- •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
3.3. Действительный (реальный) цикл трд
3.3.1. Процессы в действительном цикле
В
Рис.
3.7. Работа сжатия в ВЗ
– все процессы сопровождаются потерями энергии;
– физические свойства рабочего тела, характеризуемые параметрами к, ср, R, изменяются при изменении температуры в процессах сжатия- расширения и подвода тепла, а также при изменении химического состава газа в КС.
Например: При сжатии воздуха в реальном ВЗ процесс повышения давления – политропный (рис. 3.7). То есть из-за наличия гидравлического сопротивления (трения воздуха об стенки ВЗ) температура возрастает от до, следовательно, возрастает энтропия. Для сжатия более нагретого газа до давлениянеобходимо затратить бóльшую (политропную) работуLп = Lад + ΔLr, где:
ΔLr – тепловое сопротивление;
; (3.13)
. (3.14)
Показатель политропы n в данном примере зависит от температуры газа и всегда n > к (для ВЗ ВРД n ≈ 1,5…1,54).
Помимо того, что необходима дополнительная работа для сжатия более нагретого, при преодолении гидравлического сопротивления газа, необходима дополнительная работа Lr для преодоления трения воздуха о стенки канала ВЗ. Следовательно, полная работа, потребная на сжатие воздуха в ВЗ
(3.15)
Так как полная работа LВЗ совершается за счет изменения кинетической энергии воздуха в ВЗ
, (3.16)
то
. (3.17)
Изменение кинетической энергии в реальных ВЗ расходуется на политропную работу сжатия (с учетом дополнительного подогрева при трении) и преодоление гидравлического сопротивления.
Сравним диаграммы идеального и действительного циклов ТРД (рис. 3.8, 3.9) при условии, что ;=.
н-к – политропное сжатие воздуха. Потребная работа сжатия рабочего тела (воздуха) в действительном цикле (в сравнении с адиабатным) больше на величину ΔLr и Lr, а температура за ОК выше, чем.
к-г – подвод тепла к рабочему телу в КС. В действительном цикле идет не при постоянном давлении, так как в КС имеют место потери полного давления. Следовательно, перед ГТ газ имеет меньшее давление и меньшую полную энергию (работоспособность).
г-с – расширение газа в ГТ и РС. В реальном цикле процесс расширения газа политропный, поэтому температура на срезе РС выше, чем.
Для подогрева газа до заданной в действительном цикле необходимо подвести меньше теплаQ1д, так как . Газы покидают двигатель при(при одной и той же суммарной степени понижения давления газ дополнительно подогревается от трения), следовательно,Q2д > Q2ад.
|
| ||
Рис. 3.8. Действительный цикл ТРД |
Рис. 3.9. Действительный цикл ТРД |
|
|
Работа действительного цикла меньше работы идеального цикла:
Lц.д = Q1д – Q2д < Lц.ад = Q1.ад – Q2ад . (3.18)
3.3.2. Работа действительного цикла трд
В действительном цикле ТРД часть работы цикла идет на преодоление механических и гидравлических сопротивлений и не участвует в приращении скорости газа (создании тяги).