) КПД ТРД
- •3.5. Полный (экономический) КПД
- •Контрольные вопросы
- •Задачи
- •4. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ ОБ ОСЕВЫХ КОМПРЕССОРАХ
- •4.1. Назначение компрессоров и требования, предъявляемые к ним
- •4.2. Основные параметры ОК
- •4.3. Характеристики OK (ХК)
- •Контрольные вопросы
- •5.1. Назначение, классификация и требования к ВЗ ВРД
- •5.3. Дозвуковые воздухозаборники (ДВЗ)
- •5.4. Формы дозвуковых диффузоров
- •Контрольные вопросы
- •Задача
- •6. ПРОЦЕССЫ, ПРОТЕКАЮЩИЕ В ОСНОВНЫХ КАМЕРАХ СГОРАНИЯ (КС) ВРД
- •6.5. Топливные форсунки, применяемые в КС ВРД
- •6.6. Потери полного давления в КС
- •6.7. Эксплуатационные характеристики КС
- •Контрольные вопросы
- •7. ВЫХОДНЫЕ УСТРОЙСТВА (ВУ) ВРД
- •7.1. Назначение, состав и требования к ВУ ВРД
- •7.2. Реактивное сопло
- •Контрольные вопросы
- •ОСНОВЫ РАСЧЕТА ТРД
- •8.4. Понятие о свободной энергии ВРД
- •8.5. Основы газодинамического расчета ВРД
- •9.3. Влияние различных факторов на положение ЛСР
- •9.4. Особенности совместной работы ОК и ГТ на неустановившихся режимах
- •9.5. Номенклатура основных режимов работы ТРД
- •Задача
- •10. ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ТРД
- •10.1. Термодинамические основы регулирования ТРД
- •10.2. Типы характеристик ТРД и их назначение
- •10.3. Методы получения ЭХ
- •Контрольные вопросы
- •12. ДВУХКОНТУРНЫЕ ТРД (ТРДД)
- •12.1. Схемы ТРДД и их основные параметры
- •12.2. Газодинамические преимущества ТРДД перед ТРД
- •12.5. Особенности законов регулирования ТРДД
- •12.6. Особенности характеристик ТРДД
- •Контрольные вопросы
- •13. ТУРБОВАЛЬНЫЕ (ТВАД), ТУРБОВИНТОВЫЕ (ТВД)
- •13.1. Принцип действия ГВаД и ТВД
- •13.2. Схемы ТВД и ТВаД
- •13.3. Основные параметры ТВД
- •13.5. Совместная работа узлов ТВД
- •13.6. Дроссельные характеристики ТВД и ТВаД
- •13.7. Климатические характеристики ТВаД
- •13.8. Высотно-скоростные характеристики ТВД и ТВаД
- •Контрольные вопросы
- •14.2. Рабочий процесс в форсажных камерах
- •14.3. Понятие о неустойчивых режимах горения
- •14.4. Особенности эксплуатационных характеристик ТРДФ
- •Контрольные вопросы
- •БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
- •ГРИГОРЬЕВ Андрей Алексеевич
Чем маневреннее ЛА для которого предназначен двигатель, тем больше потребный ДА^. Для современных ГТД -
АКу =(8...30) %.
Режим работы ОК зависит только от значения япр, а лпр
пу/ 288
изменяется при изменении п и Гвх, так как лпр =
На расчетном режиме работы двигателя ( лпр р) углы набе гания потока на рабочие лопатки расчетные (/р), что обеспечи вает безотрывное обтекание лопаток и расчетный запас газоди намической устойчивости ОК АК
При л||р значительно ниже япрр из-за рассогласования на
первых и последних ступенях высоконапорного ОК, углы набе гания / на первых ступенях возрастают / >i , а на последних
уменьшаются i <О (РТ пересекает ГГУ).
