Файл: Холщевников К.В. Некоторые вопросы теории и расчета ТРД.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 04.04.2024
Просмотров: 87
Скачиваний: 1
При значении Zk2/Z.k= 0,15 величина 11 >1,0 для всех значений и
*(7\ /Тг)* Z (тск),* |
приведенных |
на |
фиг. 33. Если принять данные |
||||
рассмотренного |
выше примера, |
т. |
е. Л4 = 2,5; |
Гя/*Г г* = 0,425 и |
|||
тск* = 4,0, то произведение *(7>/Г |
|
г)* |
Z (тс/) —0,25 |
(при т)к* = 0,83). |
|||
Тогда получим |
следующие значения 11 в |
зависимости от р |
при |
||||
Лк2/Лк=0,15: |
|
|
|
|
|
|
|
|
0,25 |
|
0,5 |
|
0,65 |
|
|
и |
1,25 |
|
1,66 |
2,05 |
|
||
При одинаковой окружной |
скорости |
в компрессорах |
ТРД |
||||
и ТРДД, одинаковых напряжениях в лопатках последней ступени
Фиг. 33. Относительное изменение комплексного параметра для двухконтурных двигателей.
турбины и значениях Хт, коэффициент производительности ком прессора ТРДД возрастет в такой же степени, в какой возрастает
величина П.
В частности, при (3 = 0,5 коэффициент производительности ком прессора ТРДД должен составлять ~0,795 против 0,478 в комп рессоре ТРД. Такая величина является практически предельной по
88
своей величине. При р = 0,65 предельная величина GK может быть получена при более низком, чем в ТРД, напряжении в лопатках турбины или более низком т. е. турбина в данном случае не
будет ограничивать выбор производительности и окружной скоро
сти компрессора. |
и достаточно |
Таким образом, при небольших значениях |
больших [3 окружная скорость и коэффициент производительности компрессора первого контура в ТРДД даже и при больших сверх звуковых скоростях полета могут приниматься предельно больши ми по величине.
С увеличением L^/Lu, т. |
е. отношения |
работ |
в |
компрессорах |
первого и второго контуров, уменьшение |
П по |
мере |
возрастания |
|
ТН*1Т Г* и /(тгк)* происходит |
более быстро, |
в результате чего значе |
||
ния П могут быть меньше единицы и, следовательно, двухконтур ный ТРДД будет уступать одноконтурному по производительности
компрессора при |
одинаковых окружных скоростях |
компрессора |
||||
и одинаковых напряжениях в лопатках турбины и <7(ХТ). |
|
|||||
Так, например, |
при |
(3 = 0,5 и Z,k2/£k = 0,4 |
значение И<1,0 |
|||
при (ТН1*Т Г)1* (-1()>0,32* |
. Поэтому, если Гя/7'* |
г=* |
0,425 и ?]к* = |
|||
—0,83, то при тгк*>5,5 |
значения П<(1,0. Для (5 = 0,25 |
и Лк2//,к=1,0 |
||||
значение П<1,0, |
если при ТН1*Т Г*=0,425 величина -к>3,0* |
и |
||||
при ТН1*Т Г* = 0,363 |
величина тск>3,5* . |
|
|
|
||
Необходимо указать, что для каждого значения L^ILK сущест вует некоторое предельное значение (3, и обратно, для каждого 6 имеется предельное значение которое физически опреде ляется условием, когда расширение в турбине происходит до ат мосферного давления.
Таким образом, перепад давления в турбине для этого предель ного случая можно записать в следующем виде:
=£щП(Х )=Ащ1гП(Х )
т'пргд |
PH |
v т; |
PH |
|
где |
|
|
|
|
|
/ |
£ |
__ 1 |
\ 1 |
К |
Г' k |
*r + 1 |
7 } |
|
С другой стороны |
|
|
|
|
®вх
Подставив значение рн и заменив рк"//7*в = 7Гк*’ получим
*к |
т.пред |
= |
к |
*88 |
Y |
П(А^ |
. |
(2. 24) |
||
|
|
г |
вх |
|
' |
/ |
||||
Увеличение к * или |
скорости |
полета л/7 приводит к |
росту |
|||||||
7Гт. пред
89
Из уравнения баланса работ турбины и компрессора первого и второго контуров получим
(2.25)
где /я —Gb2/Gb1 — отношение расхода воздуха через второй кон тур к расходу воздуха через первый контур.
Фиг. 34. Предельные значения величины т-—
^■к
для двухконтурного ТРД.
