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: 80
Скачиваний: 1
того, как уже отмечалось, при уменьшении Т*^Т |
для зафик |
сированного значения тгк* диаметр турбины будет |
уменьшаться |
в такой же степени, как и диаметр компрессора. Такое влияние
температуры |
газа на размеры компрессора и |
турбины |
дает |
|
дополнительный довод в пользу ее увеличения, |
который |
ранее |
||
не всегда принимался во внимание. |
|
|
|
|
На фиг. 42 и 43 нанесены также результаты расчетов, произве |
||||
денных с учетом увеличения стр по мере роста ,гк,* |
но |
при постоян |
||
ной окружной |
скорости. В этом случае значения DR |
значительно |
||
меньше, так как прирост стр используется для увеличения GK.
Не следует забывать, однако, что с учетом характеристик дви гателя такой рост Gx может далеко не всегда оказаться прием лемым.
Как видно из фиг. 42 и 43, почти для всех отношений ТН*1Т Г*
при 7гк* <7гк, соответствующих Птах, имеется минимальное значение диаметра Ds. С ростом температуры газа возрастает и значение 7гк,* соответствующее Весьма важно отметить, что степень повыше
ния давления, соответствующая Z)K min, относительно немного отли чается от значения тгк,* при котором рассматриваемая температура газа является оптимальной по экономичности (см. кривые *Т #опт
на фиг. 42 и 43). Следовательно, когда экономичность имеет для данного двигателя превалирующее значение, применение тгк,* соот ветствующих или близких к тем значениям, при которых выбранная температура газа будет являться оптимальной по экономичности, не будет приводить к существенному росту размеров компрессора. Однако размеры турбины будут возрастать.
Из фиг. 42 и 43 видно также, что при оптимальных по эконо мичности значениях -л-Д, диаметральные размеры двигателя весьма сильно увеличиваются и это является дополнительным доводом против применения таких степеней повышения давления, на что ра нее уже указывалось.
Когда в ТРД применяется форсажная камера, то удельная тяга относительно немного зависит от тгя* и Тг.* Поэтому в ТРДФ изме нение размеров компрессоров будет зависеть в основном только от изменения коэффициента производительности.
Поэтому для определения соотношения между диаметрами ком прессоров при различных параметрах можно использовать кривые,
приведенные на фиг. 28 и 29, которые при условии, что «к2/сгР<7 (Кт) = = const характеризуют изменение и GK.
Параметры, соответствующие минимуму DR, будут в этом случае
совпадать с параметрами, соответствующими Птах.
Как уже указывалось выше, при этом достигается и максимальное
значение удельной тяги ТРД с форсажной камерой.
Следует оговорить, что данные, приведенные на фиг. 42 и 43, подсчитаны для всех степеней повышения давления при постоянных значениях к. п. д. компрессора и турбины, что, принимая во внима ние широкий диапазон изменения тгк*, является условным и, главным образом, по к. п. д. компрессора.
8* |
115 |
При снижении к. п. д. размеры, подсчитанные по |
и с учетом |
изменения GK, будут сближаться между собой в связи с уменьше |
|
нием П и GK. |
при исполь |
На фиг. 44 показано изменение DJDK для М/у = 2,5 |
|
зовании одноступенчатой и двухступенчатой турбины. |
мере увели |
Как видно из кривых, приведенных на фиг. 44, по |
|
чения irK* значение Z)T/Z)E возрастает, что свидетельствует об относи-
Фиг. 44. Зависимость диаметра турбины от лк* при Мя = 2,5; т)к*=0,83; т)т*=0,91.
- .ар=2800 /гг;'с.и2=сопз(;
СР / *Тц \
----------- ар=2800— (при-------=0,4);
аРо |
\ |
т* |
/ |
аР |
/ |
ТН* |
\ |
----------- ар=2800— (при-—=0,35).
аро \ т* /
тельном росте диаметра турбины. Увеличение числа ступеней позво ляет существенно влиять на диаметр турбины. Если учитывать воз можность увеличения напряжений по мере роста irK,* то при боль ших тгк* это оказывает также большое влияние на диаметр турбины, что показано на фиг. 44 для Тн/*Т г* = 0,35 и Т’я/*Т г=0,4* .
Значение *«ь/Оро^/як принималось по данным фиг. 39 и 40.
Выводы
1. При заданных значениях коэффициентов полезного действия элементов ТРД, а также высоты и скорости полета экономичность ТРД является функцией степени повышения давления в компрессо
ре и температуры газа перед турбиной, оптимальное значение кото
рых определяется системой уравнений
^ — 0 и -^-=0.
|
|
<?як* |
дТг* |
|
|
В настоящей работе доказано, что |
при |
независимом измене |
|||
нии |
и 7’г* |
и при достаточно высоких к. п. |
д. эта система урав |
||
нений |
имеет совместное решение при *Г —>со и тг* —>оо. |
||||
Показано |
также, что |
каждое из |
уравнений dCR}d^K* = 0 |
||
и dCRldTr* = 0 может быть |
разрешено |
только в неявном виде, |
|||
если |
не вводить дополнительных допущений. |
||||
Д. Оптимальная по экономичности степень повышения давле ния, определяемая из уравнения dCRldxK*— 0, значительно
116
(в 1,7 —2,0 раза) превышает по величине степень повышения давления, при которой заданная температура газа является опти мальной. При этом значение CR, соответствующее оптимальному значению ^к,* находится всегда в той части кривой CR),*=f{T где CR при снижении Т* возрастает.
