книги / Теория, расчёт и проектирование авиационных двигателей и энергетических установок. Теоретические основы

При n = nПВ открывается перепуск воздуха (ПВ), что приводит к росту расхода воздуха Мв через первые ступени ОК и, следовательно, увеличению Nк > Nт, так как приходится сжимать дополнительный воздух, выпускаемый через окна ПВ.

темп снижения Мв превосходит темп роста Rуд, поэтому скачкообразно уменьшается тяга ТРД R = ↓↓ Мв ↑ Rуд .

При включении ПВ скачкообразно возрастает сR, так как увеличивается расход топлива Мт при уменьшении R, следовательно, ↑cR =↑ Mт / ↓ R . Физически рост сR объясняется

тем, что приходится тратить часть топлива на совершение работы по сжатию воздуха, выпускаемого в атмосферу и не участвующего в создании тяги.

При включении ПВ существенно возрастает ∆Kу. При n = nc раскрывается сопло(↑ Fкр ):

↑Fкр ↑ πт ↑ Nт ↑ n САУ↓ M т ↓Tг

↓ Nт ↓ n = nс;

↑Fкр ↓ рт ↓ πс ↓cс ↓ Rуд ↓ R ;

жается ∆Kу.

Так как ОК не регулируется, то будут уменьшаться πк и ηк , следовательно, возрастет сR.

Таким образом, при увеличении Fкр скачкообразно уменьшается R и возрастает сR (см. рис. 11.8).

271

ухудшается (↑cR ).

3. Запас устойчивости ОК при использовании АПВ в целом возрастает (↑∆Kу ) .

Влияние программы регулирования на протекание ДХ

1. ПР Тг =сonst (Мт = const). Дросселирование ТРД

осуществляется путем уменьшения Fкр.

Так как в соответствии с уравнением совместной работы

2n

ГТ и РС πт ≈(Fкр FCA )n+1 , то при уменьшении Fкр ↓ πт

Таким образом, при уменьшении Fкр, вследствие уменьшения Rуд и Мв, интенсивно снижается тяга R. Так как снижение тяги происходит при Мт = const, то энергично возрас-

тает удельный расход топлива сR = M т = const .

↓↓ R

272

са по Тг вследствие уменьшения ∆Kу;

– снижение ресурса ТРД вследствие того, чтоТМГ =Тmax . 2. ПР nmax = const. Дросселирование осуществляется

↓ Rуд ↓ R =↓↓ Rуд ↑ Мв.

Снижение тяги R вследствие уменьшения Rуд сдерживается некоторым ростом Мв. РТ движется по напорной кривой (линия 3 на рис. 11.10) в область с большими расходами воз-

этом увеличивается ∆Kу.

Недостатки дросселирования при ПР nmax = const:

– медленно снижается R;

273

– диапазон изменения Fкр не перекрывает весь диапазон изменения тяги R от максимального режима до режима МГ.

Выводы:

1. Дросселирование при ПР Тг = const и ПР nmax = const,

в чистом виде, неприемлемо из-за существенных недостатков.

2. Необходимо применять комбинированные программы дросселирования.

Дросселирование при комбинированной ПР

1. Уменьшение R при ПР nmax = const.

Так как при n = nmax Тг max > Tг.эк , то снижение Тг от Тг max до Тг.эк на участке PN (рис. 11.11) приводит к уменьшению сR, и в точке N Fкр max, сR min.

Рис. 11.11. ДХ при комбинированной ПР

274

2. Уменьшение R снижением Мт.

При этом уменьшается Тг и n, что приводит к энергичному снижению R. Так как темп снижения R превосходит темп снижения Мт, то возрастает сR =↓ Мт ↓↓ R – уча-

сток NL (см. рис. 11.11).

Таким образом, дросселирование при комбинированной ПР позволяет, проигрывая в экономичности в зоне nМГ, получить большие значения nМГ при относительно низкой Тг , что улучшает приемистость ТРД и увеличивает его ресурс.

Оптимальное дросселирование

Для получения оптимальной ДХ (сR min) необходимо на участке NK (см. рис. 11.11), одновременно с уменьшением

расхода топлива Мт, прикрывать РС (↓ Fкр ), в этом случае:

ния R замедляется;

↓ Fкр ↓ МгРС ↓ Мв – темп роста коэффициента из-

бытка воздуха α (при ↓ Мт ) замедляется, следовательно, замедляется темп снижения Тг , что дополнительно сдерживает

снижение тяги R.