Величины т и р связаны соотношением
Если ~т=*я тпред, то произведение /?г(Ак2/Ак) в уравнении (2.24) будет иметь предельное значение и, следовательно, выбор одного сомножителя будет предопределять и величину второго.
На фиг. 34 показано изменение m(LK^LK) в зависимости от
(7'///7'* г)/(* тг к*) для ряда предельных значений кт*.
Зная величину ТН*\Т и irK,* с помощью графика легко найти предельное значение m (Lk2ILk), если воспользоваться формулой
(2.24) для вычисления гс* пред.
90
В частном случае для двигателя с отбором воздуха за компрес сором, когда Ью/Ьк—1,0, по кривым, приведенным на фиг. 34, по лучим предельные значения т и, следовательно, (3.
Проведенное исследование пригодно как для одновального, так и для двухвального ТРДД. Однако в последнем имеется возмож ность выбрать более высокое число оборотов для первого контура, так как в одновальном ТРДД число оборотов, как следует из изло женного выше, будет, в основном, определяться не предельной на пряженностью турбины, а компрессором второго контура, диаметр
которого значительно больше диаметра первого контура. В резуль тате этого снижаются окружные скорости компрессора первого кон тура и окружные скорости турбины. Возможность увеличения этих окружных скоростей в двухвальной конструкции позволяет умень шать число ступеней компрессора и турбины.
Турбовинтовой двигатель
Для турбовинтового одновального двигателя общее выраже ние комплексного параметра можнозаписать в таком же виде как и для ТРД:
«к2Ок |
sino^rZK* |
VТн |
|
||
|
0,0139>гФ J/7’T> |
|
|||
Выразим общую степень |
расширения в |
турбине *тг |
следующим |
||
•образом: |
|
|
|
|
|
|
7гт |
т.ктст. в> |
|
|
|
где *-л- к—перепад давления, |
необходимый |
для вращения компрес |
|||
сора; |
|
на винт и |
реактивное |
сопло. |
|
*к в— перепад, расходуемый |
|||||
Тогда можно написать
где пт—■ показатель политропы расширения в туроине.
В результате получим
|
* |
Птрд |
^ТВД — ^ТРД |
"г. в |
|
|
|
91
Для вычисления *тг в легко получить простую формулу, приме нив следующий вывод:
г* -У™ |
(Хт) |
||
тв |
Лт* |
sp/f |
|
где еУ 1,0 — коэффициент |
увеличения |
статического давления за |
|
турбиной по сравнению с атмосферным давлением. |
|||
Кроме того, можно написать |
|
|
|
|
|
°вх |
|
где Х/7 —коэффициент скорости |
полета. |
||
Далее |
|
|
|
* |
_ Pr* |
_^Рк* 5г |
|
”т.К * |
* |
’ |
|
поэтому |
“т.к г"т.к |
|
|
|
|
|
|
/?®*КгЧ |
(^т) ^ВХ |
*^ГК°ВхИ (М |
|
“т-в- г^в*П(Л я) <к |
е11(Хя)<к • |
||
Заменив z* K выражением из уравнения баланса работ, будем иметь
|
|
k |
! |
k-\ |
\ к~Х |
г, . *5^к гбвх11(Хт); 1 |
aW * -1 |
) |
\ |
|
/ |
Так как *тг в>1,0, то, следовательно, комплексный параметр для
ТВД всегда будет существенно меньше комплексного параметра ТРД и поэтому в ТВД ограничения по окружной скорости или по
производительности будут всегда достаточно ощутимыми.
Приведем пример: т:к* = 6,0, яг = 0,97, авх = 0,98, Хт = 0,7, П(ХТ) = = 0,7483, = 0,826, П(Х„) = 0,655; ^=—=0,203.
|
"' |
ту* |
1200 |
При этих |
условиях ПТРд = 63, |
*- |
в = 2,72 и, следовательно, |
Птвд = 2j720,89 |
~ 25 >8' |
|
|
Если принять ор=2500 кг/см2, «^=350 м/сек, то для ТВД полу
чим GK=0,471.
Таким образом, в одновальном ТВД даже при умеренной ок ружной скорости коэффициент производительности компрессора должен быть весьма небольшим.
В двухвальном ТВД турбина, вращающая компрессор, практи чески не будет ограничивать выбор окружной скорости и произво
дительности компрессора в связи |
с |
малыми значениями Tff/T* r* |
при дозвуковых скоростях полета |
и |
высокими значениями тгк*. |
92