Кроме того, даже температура газа современных двигателей бу дет являться оптимальной при достаточно высоких степенях повыше
ния давления, которые быстро возрастают с увеличением Тг.* По этому можно считать, что наивысшей степенью повышения давле ния, практически целесообразной для применения в ТРД, является такая, при которой заданная температура газа становится опти
мальной.
3. Применяемый в данной работе метод исследования ТРД с ис пользованием комплексного параметра
П — ц*2Ск _ *• |
т*н \ |
орч(Хт) J VK ’ |
Tr*/’ |
связывающего основные гидравлические и конструктивные данные компрессора и турбины с параметрами двигателя тгк* и Тг,* а также с высотой и скоростью полета Тн*имеет общий характер и позволяет выявить рациональные данные основных элементов и параметров в двигателях различного типа. В частности, с помощью этого мето да показано, что при больших сверхзвуковых скоростях полета ог раничивается производительность компрессора ТРД в случае при менения в нем больших окружных скоростей. Это ограничение
уменьшается только с ростом температуры газа и напряжения в ло патках турбины.
Сравнение размеров двигателей при больших Мн более целе сообразно производить в предположении, что величина
остается постоянной, а коэффициент производительности GK изме няется так же, как и весь комплексный параметр. При таком мето де сравнения размеры турбокомпрессорной части двигателя с уве личением температуры газа должны уменьшаться не только из-за роста удельной тяги, но и вследствие увеличения коэффициента производительности компрессора.
ЛИТЕРАТУРА
1. Вукалович М. П., Кириллин В. А. и др., Термодинамические свой ства газов, Машгиз, 1953.
2.Иноземцев Н. В., Авиационные газотурбинные двигатели, Оборонгиз,
1955.
3.Кул аги н И. И., Теория авиационных газотурбинных двигателей, Оборон-
гиз, 1955.
4.Мель кумов Т. М., Теория быстроходного двигателя с самовоспламене
нием, Оборонгиз, 1953.
5. С т е ч к и н Б. С., К а з а н д ж а н П. |
К., А л е к с е е в А. П., Гово |
ров А. Н., К о а о в а л о в Н. Е., Н е ч а е в, |
Н. Н., Федор ов Р. М., Теория |
реактивных двигателей, ч. I и II под редакцией академика Стечкина Б. С., Обо ронгиз, 1954.
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие |
|
|
|
|
Стр. |
|
|
|
|
|
3 |
||
Условные обозначения............................................................................................... |
|
|
|
: |
4 |
|
Глава I. Общие вопросы теории ТРД................................................................... |
|
|
: |
7 |
||
1. |
Исходные уравнения и положения ........................................................... |
|
|
|
7 |
|
|
Уравнения для тяги и удельной тяги................................. |
|
|
|
7 |
|
|
Уравнение для удельного расхода топлива .............................................. |
|
|
14 |
||
|
Вывод уравнения для определения количества топлива, подводимого |
18- |
||||
|
к 1 кг воздуха в основной камере сгорания...................................... |
|
|
|||
2. |
Оптимальные термодинамические параметры ТРД............................... |
|
23- |
|||
|
Общие сведения о термодинамических параметрах, обеспечивающих |
23 |
||||
|
минимальный удельный расход топлива............................ |
двух |
переменных |
|||
|
Условия получения |
минимума Су? как |
функции |
29 |
||
|
V и 7?.................................................. |
|
|
|
|
|
|
Вывод и анализ уравнений для определения оптимальной температу |
40- |
||||
|
ры газа и оптимальной степени повышения давления . |
. .... |
||||
|
Вывод и анализ уравнения для определения степени повышения дав |
57 |
||||
|
ления, соответствующей максимуму удельной тяги........................ |
форсажной |
||||
|
Некоторые особенности изменения 7?уд |
и Ср в |
ТРД с |
61 |
||
|
камерой (ТРДФ)..................................................................................... |
|
|
|
|
|
Глава IJ. Обоснование выбора параметров двигателя для расчетных условий |
|
|||||
|
полета с учетом |
гидравлических и |
конструктивных данных ком |
|
||
|
прессора и турбины................................................................. |
|
|
66 |
|
|
Общие положения........................................................................................... |
|
|
|
|
66 |
|
Связь параметров двигателя и условий полета с прочностными дан |
|
|||||
|
ными турбины, производительностью и окружной скоростью ком |
67 |
||||
|
прессора ...................................................................................................... |
|
|
|
|
|
Оценка некоторых особенностей двигателей различного типа с по |
78 |
|||||
|
мощью комплексного параметра.......................................................... |
|
|
|
||
Связь параметров двигателя и условий полета с производительностью |
93 |
|||||
|
и типом турбины . . . .. .......................................................................... |
|||||
Влияние степени повышения давления и температуры газа на разме |
101 |
|||||
|
ры компрессора итурбины.......................................................................... |
|
|
|
||
Выводы.............................................................................................................................. |
|
|
|
|
116 |
|
Литература....................................................................................................................... |
117 |
Издательский |
редактор К. И. Григораш |
Тех. ред. В. И. Орешкина |
|
Г-62016 |
|
Подписано в печать 4/1 1960 г. |
Учетно-изд. л. 6,59 |
Формат бумаги 60Х*92 /16=3,75 бум. л.—7,50 печ. л. |
|||
Цена 4 руб. 60 |
к. |
Тираж 4400 экз. |
Заказ 374/9537 |
Типография Оборонгиза