Таким образом, уменьшение Fкр сдерживает темп снижения R, что способствует замедлению темпа роста

сR = ↓↓↓МRт .

11.2.2. Скоростные характеристики ТРД

Скоростные характеристики (СХ) ТРД – это зависимости R(M) и cR(M) на заданном режиме работы двигателя, при H = const и принятой программе регулирования (ПР).

275

Условия построения СХ:

1)H = const;

2)ПР: n = nmax = const; Тг =Тmax =const .

Зависимость R(M)

При расчетном режиме работы РС (рс = рн) и допущении, что Мв = Мг (β = 1), тяга ТРД определится по формуле

Взаимное изменение Rуд и Мв, при изменении числа М полета, будет определять характер протекания зависимо-

сти R(M).

нелинейный характер изменения сс при увеличении числа М полета.

При увеличении числа М полета одновременно с ростом сс растет скорость полета V ~↑ M =↑V / a (см. рис. 11.12).

276

Таким образом, при увеличении числа М полета снижа-

ется Rуд =↑сс −↑↑V (рис. 11.13).

При М = Мmax, R = МвRуд = 0 наступает «вырождение ТРД», то есть дальнейшее увеличение скорости V становится

невозможным.

2. При увеличении М также растет πдв ↑ рк ↑ рСА .

Так как во всем диапазоне чисел М q(λСА) = 1, то приведенный расход газа через СА первой ступени ГТ

МгСА должен расти, следовательно, будет расти расход воздуха Мв (см. рис. 11.13).

Влияние высоты полета на зависимость R(М)

При увеличении высоты полета Н происходит следующее:

1.↓Тн ↓Твх ↓Тк ↑(Тг Тк ) ↑Q1

↑ Lвн ↑ Le ↑cc ↑ Rуд ;

277

2. ↓ pн ↓ рвх ↓ рк ↓ рCA ↓ МгCA ↓ Мв .

Так как темп снижения Мв значительнее, чем темп роста Rуд, то при увеличении Н будет уменьшаться R =↑ Rуд ↓↓ Мв .

Рост сс при увеличении Н приводит к более позднему «вырождению двигателя», при бóльших значениях Мmax

(V = сс) полета (см. рис. 11.13).

При увеличении Н > 11 км (Тн = const) темп снижения тяги возрастает R ~↓↓ МвRуд , так как Rуд(Тн) = const.

Зависимость cR(М)

Для установления зависимости cR(М) воспользуемся формулой

Взаимное изменение Q0 и Rуд при увеличении М, определяет характер протекания зависимости cR(М) (рис. 11.14).

Так как при увеличении М темп снижения Rуд превосходит темп снижения Q0, то будет расти

Уменьшение Q0 при росте М связано с ростом температуры Тк ↓Q0 = cp (Тг −↑Тк ) .

При М = Мmax, Rуд = 0, следовательно, cR → +∞.

278

Влияние высоты полета на зависимость cR(М)

(V = cc) произойдет при большем значении Мmax полета (см.

рис. 11.14).

Одновременно при росте Н растет Rуд, причем значительнее, чем увеличивается Q0. В результате этого характеристика cR(M) на большей H полета пройдет ниже.

Влияние напорности ОК (π*к.р ) на протекание СХ

Для уяснения характера влияния πк.р на протекание СХ будем параллельно строить СХ для двух ТРД, имеющих при числе М = 0 одинаковые Мв и Тг , но разные πк.р .

Так как при М = 0 у ТРД с более высоконапорным компрессором (большей πк.р ) выше Rуд = сс, то и R = RудМв будет

иметь большее значение (рис. 11.15). Увеличение числа М

полета приводит к рос-

279

лучшего теплоиспользования. Однако это различие с ростом M полета сокращается, а при приближении к Mmax начинается быстрый рост cR → +∞ (см. рис. 11.16).

Влияние Тг* на протекание СХ

При сравнении СХ ТРД, имеющих одинаковые πк.р

и различные значения Тг.р , видно, что у ТРД с бóльшими зна-

чениями Тг зависимость R(M) проходит выше (рис. 11.17, а).

Рис. 11.17. Влияние на СХ ТРД Тг.р

280