TRiP122

37.СМЕШИВАНИЕ ПОТОКОВ В ЭЛЕМЕНТИАХ ГТД

Всякий раз, при процессе смешивания, происходит потеря давления торможения, хотя иногда наблюдается повышение статического давления. Этот процесс зависит от массового потока, импульса и энергии каждого из потоков. В турбине, происходит смешивание, между потоком охлаждающего воздуха и основным потоком. Гораздо более существенный процесс смешивания происходит между потоком газогенератора и потоком второго контура за турбиной НД. Допускается процесс смешивания происходит

температуры Т06 перед входом в реактивное сопло. При совершении полёта в «сухом»

до сгорания газа ,на выходе из турбины и смешения потока, прежде, чем он войдёт в реактивное сопло.

При совершении полёта с включенной форсажной камерой, температура в горле реактивного сопла ( T08 = Т0ab ) эффективно устанавливается потоком топлива, тем более, если принять, что процесс горения ведёт к незначительной потере давления в реактивной трубе, при использовании газа с величинами γ = 1.30, а CP = 1 244 Дж / кг · К. При работе форсажной камеры температуры газа настолько высоки, что часть потока второго контура используется для охлаждения стенок реактивной трубы и реактивного сопла, чем в данном случае пренебрегают; а величина температуры Т0ab, принята таким образом, что бы быть равной той температуре, которая возникает при совокупном смешивании потока второго контура с основным потоком газогенератора.

38. Камера сгорания: эмиссия, формирование, управление и контроль.

Эмиссия это процесс создания вредных или ядовитых газов во время сгорания топлива,

CO2 и H2O - неизменные продуты сжигания топлива, потому что количество углеводородов, полученных в процессе горения может быть существенно уменьшено, что приводит к большей эффективности двигателя и сокращению тяги летательного аппарата. Количество оксидов серы SOX, определяется полностью элемента серы в массе топлива; обычно, уровень серы, очень низок. Оксиды азота - NOX, недожжённые углеводороды - UHC, СО зависят от корректной работы камеры сгорания.

Эффект от действия соединения NOX на окружающую среду самый большой и сложный; оксид, воздействуя на озон, вызывает парниковый эффект. Уровень дыма и загрязнений от двигателей летательных аппаратов стал регулироваться Международной Гражданской Авиационной Организацией (ICAO). Допустимое количество NOX пропорционально степени повышения давления, способного компенсироваться за счёт увеличения температуры на выходе из компрессора; исходная формула, определяющая лимит эмиссии для оксида азота по инструкции ICAO, тогда примет вид:

окружающей атмосфере, большое значение имеет величина степени повышения давления

Уровень оксидов азота NOX и дыма - главные проблемы, препятствующие повышению тяги двигателей эмиссия оксидов углерода СО и углеводородов UHC, наиболее опасны и неблагоприятны при режимах набора высоте и выполнения полета. По крайней мере, необходимо понизить концентрацию углеродосодержащих примесей СО, UHC и дыма, что в свою очередь приведёт к выполнению полёта на максимально дальний диапазон, при высокой температуре и наличии достаточного количества кислорода в избытке. Это также повысит эффективность всего процесса горения, хотя при перезапуске двигателя на высоте это может повредить и камера сгорания не успеет воспламениться. Оксид азота NOX образован химическими реакциями, которые протекают намного медленнее, чем при взаимодействии с CO2 и H2O, но с увеличением температуры процесс образования NOX быстро увеличивается . Из-за сравнительно медленного процесса образования NOX, и количество его выбросов напрямую зависит от температуры, климатических, погодных и временных условий

Стандартный подход к уменьшению количества соединений NOX состоит в максимальном уменьшении времени нахождения в зоне высоких температур Потребность в уменьшении времени пребывания двигателя на больших высотах связана с устранением высококонцентрированных соединений NOX; вырабатываемая мощность при этом приводит к сокращению размеров камеры сгорания и относительных норм расхода воздуха и топлива.

Для понижения уровня эмиссии (то есть для приемлемого уровня на входе в камеру сгорания и температуре на выходе из неё) камера сгорания должна будет иметь определённую форму. Для таких камер сгорания используются иные типы инжекторов для создания на различных участках зон с повышенной и пониженной тягами. Для зон с низкими и высокими показателями мощности существуют отдельные стадии (или ступени).

