(Л19) 3.26. Турбореактивний двигун двоконтурний

На основі досліджень, які проводилися з 1937 року, А.М. Люлька представив заявку на винахід двоконтурного турбореактивного двигуна (авторське свідоцтво вручили 22 квітня 1941 року). В основі двоконтурних ТРД (ТРДД) лежить принцип приєднання до ТРД додаткової маси повітря, яка проходить через зовнішній контур двигуна і дозволяє отримати двигун з більш високим польотним ККД, в порівнянні зі звичайним ТРД.

Атмосферне повітря проходить вхідний пристрій (рис. 3.56), попадає на лопатки компресора низького тиску (вентилятора) 1. Після вентилятора повітря розділяється на два потоки. Одна частина повітря з цього компресора подається в зовнішній (холодний) контур низького тиску 3, мінує камеру згоряння і формує реактивний струмінь 5 у вихідному соплі. Друга частина повітря проходить крізь внутрішній контур 2. Робочий процес у внутрішньому контурі високого тиску аналогічний робочому процесу в ТРД. Тяга двоконтурного ТРД створюється струменем розжарених газів 4, що виходять із турбіни внутрішнього контуру 2, і холодним струменем повітря 5, стислого компресором 1 у зовнішньому контурі. В результаті зменшується середня швидкість витікання суміші (повітря та газів) з вихідних сопел контурів і шум двигуна, зменшується температура вихідного газу та витрата палива. Внаслідок цього економічність ТРДД на землі, в порівнянні з ТРД, вища на 40-50 %, а рівень шуму двигуна нижчий.

Схема турбореактивного двигуна двоконтурного

компресор низького тиску; внутрішній контур; вихідній потік внутрішнього контуру; вихідній потік зовнішнього контуру.

Рис. 3.56. Схема турбореактивного двигуна двоконтурного.

Привід компресора зовнішнього контуру може здійснюватися від тієї ж турбіни, що і компресор внутрішнього контуру, або від самостійної турбіни, що розташовується за турбіною компресора внутрішнього контуру.

На відміну від ТГД краща економічність двоконтурних двигунів у порівнянні з ТРД зберігається і на значно більших швидкостях польоту. ТРДД можуть бути ефективними і для більших надзвукових швидкостей польоту. Таку можливість відкрило спалювання палива в двох контурах (застосування форсажної камери в зовнішньому контурі).

Одним із основних параметрів ТРДД, що визначає його характеристики, є ступінь двоконтурності – відношення кількості повітря, яке проходить через зовнішній контур G₂ до кількості повітря, яке проходить через внутрішній контур G₁ m = G₂ / G₁.

Схема ТРДД з малою ступінню двоконтурності: 1 – вентилятор; 2 – компресор низького тиску; 3 – компресор високого тиску; 4 – камера згоряння; 5 – турбіна високого тиску; 6 – турбіна низького тиску; 7 – реактивне сопло; 8 – вал ротора високого тиску; 9 – вал ротора низького тиску.

У залежності від величини ступеня двоконтурності всі ТРДД можна розбити на дві групи:

– зі змішуванням потоків за турбіною (m < 4);

– без змішування потоків за турбіною (m > 4).

У ТРДД зі змішуванням потоків (ТРДДзм) потоки повітря із зовнішнього і внутрішнього контурів попадають у спільну камеру змішування. Тут ці потоки змішуються і покидають двигун через спільне сопло з однаковою температурою. ТРДДзм більш ефективні, однак наявність камери змішування приводить до збільшення габаритів і маси двигуна.