4 Вопрос «характеристики двигателя»
В эксплуатации двигатель работает в основном на нерасчетных режимах.
Режим работы двигателя характеризуется совокупностью полей скоростей и параметров газа во всех элементах двигателя. Поэтому необходимо уметь определять тягу (R) и удельный расход топлива (Cуд) на всех режимах работы.
Расчетным путем, определять эти данные очень трудно. Поэтому, обычно, такие данные получают экспериментальным или расчетным путём. Однако в эксплуатации намного удобнее использовать характеристики двигателя.
Характеристиками двигателя называются зависимости тяги и удельного расхода топлива от величин, определяющих режим работы двигателя. Такими величинами являются: скорость полета; давление и температура наружного воздуха; режим работы двигателя, (определяется оборотами двигателя); программа регулирования.
Различают следующие виды эксплуатационных характеристик:
- дроссельные (частотные);
- скоростные;
- высотные.
Скоростные и высотные характеристики являются летными характеристиками.
Дроссельные характеристики
Дроссельными характерис-тиками называются зависимости тяги R и удельного расхода топлива Cуд от частоты вращения при постоянной скорости и высоте полета.
В частном случае при ско-рости полета V =0 и высоте Н=0, дроссельная характеристика на-зывается стендовой, поскольку может быть получена экспери-ментально при работе двигателя на испытательном стенде.
Д
россельные
характерис-тики
позволяют определить основные данные
двигателя при его эксплуатации на
меньшей, чем максимально допустимая,
частоте вращения ротора в соответствующих
высотно-скоростных условиях.
Из графиков видно, что при увеличении частоты вращения тяга растёт, а удельный расход топлива сначала падает, а затем увеличивается. Такое изменение удельного расхода объясняется следующим. При начальном росте частоты вращения (до n2=86%) степень повышения давления (к) довольно быстро растёт, а значит, быстро растёт и расход воздуха. Это приводит к увеличению эффективности использования тепла в двигателе, следовательно Cуд довольно быстро уменьшается. При дальнейшем увеличении частоты вращения и Т3 начинают расти потери кинетической энергии с выходящими газами, а это, в свою очередь, приводит к некоторому увеличению Cуд.
Ступенчатое изменение параметров двигателя вблизи n2=79% связано с закрытием (открытием) клапанов перепуска воздуха.
На двигателе Д-З0КП применена программа регулирования n2=const. Каждому режиму соответствует определенная частота вращения, которая имеет постоянное значение независимо от полетных и атмосферных условий, кроме режимов ограничения.
Можно выделить следующие основные режимы работы двигателя.
Взлётный режим
На этом режиме двигатель работает с предельно допустимой частотой вращения n2=max. развивая максимальную, при данных атмосферных условиях, тягу. Этот режим работы является очень напряженным как в силовом, так и в тепловом отношении, поэтому непрерывная надежная работа двигателя обеспечивается в течение 5 мин, а общее время работы на этом режиме составляет 5% за ресурс. В особых случаях эксплуатации время непрерывной работы на взлетном режиме допускается 15 мин. Этот режим используется при взлете и начальном участке набора высоты, а также при уходе самолета на второй круг в посадочной конфигурации крыла.
Номинальный режим
На этом режиме двигатель работает с пониженной частотой вращения по сравнению со взлетным режимом, развивая тягу R=0,8Rmах. На номинальном режиме конструкция нагружена меньше, чем на взлетном, поэтому непрерывная работа двигателя на этом режиме не ограничивается.
Номинальный режим используется при наборе высоты, а также как основной режим полетов с максимальной скоростью.
Крейсерские режимы
Они соответствуют частоте вращения, при которой двигатель развивает тягу R=(0,9...0,42)Rном. Продолжительность работы на этих режимах не ограничивается в пределах ресурса. Режим 0,42 номинального является посадочным, малого газа. (n2=79.5 – 82% R=4000 кгс.)
Режим малого газа
Это режим минимально допустимой частоты вращения, при которой двигатель еще может работать устойчиво, развивая минимальную для него тягу. Почти вся тепловая энергия расходуется на вращение двигателя. Следовательно, скорость истечения газов из реактивного сопла и тяга небольшие. Часовне расходы топлива минимальны (800 кг/час), а удельные величины максимальны, так как тяга незначительная (R=940 кгc.) n2=60%.
Режим обратной тяги
На режиме обратной тяги двигатель развивает в условиях Н=0, V=0, MCA максимальную обратную тягу R=3800 кгс. (n2=93±1%). Величина отрицательной тяги на этом режиме зависит от скорости полета, при чем, чем больше скорость полета, тем больше и отрицательная тяга. Так на скорости пробега 200 км/час Rотр=5200 кгс.
При эксплуатации двигателя необходимо учитывать, что величина тяги, обороты и температура газов на каждом режиме в значительной степени зависят от температуры наружного воздуха и атмосферного давления. При увеличении температуры воздуха до +15°С при постоянном атмосферном давлении 760 мм.рт.ст. тяга почти не изменяется. Увеличение температуры выше +15°С приводит к падению пяти двигателя и при t=+50°C она составляет 9200 кгс. Градиент уменьшения тяги равен 80 кгс. на 1°С изменения температуры.
Изменение Pн при постоянной температуре при законе регулирования n2=const приводит к изменению тяти пропорционально Рн.
Уменьшение Pн с 760 мм.рт.ст. до 730 мм.рт.ст. приводит к уменьшению тяти на 4% во всем диапазоне скоростей полета.