1.3. Выбор числа ступеней турбины тна жрд без дожигания.

Дня определения числа ступеней турбины вычисляют распола­гаемый теплоперепад по формуле (2). Величина h₀ однозначно определяет адиабатную скорость истечения рабочего тела из сопел, так как

Задаваясь величиной допускаемой по условия прочности диска и лопаток окружном скоростью вращения ротора турбины U_max = 400...460 м/с, находят величину

По графику (см.рис.2) и величине X определяют окружной КПД , для различных вариантов турбины (одноступенчатая или двухсту­пенчатая) и принимается решение, какая турбина подложит даль­нейшему расчету,

В двигателях с дожиганием большие расходы генераторного газа обуславливает невысокие значения , поэтому эти турбин ,не выполняются одноступенчатыми.

При выборе числа ступеней, необходим учитывать и требова­ния снижения массы турбины и увеличения ее надежности. Наиболее простой является одноступенчатая турбина. Поэтому в некоторых случаях, и особенно, когда мощность турбины невелика и умень­шение ее КПД незначительно ухудшает характеристики всего дви­гателя, отдают предпочтение одноступенчатой турбине, если даже она работает в таких условиях ( x<x_опт) при которых КЦЦ ее меньше, чем у двухступенчатой.

Назначал параметры турбины, необязательно принимать вели­чину ЭС в точности равной оптимальному значение. График зависи­мости КПД от X в области близкой к x_опт, довольно пологий и некоторое отступление от x_опт снижает существенно КПД. В то же время уменьшайте X позволяет уменьшить окружную скорость U при той же скорости С₁ истечения газа из соплового аппа­рата к, следовательно, уменьшить диаметр ее ротора.

2. Исходные данные для расчета турбины

Целью расчета турбину является определение геометрических размеров ее проточной части, в результате которого находятся размеры сопел, лопаток и диаметр ротора. По результатам расчета проточной части разрабатывается конструкция всех основных: эле­ментов турбины.

Для расчета турбины должны быть известны:

• параметры рабочего тела на входе в турбину:

температура Т₀, давление Р₀, газовая постоянная R и показа­тель адиабаты α ;

• давление газа на выходе из турбины P₁;

• мощность турбины N_T. или в двигателях с дожиганием расход га­за ;

• частота вращения ротора ɷ/

2.1. Параметры на входе в турбину

Поскольку между генератором рабочего тела и турбиной не ус­танавливается никаких агрегатов , то параметры на входе в турби­ну практически равны их значении в газогенераторе. Поэтому вмес­то выбора параметров на, входе в турбину можно рассматривать выбор параметров генераторного газа.

2.1.1 Температура генераторного газа

Максимально допустимая температура генераторного газа зави­сит от типа газогенератора, применяемых материалов, конструкции элементов турбины и составляет для восстановительного газа T_0max ≤1400 К, а для окислительного газа T_0max ≤1150 К.

В схемах ЖРД без дожигания для привода турбины обычно ис­пользуется восстановительный газ, который химически не взаимо­действует с металлом. Поэтому максимально допустимая температу­ра у восстановительного газа вше, чем у окислительного и огра­ничивается прочностью конструкции. Кроме того, газовая постоян­ная R больше, у восстановительного газа. Все это способству­ет уменьшении расхода газа через турбину.

Для определения номинальной температуры генераторного га­за, максимально допустимая температура должна быть снижена на величину разброса температуры генераторного газа и на величину неравномерности поля температур по поперечному сечении газоге­нератора. Поэтому номинальная температура генераторного газа принимается равной Т₀=700-900 К в случае окислительного га­зогенератора и T₀ - 1100...1300 К для восстановительного.

Если в качестве рабочего тела турбины используются продукты разложения перекиси водорода, то за максимально допусти­мую температуру принимают температуру адиабатного разложения Перекиси. Так для

98% H₂O₂ T_0max = 1200 К, R = 370 Дж/кг*м, θ=1,35.