40. Баланс мощностей КВД и ТВД

Уменьшение реактивного сопла практически пропорционально увеличивает P05 / P04 , что означает уменьшение отношения давлений в турбине. При постоянной эффективности турбины сокращение степени понижения давления в турбине соответственно сократит мощность турбины. Увеличение площади соплового аппарата турбины A4, имеют тот же эффект. При запирании турбины и реактивного сопла, если отношение давлений и отношение температур в поперечном сечении турбины могут изменится, то это воздействует тем самым на одну из площадей.

площадей, указанным в уравнении 12.6b, тогда легко показать, что понижение температуры турбины пропорционально температуре на входе в турбину и определяется как:

где kH константа, установленная отношениями площадей. Другими словами, работа турбины, произведенная на единицу массы, пропорциональна температуре на входе в турбину и определяется как Cpe kH T04 .

Мощность, произведённая турбиной, должна быть равна мощности компрессора. Пренебрегая увеличением массового расхода потока через турбину, из-за увеличения величины подачи топлива, и потерями, вызываемыми утечками потока через щелевые отверстия в ряде лопаток компрессора, связанных с охлаждением, баланс в мощности можно представить в виде:

эффективность компрессора принять постоянной , то появляется возможность

Если известны отношение полных давлений и температура на входе в турбину при одинаковых условиях, тогда не составит ни какой трудности нахождение величины коэффициента kH. Стоит отметить, что в пределах приближений, принятых здесь, отношение давлений компрессора полностью определяется отношением площади входа в турбину к площади реактивного сопла и степенью повышения температуры на входе в турбину T04 / T02 .

45. Рабочее тело ВРД. Термодинамические св-ва.

Рабочим телом ВРД является воздух – смесь нескольких газов. Состав воздуха:

N2 - 78%

O2 - 21% Ar - 0,93%

CO2 - 0,09%

Средняя молекулярная масса воздуха m=29.

Теплоемкость cp и показатель изонтропы зависят от его температуры и коэффициента избытка воздуха, поэтому они различны в различных сечениях двигателя и при различных режимах работы двигателя.

При Стандартных Атмосферных Условиях (САУ) теплоемкость составляет cp=1004,5 Дж / (кг * К); газовая постоянная R=287 Дж / (кг * К); показатель адиабаты k=1,4

Эти значения в зависимости от сечения двигателя могут изменяться.

46. Порядок расчёта дроссельной характеристики ТРДД.

Дроссельными характеристиками называют зависимости тяги, удельного расхода топлива, расхода воздуха, температуры и давления рабочего тела в различных сечениях и других параметров двигателя от режима его работы, построенные для неизменных внешних условий. Режим работы двигателя задается расходом топлива, температурой газа перед турбиной, частотой вращения ротора или каким-либо другим параметром. Дроссельные характеристики могут быть построены по любому из них, а также по тяге или углу установки РУД. Во многих случаях дроссельные характеристики строятся по частоте вращения ротора

Пусть расход топлива через двигатель уменьшается. Соответственно снижается температура газа перед турбиной, что ведет к снижению работы турбины LТВД = сргТГ1тВД и температуры за ней Тг.

Аналогично для ТНД. Работа компрессора НД изменяется в соответствии с уравнением баланса мощности в случае ТРД она снижается пропорционально LтНД. На ТРДД она тем более снижается, поскольку зависит от степени двухконтурности, которая возрастает. Снижение L КНД приводит к уменьшению степени повышения давления в компрессоре и температуры за ним. Аналогично изменяются работа и параметры КВД. Такое изменение параметров компрессора сопровождается снижением частот вращения роторов и смещением рабочих точек на характеристиках компрессоров влево вниз по линии совместной работы: уменьшаются давления р , и температуры Т во всех сечениях двигателя и расход воздуха через него.

Итак, при снижении режима основные данные и параметры двигателя изменяются весьма существенно. В диапазоне режимов от максимального до малого газа тяга двигателя уменьшается в 15-30 раз (в результате обеспечивается широкий диапазон потребных тяг). Удельный расход топлива изменяется почти в 2 раза. Расход воздуха уменьшается примерно в 4 раза, а частота вращения ротора в 1,5...2 раза. В

49. Запас устойчивости компрессора.

Любая рабочая точка компрессора, находящаяся на линии рабочих режимов, кроме

устойчивой работы. Запас устойчивой работы показывает удалённость рабочей точки от границы неустойчивых режимов при сохранении заданных приведенных оборотов.