- •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
ка, т а к к а к при п < /гмг ЛСР находится в зоне «помпажа» ОК,
а при достижении частот вращения с достаточным запасом ус тойчивости ОК окна закрываются.
Такой вид регулирования ОК достаточно прост и поэтому широко распространен, хотя экономически не выгоден. Это объ ясняется тем, что часть мощности ГТ NT приходится затрачи вать на сжатие воздуха, который затем выбрасывается в атмо сферу через окна перепуска, не участвуя в создании тяги двига теля. Из-за уменьшения физического расхода воздуха М ъ через
двигатель снижается тяга R , что ведет к росту cR = А/, / i R
Для снижения влияния перепуска на R и cR иногда пере
пуск осуществляют в пространство за турбиной или в наружный контур ТРДД.
9.4. Особенности совместной работы ОК и ГТ на неустановившихся режимах
9.4.1. Неустановившиеся режимы (HP) работы двигателя
Кнеустановившимся режимам работы двигателя относят:
-запуск ГТД;
- переход на повышенный или |
на пониженный режимы |
( Т-ф-/г); |
|
- включение форсажной камеры. |
|
На неустановившихся режимах |
п*(л) Т* и другие пара |
метры рабочего процесса изменяются во времени. Основное ус ловие HP:
|
N ^ N ^ N ^ + N ^ . |
(9.19) |
Так как |
+ N ~ (1...2) % от NT, то условно ими мож |
|
но пренебречь, в этом случае условием HP будет: |
|
|
|
NT* N K. |
(9.20) |
Чем больше величина этого неравенства, тем быстрее про исходит переход на новые частоты вращения п .
При NT > NK (избыток располагаемой мощности ГТ) воз растает п.
При NT < NK (недостаток располагаемой мощности ГТ) снижается п .
9.4.2. Приемистость ТРД
Приемистость ТРД - это способность двигателя быстро увеличивать тягу при перемещении рычага управления двигате лем (РУД).
От приемистости зависят маневренность и разгонные ха рактеристики ЛА.
Приемистость оценивается временем перехода с режима малого газа (МГ) на максимальный режим гпр =
NK~ f (/ - углы набегания потока на лопатки РК).
В начале перехода на повышенные п , когда п « пт.лх (цен
тробежные силы малы), допускается кратковременное увеличе
ние температуры |
Т* >Т*тях на (40...70) °С (из условия прочно |
|
сти элементов ГТ). При этом расход топлива |
М т в 1,5...2,5 раза |
|
превышает М тна установившемся режиме (рис. 9.8). |
||
t |
ТГ t |
R |
Рис. 9.8. Законы изменения М |
Рис. 9.9. ЛСР при «разгоне» |
при «разгоне» ГТД |
ГТД |
|
Однако темп роста Т* ограничен, с одной стороны, может
произойти богатый срыв пламени в КС при малых М „, а с дру гой - темп роста Т'г ограничен минимальным запасом устойчи вости АА'у min (рис. 9.9).
Ограничение по |
ААу mill |
связано |
с тем, что при |
|
Т Г* =>!• А/,. Сд |
ГТ оказывает дросселирующий эффект на рост |
|||
М.л через компрессор. Темп роста |
д(Лпх) |
при разгоне не будет |
||
пропорционален темпу роста я*, |
следовательно, будет возрас- |
|||
тать отношение |
ТТ г* |
, JICP сместится ближе к ГГУ в соот |
ветствии с уравнением ЛСР (9. 18).
При полете на больших высотах с малыми М , когда расход воздуха минимальный М вт1н, первым наступает ограничение по богатому срыву пламени в КС.
На малых и средних высотах при значительных М полета раньше наступает ограничение по запасу устойчивости ОК
у min
Летчик перемещает РУД из режима МГ в максимальный режим быстро, а автомат приемистости обеспечивает необходи
мый темп увеличения подачи топлива в КС ( Т Т*) с учетом всех ограничений.
9.4.3. Запуск ТРД
Этапы запуска:
1. Холодная раскрутка ротора стартером без подачи топли ва в КС до /г, = (0,1...0,15);гпт (рис. 9.10). Подача топлива до
п, не имеет смысла, так как из-за низких значений п т и ц тра
бота турбины LT < Z Lr.
2. При п > в КС начинает подаваться топливо (Т Л-/,). Так как LT > Z Д , раскрутка ротора производится совместно стартером и ГТ до п2 > пр (равновесная /г).
Рис. 9.10. Этапы запуска ТРД |
Рис. 9.11. Ограничение при запуске |
При /1 = /г2, /VT>iVK в 1,5...2 раза. Это необходимо для увеличения надежности запуска созданием избытка мощности ANT (крутящего момента АМ т- М т- М к), так как при равно весной частоте вращения лР - М т= М к .
3. При п2 стартер отключается, и дальнейшая раскрутка ротора до /гмг = (0,4...0,6)лтах производится ГТ.
На втором и третьем этапах 7^ >ГгА|ШХ, поэтому ЛСР сме щается к ГГУ (рис. 9.11), что приводит к снижению АКу. Если
темп роста Т * (увеличения расхода топлива М т) превысит до пустимый, ЛСР пересечет ГГУ и произойдет «горячее зависа ние» (см. рис. 9.11). То есть из-за срыва в ОК резко возрастает TJ.* > Т *тах, а частота вращения п и расход воздуха М а увели чивается медленно. В этом случае необходимо немедленно пре кратить запуск, чтобы не допустить перегрева ГТ вследствие снижения эффективности охлаждения.
Если темп роста расхода топлива М Т(Т Т*) недостаточный, возникает «холодное зависание», то есть избыток мощности ГТ ANr(AMT) недостаточен, раскрутка ( Тя ) идет вяло и по исте чении времени выхода на режим МГ автоматика прекратит за пуск. Топливная автоматика точно дозирует расход топлива М т