Это приводит к срыву по тока с профиля РЛ и начинает ся «помпаж» ОК (резко умень-
шаются г/(А0Х), Дк, Лк)-
|
При «помпаже» |
возника |
|
|
ют сильные |
низкочастотные |
|
|
колебания давления и расхода |
||
|
воздуха во всем тракте ГТД, |
||
|
которые могут привести к ос |
||
|
тановке двигателя и к дефор |
||
|
мациям элементов ОК. |
||
|
Расположение |
ЛРР на |
|
Рис. 4.4. ЛРР осевых компрес |
характеристике ОК зависит от |
||
соров |
напорности |
компрессора |
( < р)(рис. 4.4).
Контрольные вопросы
1. Дать определение и изобразить нормальные характери стики компрессора.
2. В чем неудобство пользования нормальными характери стиками?
3. Дать определение и изобразить универсальные характе ристики компрессора.
4.Пояснить физический смысл приведенных параметров.
5.Запас устойчивости компрессора, его геометрическая ин терпретация.
6.Изобразить расположение ЛРР на характеристике ком прессора различной напорности.
5.ПРОЦЕССЫ, ПРОТЕКАЮЩИЕ
ВВОЗДУХОЗАБОРНИКАХ (ВЗ) ВРД
5.1.Назначение, классификация и требования к ВЗ ВРД
ВЗ предназначен для подвода необходимого количества воздуха к компрессору и частичного преобразования в полете кинетической энергии воздушного потока в потенциальную энергию с минимальными потерями энергии.
Классификация ВЗ:
- по скорости полета: а) дозвуковые; б) сверхзвуковые;
- по расположению на ЛА: а) лобовые; б) примыкающие;
- по форме сечения: а) плоские;
б) пространственные. Требования, предъявляемые к ВЗ:
-минимальные потери полного давления (энергии);
-устойчивость течения воздуха через ВЗ во всем диапазоне режимов полета и работы двигателя;
-малое внешнее (аэродинамическое) сопротивление;
-равномерное распределение давления и скорости по позеречному сечению на выходе из ВЗ (на входе в ОК);
-обеспечение необходимого расхода воздуха на всех рекнмах эксплуатации двигателя;
Наличие Х т вызвано действием сил трения и избыточного
давления |
на |
наружную поверхность ВЗ: Х т = Х р + |
* х ' - ы ~ |
к |
- |
При полете с М > 1, Х ви резко возрастает, особенно на не
расчетных режимах работы ВЗ, и может достигать (20...30) % от тяги R .
Степень неравномерности поля скоростей в выходном сеЧеНШ/ ВЗ - 5С= -С!шх ,~ Cmin ,100
Сср
При помощи 8С оценивают влияние параметров воздушно го потока на устойчивость работы ОК.
Величина 5С зависит от числа М полета, отклонения векто
ра скорости V от осевого направления входа в ВЗ, формы кана ла ВЗ, компоновки ВЗ на ЛА.
5.3.Дозвуковые воздухозаборники (ДВЗ)
5.3.1.Расчетный режим работы ДВЗ
ДВЗ устанавливаются на такие ЛА, у которых дозвуковой режим полета является основным.
ДВЗ имеют закругленные входные кромки с достаточно большой относительной толщиной. Плавные очертания входной кромки необходимы для обеспечения безотрывного обтекания потоком внутренних и внешних стенок ДВЗ (рис. 5.1).
На расчетном режиме работы ДВЗ основное торможение (сжатие) воздуха происходит в диффузорной (расширяющейся) струе набегающего потока между сечениями н-н и о-о, перед входом в ВЗ. Это выгодно тем, что торможение протекает без потерь на трение.
Внутри ДВЗ, также происходит торможение (сжатие) воз духа. Для этого канал выполняют расширяющимся (между се чениями о-о и а-а). Наличие диффузного участка характерно для ДВЗ силовых установок, у которых двигатель расположен дале ко от ВЗ, что позволяет уменьшить гидравлические потери в уд-
Значение F0 / FBX |
выбирают таким, чтобы с0 =0,5Урасч |
и, зная FBX, определяют |
F0 . |
При данных условиях (65...75) % кинетической энергии превращается в ВЗ в энтальпию. Обычно, ( F0 / Fnx) = 0,75.. .0,85.
