Министерство образования и науки Российской федерации

Пермский национальный исследовательский политехнический университет

Кафедра «Авиационные двигатели»

Общая теория авиационных

И РАКЕТНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ

УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ

ДЛЯ СТУДЕНТОВ НАПРАВЛЕНИЯ 160100.62

«АВИА- И РАКЕТОСТРОЕНИЕ»

Издательство

Пермского национального исследовательского

политехнического университета

2013

Автор А.А. Григорьев

1. КЛАССИФИКАЦИЯ И ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ РЕАКТИВНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ

1.1. Классификация реактивных двигателей

Реактивные двигатели – это двигатели внутреннего сгорания, в которых химическая энергия топлива преобразуется в кинетическую энергию газовой струи, вытекающей из двигателя, а получающаяся при этом сила реакции используется непосредственно как движущая сила – тяга.

Рис. 1.1. Классификация реактивных двигателей

Ракетные двигатели (РД) – это реактивные двигатели, использующие только вещества и источники энергии, находящиеся на перемещающемся аппарате.

Воздушно-реактивные двигатели (ВРД) – это реактивные двигатели, в которых атмосферный воздух применяется как основное рабочее тело в термодинамическом цикле, а кислород, находящийся в воздухе, – как окислитель горючего.

Реактивные двигатели имеют следующую классификацию:

Ракетные:

– жидкостные ракетные двигатели (ЖРД);

– ракетные двигатели твердого топлива (РДТТ);

– комбинированные двигательные установки (КДУ).

Воздушно-реактивные:

Комбинированные:

– турбопрямоточные двигатели (ТПД);

– ракетно-прямоточные двигатели (РПД);

– ракетно-турбинные двигатели (РТД).

Бескомпрессорные:

– прямоточные воздушно-реактивные двигатели (ПВРД);

– пульсирующие воздушно-реактивные двигатели (ПуВРД).

Компрессорные:

а) ВРД прямой реакции:

– турбореактивные двигатели (ТРД);

– турбореактивные двигатели с форсажной камерой (ТРДФ);

– турбореактивные двухконтурные двигатели (ТРДД);

– турбореактивные двухконтурные двигатели с форсажной камерой (ТРДДФ);

б) ВРД непрямой реакции:

– турбовинтовые двигатели (ТВД);

– турбовальные двигатели (ТВаД).

1.2. Области применения реактивных двигателей

Ограничения по скорости и высоте полета летательного аппарата (ЛА) с реактивным двигателем (рис. 1.2) связаны с возможностью РД соответствующего типа создавать достаточную тягу, а также с аэродинамическими свойствами и конструкцией летательного аппарата.

Рис. 1.2. Области применения различных типов реактивных двигателей

Наименьшую скорость полета имеют вертолеты с ТВаД, за ними следуют самолеты с ТВД, имеющие ограничения скорости из-за использования в качестве движителя воздушного винта. У самолетов с двигателями прямой реакции (ТРД) ограничение скорости полета наступает из-за «вырождения» двигателя.

При увеличении высоты полета, с уменьшением плотности воздуха ρ уменьшается скоростной напор q = ρV ²/2, а значит, падает подъемная сила . Для осуществления горизонтального полета ЛА (Y = G_ЛА) на большей высоте необходимо увеличить скорость полета V .

При больших сверхзвуковых и гиперзвуковых скоростях полета происходит значительный аэродинамический нагрев элементов конструкции ЛА и снижается прочность конструкционных материалов, а динамические нагрузки возрастают. Возникает необходимость ограничения скорости и высоты полета.