- •Общая теория авиационных
- •1.2. Области применения реактивных двигателей
- •2. Турбореактивный двигатель (трд)
- •2.1. Принцип создания тяги трд
- •2.2. Изменение параметров рабочего тела и превращения энергии по тракту трд
- •2.3. Основные параметры трд. Тяга трд Основные параметры трд
- •Тяга трд
- •3. Циклы трд
- •3.1. Сущность второго закона термодинамики
- •3.2. Идеальный цикл трд
- •3.2.1. Условия и диаграммы идеального цикла трд
- •3.2.2. Работа идеального цикла трд
- •3.2.3. Термический кпд идеального цикла трд
- •3.2.4. Идеальный цикл со ступенчатым подводом тепла
- •3.3. Действительный (реальный) цикл трд
- •3.3.1. Процессы в действительном цикле
- •3.3.2. Работа действительного цикла трд
- •Внутренняя (индикаторная) работа
- •Эффективная работа цикла трд
- •3.3.3. Эффективный кпд трд
- •Зависимость
- •Зависимость ηe от высоты полета н
- •Зависимость ηe от числа м полета
- •3.3.4. Тяговый (полетный) кпд трд Физический смысл тягового кпд
- •Вывод: Любое воздействие, приводящее к уменьшению разницы между cc и V, приводит к росту ηтяг. Зависимость ηтяг от высоты полета н
- •Зависимость
- •3.3.5. Полный (экономический) кпд
- •3.3.6. Энергетический баланс и потери в трд
- •4. Зависимость удельных параметров трд от параметров рабочего процесса. Основы расчета врд
- •4.1.Зависимость
- •4.2. Зависимость
- •4.3. Зависимости Rуд и сR от кпд процессов сжатия и расширения
- •4.4. Понятие о свободной энергии врд
- •4.5. Основы газодинамического расчета трд
- •5. Ракетные двигатели (рд)
- •5.1. Принцип действия и классификация рд по источнику энергии
- •5.2. Создание тяги в химическом рд
- •5.2.1. Принцип создания тяги рд
- •5.2.2. Расходный комплекс рд
- •5.2.3. Тяговый комплекс рд
- •5.2.4. Мощность рд
- •5.2.5. Удельный расход топлива
- •6. Цикл ракетного двигателя жидкого топлива (жрд)
- •6.1. Диаграмма идеального цикла рд
- •6.2. Работа идеального цикла рд
- •Так как работа цикла расходуется на приращение скорости продуктов сгорания, то есть увеличение их кинетической энергии от ск ≈ 0 до сс, то
- •6.3. Коэффициенты полезного действия цикла рд
- •6.3.1. Энергетические кпд
- •6.3.2. Импульсный кпд
- •6.3.3. Полный кпд
- •7. Реактивное сопло
- •7.1. Условия получения дозвуковых и звуковых скоростей в сопле
- •7.2. Условия получения сверхзвуковых скоростей
- •7.3. Режимы работы сужающегося реактивного сопла
- •7.2. Режимы работы
- •7.4. Режимы работы сверхзвукового реактивного сопла
- •7.5. Назначение и выбор типа рс
- •7.5.1. Сверхзвуковое рс
- •8. Статические характеристики ракетного двигателя
- •8.1. Дроссельные характеристики жрд
- •8.1.1. Особенности глубокого
- •8.2. Высотные характеристики рд
3. Циклы трд
3.1. Сущность второго закона термодинамики
Сущность второго закона термодинамики применительно к тепловым машинам (ТМ) состоит в следующем: не все тепло, подведенное к газу, превращается в полезную работу, часть тепла необходимо обязательно отвести в «холодильник».
Второй закон термодинамики дополняет первый закон термодинамики, так как первый закон, устанавливая эквивалентность между теплотой и работой, не указывает условий преобразования теплоты в работу.
Превращение работы в теплоту не связано с какими-либо трудностями, так как вся работа полностью переходит в теплоту. Превращение же теплоты в работу возможно только при отводе части теплоты в среду с более низкой температурой (tx < tг). Эта теплота полезно не используется и является неизбежной потерей в соответствии со вторым законом термодинамики.
В реальных ТМ отвод тепла осуществляется в окружающую среду (атмосфера, космическое пространство), и чем выше температура газа на выходе из ТМ по сравнению с температурой окружающей среды, тем больше потери тепла.
Иная формулировка второго закона термодинамики: невозможно построить вечный двигатель второго рода. Это означает, что для преобразования тепла в работу необходимы специально созданные условия – наличие хотя бы двух тел с разной температурой, между которыми посредник (газ) мог бы осуществлять цикл и производить работу.
Второй закон термодинамики сформулирован на основе обобщения таких явлений природы, как:
– стремление всех естественных процессов протекать в определенном направлении (газ всегда перетекает из области с более высоким давлением в область с пониженным давлением, тепло передается от более нагретого тела к менее нагретому телу);
– все самопроизвольные процессы продолжаются до тех пор, пока не наступает энергетическое равновесие между телами, участвующими в процессе.
Для осуществления искусственного, циклически повторяющегося процесса необходимо затратить внешнюю энергию. Для работы ТРД необходимо подводить к газу теплоту в КС, иначе работа расширения газа, полученная в ГТ, будет полностью расходоваться на сжатие воздуха в компрессоре, а полезная (внешняя) работа будет равняться нулю.
3.2. Идеальный цикл трд
3.2.1. Условия и диаграммы идеального цикла трд
Последовательность процессов, в результате которых рабочее тело приходит в исходное состояние, называется циклом (рис. 3.1, 3.2).
|
|
|
|
Рис. 3.1. Диаграмма цикла ТРД: н-вх – адиабатное сжатие в ВЗ; вх-к – адиабатное сжатие в ОК; к-г – изобарный подвод тепла в КС; г-т – адиабатное расширение в ГТ; т-с – адиабатное расширение в РС; с-н – отвод тепла в «холодильник» (выброс газа в атмосферу)
|
Рис. 3.2. Диаграмма цикла ТРД: н-вх – изоэнтропное сжатие в ВЗ; вх-к – изоэнтропное сжатие в ОК; к-г – изобарный подвод тепла в КС; г-т – изоэнтропное расширение в ГТ; т-с – изоэнтропное расширение в РС; с-н – отвод тепла в «холодильник» (выброс газа в атмосферу)
|
|
|
Условия идеального цикла:
1) процесс обратим;
2) нет потерь тепла, кроме отдачи тепла в «холодильник»;
3) отсутствуют трение, гидравлические и механические потери;
4) рабочее тело неизменно по составу (химическим и физическим свойствам);
5) состояние рабочего тела рассматривается в характерных сечениях: н–н; вх–вх; к–к; г–г; т–т; с–с за узлами ТРД, в которых происходят энергетические преобразования.