5.3.2. Нерасчетные режимы работы ДВЗ
Нерасчетные режимы работы ДВЗ возможны:
- при полете со скоростью |
V > V ч; |
- работе СУ на месте, |
или при полете со скоростью |
V <V ; |
|
расч ’ |
|
-косом обдуве ВЗ;
-полете с трансзвуковой скоростью;
-полете со сверхзвуковой скоростью.
При V > Vpac4 (рис. |
5.2) |
|
|
|
|||
скорость с0 на входе в |
ВЗ |
|
|
|
|||
практически |
не изменяется, |
|
|
|
|||
так как её величина зависит |
|
|
|
||||
только от |
режима |
работы |
__ |
5* |
_ 1 |
||
двигателя - |
с0 (пди). |
|
|
||||
Следовательно, |
должна |
Рис. 5.2. Работа ДВЗ при |
V >Красч |
||||
возрастать степень |
повыше |
||||||
|
|
|
|||||
ния давления перед |
ВЗ, |
по- |
|
|
|
этохму диффузорность струи между сечениями н-н и вх-вх воз-
—Fn - const _
растает F0 = — ----- ;---- . При этом возрастает угол набегания
струи на переднюю кромку ВЗ, что может привести к отрыву
потока |
от |
внешней |
стенки |
ВЗ. В этом случае увеличи |
|||
вается |
Х аи и, следовательно, |
||
растет схлп . |
|
||
При |
V « K pac4, |
V= 0 |
|
(рис. 5.3) воздух засасывает |
ся в ВЗ компрессором. Край |
Рис. 5.3. Работа ДВЗ при V « 1/расч |
|
ние струйки натекают на переднюю кромку под большим утлом, что может привести к отрыву потока от внутренней стенки ВЗ. Это увеличивает неравномерность поля скоростей ( Т 5С) и ведет
к росту потерь полного давления в ВЗ (уменьшается
М0 =>! R ).
Косой обдув ВЗ (рис. 5.4) возникает при:
-резких эволюциях ЛА (энергичное маневрирование);
-сильном боковом ветре;
-воздействии потока от несущего винта вертолета.
Вэтих случаях наблюда
7 / /~7 Г~: 7 / / / Т"Г71 |
ется отрыв потока от внут |
||
7 |
ренней стенки ВЗ, что приво |
||
|
дит к росту потерь ^полного |
||
1 |
давления (NI O bx) и |
умень |
|
шению коэффициента |
расхо |
||
|
|||
Рис 5.4. Работа ДВЗ при косом |
да Фвх- |
|
|
обдуве |
Толстая, с большим ра |
||
|
диусом закругления передняя |
кромка ВЗ, позволяет снизить отрицательный эффект, возни кающий при косом обдуве ВЗ.
При полете с трансзвуковой скоростью (0,8 < М < 1) до раз
гона потока в сужаюшейся струе на внешних поверхностях ДВЗ образуются местные зоны со сверхзвуковым течением потока,
|
который тормозится в скачках |
|||
|
уплотнения, что ведет к уве- |
|||
|
личению |
ЛГВ||(Т сХВ1|). Возрас- |
||
|
тает доля тяги двигателя /?, |
|||
|
потребная на преодоление Х Ш[. |
|||
|
При |
полете со |
сверхзву |
|
|
ковой |
скоростью |
(М > 1) |
|
Рис. 5.5. Полет со сверхзвуковой |
(рис. 5.5) перед ВЗ образуется |
|||
ударная головная волна (ГВ), |
||||
скоростью |
||||
в которой скорость гасится до |
||||
|
||||
дозвуковой с большими потерями полного давления |
(1 Ф авх). |
|||
Резко возрастает внешнее сопротивление ВЗ схви. |
|