Файл: Наумец С.М. Основы теории и устройства авиационных силовых установок конспект лекций.pdf

§ 2. ДРОССЕЛЬНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ТРД

Изменение числа оборотов двигателя осуществляется по­ средством изменения количества топлива, подаваемого в каме­

Рис. 47. Дроссельные характеристики ТРД с регулируемым соплом

Как видно на графике, при уменьшении числа оборотов от максимальных тяга быстро уменьшается (примерно по кубиче­ ской параболе), а удельный расход топлива сначала несколько снижается, а затем быстро возрастает. Рассмотрим причины, обусловливающие такой характер протекания тяги и удельного расхода топлива ТРД по числу оборотов.

Анализ характера изменения тяги Р

Будем считать, что расширение газов в реактивном сопле — полное, и тогда тягу ТРД можно представить без статической составляющей в виде произведения ОвРуд:

Съ— У

Анализ характера изменения удельного расхода топлива

Для объяснения характера изменения удельного расхода топлива в зависимости от числа оборотов двигателя восполь­

Характер изменения С-,, а значит, Руд для дроссельной ха­ рактеристики мы уже рассмотрели.

Для выяснения характера протекания а (коэффициента избытка воздуха) необходимо проследить за изменением раз­ ности температур перед турбиной Г* и за компрессором Т*, т. е.

которая определяет количество подаваемого топлива в камеру сгорания, а следовательно, и коэффициент избытка воздуха а:

Г

/7

/~1 м.г

Рис. 49. Изменение l*v Т*л, ДГ и а в зависимости от числа оборотов двигателя

82

режиме работы двигателя. С уменьшением числа оборотов АТ увеличивается. Объясняется это тем, что с уменьшением п уменьшается скорость воздуха в камере сгорания и ухудшают­ ся условия горения топливовоздушной смеси. Для того, чтобы обеспечить устойчивое горение, приходится увеличивать коли­ чество топлива на каждый килограмм воздуха. При увеличении оборотов свыше некоторых расчетных увеличение АТ объяс­ няется желанием повысить тягу двигателя за счет опять-таки обогащения топлнвовоздушной смеси.

Нели теперь изобразить зависимость а и Руд на одном графике и построить кривую их произведения а-Руд (рис. 50),

то перестроенная затем в — р— она даст представление о ха-

а ■г уД

рактере изменения удельного расхода топлива по числу оборо­ тов, как показано па рис. 47.

^°у<Р

Рис. 50. Характер изменения а, Рул и а-Руд по числу оборотов двигателя

На некоторых расчетных оборотах, называемых крейсерски­ ми, удельный расход топлива наименьший. С уменьшением . числа оборотов от крейсерских Суд увеличивается и незначи­ тельно увеличивается с увеличением их до максимальных.

На дроссельную характеристику обычно наносят характер­ ные режимы работы двигателя.

1) Максимальный режим работы ТРД соответствует макси­ мально допустимому значению числа оборотов птах и темпера­

телях число оборотов в небольшом диапазоне может умень­ шаться путем дросселирования двигателя, при этом несколько уменьшаются температура газов перед турбиной и тяга.

Тяга на форсажном режиме при работе двигателя на месте па 30—40% больше P max:

С увеличением скорости полета тяга двигателя на форсаж­ ном режиме возрастает, а Суд уменьшается.

Форсажный режим используется для сокращения взлетной

больших скоростей горизонтального полета.

4) Крейсерский режим рассчитан на надежную работу дви­ гателя в течение установленного ресурса. На этом режиме минимальное значение имеют удельный расход топлива Судп,,п и

—минимально крейсерский режим (~0,5Ятах);

—максимально крейсерский режим (~0,75 Ртах).

5) Режим малого газа или холостого хода соответствует числу оборотов:

н.ч.г 0,3 timjn.

84

Тягу на режиме малого газа желательно иметь наимень­ шую, так как она определяет длину пробега самолета после посадки, однако величина ее лимитируется оборотами малого газа и составляет:

Рм.г=(0>03--0)05)Ртах.

Время непрерывной работы ограничивается до 10 мин.

Особенности протекания дроссельных характеристик ТРД, снабженных автоматикой перепуска воздуха в атмосферу из средних ступеней компрессора

При рассмотрении способов предотвращения неустойчивой работы осевых компрессоров было указано, что при понижении числа оборотов необходимо открывать ленту перепуска возду­ ха из средних ступеней компрессора. Перепуск воздуха влияет на протекание характеристики двигателя по числу оборотов, примерный вид которой для этого случая показан на рис. 51.

Р*г

Рис. 51. Дроссельная характеристика ТРД, имеющего перепуск воздуха из средних ступеней

В момент открытия ленты перепуска, когда п= ппсрсп, часть сжатого воздуха стравливается в атмосферу и в создании тяги не участвует. Поэтому тяга двигателя скачком понижается, а удельный расход горючего возрастает. Уменьшение расхода газа через турбину ведет к снижению ее мощности, для компен­ сации которой приходится увеличивать температуру Т*. Это

85

приводит также к увеличению удельного расхода горючего. На графике для сравнения при п < п 11ере„ пунктиром нанесено проте­ кание характеристик двигателя, которые были бы получены при данных числах оборотов, если бы удалось избежать помпажа без открытия ленты перепуска. Как видно, перепуск возду­ ха из компрессора экономически невыгоден и находит примене­ ние только из-за своей конструктивной простоты.

Анализ изменения тяги

Характер изменения тяги в зависимости от скорости полета определяется изменением величин, от которых она зависит (см. формулу (4).

86

Если бы с изменением скорости полета V все остальные ве­ личины, входящие в выражение для тяги, а именно: скорость

реактивного сопла Сг,. Рассмотрим характер и причины измене­ ния этих величин в зависимости от скорости полета.

Секундный расход воздуха GBс увеличением скорости поле­ та непрерывно возрастает (рис. 53). Рост расхода воздуха с увеличением скорости полета объясняется увеличением его сжимаемости.

Рис. 53. Изменение секундного расхода воздуха за счет скоростного напора при изменении числа М

До скорости полета, соответствующей числу At = 0,4 -f-0,5. секундный расход воздуха растет медленно, однако, начиная с М —0,4- 0,5, проявляется сжимаемость воздуха, интенсивно увеличивается скоростная степень повышения давления во входном устройстве \ х, что приводит к росту секундного рас­

хода воздуха примерно во второй степени от скорости полета.

Скорость истечения газов из реактивного сопла- Съ также растет с увеличением скорости полета V, так как увеличение степени повышения давления во входном устройстве гс*х при­

водит к увеличению давления по всему газовоздушному трак­ ту, в том числе и перед реактивным соплом. Рост перепада дав­ ления газов на реактивном сопле приводит к росту С5. Однако

87