Условные обозначения и индексы.

C₀ — скорость набегающего потока, м/с

C₅ — скорость истечения газа, м/с

C_p — изобарная теплоемкость, Дж/кгК

C_v — изохорная теплоемкость, Дж/кгК

G — масса, кг

H — высота, м

k — показатель адиабаты

M — молярная масса, моль

p — давление, Па

q — теплота, Дж/кг

R — удельная газовая постоянная,

R — универсальная газовая постоянная, Дж/кгК

R_уд — удельная тяга двигателя, м/с

L — удельная работа;

S — энтропия, Дж/кг

T — температура, К

U — внутренняя энергия, Дж/кг

v — удельный объем, м³/кг

 — коэффициент избытка воздуха

 — изменение параметра

_t — термический к. п. д., %

₀ — плотность воздуха, кг/м³

 — время, ч

 — параметр (характеристика) относится к воздуху

 — параметр (характеристика) относится к продуктам сгорания

opt – оптимальный;

i – номер компонента, процесса;

ц – цикл;

к – компрессор;

Введение

Авиационный газотурбинный двигатель является сложной технической системой с высокими удельными параметрами. Конструкция доводилась до совершенства на основе большого объема экспериментальных исследований, накопленной статистики. Технические достижения в области конструкции, материалов, технологии, различных методов повышения нагрузочной способности, усталостной прочности нашли в современном двигателе самое непосредственное воплощение. В мировой практике разработаны и освоены в производстве двигатели новых поколений, где в конструкцию привнесены качественные изменения, приведшие к существенному повышению удельных эксплуатационных параметров. Продолжающие находится в эксплуатации и выпускаться, проверенные временем и доведенные на основе анализа результатов практического использования до высокого уровня совершенства ряд моделей сформировали большой объем практической информации.

Циклы ГТД подразделяются на две основные группы: с подводом тепла при p=const и с подводом тепла при v=const.

1 Расчет состава рабочего тела

1.1 Предварительный расчёт состава воздуха

Расчёт массовых и мольных долей компонентов и теплоёмкости производится для воздуха, потребляемого двигателем самолёта на высоте полёта Н = 600м.

Найдем удельные газовые постоянные для каждого компонента по формуле:

, где R_=8,314 кДж/мольК

;

;

;

.

Изохорные теплоемкости компонентов:

;

;

;

;

;

Изобарные теплоемкости компонентов:

Рассчитаем массовые доли по формуле:

Обозначим как – молекулярная масса смеси:

Рассчитаем количество вещества:

Для газовой смеси определим

изобарную теплоемкость:

изохорную теплоемкость:

показатель адиабаты:

;

1.2 Расчет оптимального значения степени повышения давления

в компрессоре ГТД

Для заданного числа М полета оптимальное значение можно получить аналитически из условия, что при его значении полезная работа цикла ГТД наибольшая. Решение сводится к отысканию максимума функции .

Этот максимум в идеальном цикле достигается при значении

Подставив исходные и рассчитанные в разделе 1.1 значения в формулу , получим:

Тогда:.