Файл: Пономарев Б.А. Двухконтурные турбореактивные двигатели.pdf

Схемы ДТРД и ДТРДФ

В настоящее время применяются три основные конструктивные схемы двухконтурных двигателей:

—с передним расположением вентилятора;

—с задним расположением вентилятора;

—с выносным вентилятором.

Турбореактивные двухконтурные двигатели и ДТРДФ с перед­ ним расположением вентилятора получили наибольшее распростра­ нение. Степень двухконтурности этих двигателей может изменять­ ся в широких пределах ( т = 0 , 3 - ь 8 и выше), что позволяет приме­ нять схему с передним расположением вентилятора для двигателей различного назначения (рис. 2 и 3). Для ДТРД и ДТРДФ этой схемы возможно выбирать наиболее выгодное соотношение между степенью повышения давления внешнего контура я* „ и степенью двухконтурности т. Схема двигателя с передним расположением вентилятора наиболее гибкая, так как позволяет рационально кон­ струировать двигатели в бесфорсажном и форсажном вариантах с раздельным истечением и со смешением потоков. В качестве при­

Турбореактивные двухконтурные двигатели с задним располо­ жением вентилятора (с турбовентиляторной приставкой) обычно создаются на базе уже доведенного и хорошо зарекомендовавшего себя в эксплуатации ТРД, который используется в качестве гене­ ратора газа. Конструктивная схема Д Т Р Д с задним расположе­ нием вентилятора показана на рис. 4. Турбовентиляторная при­ ставка увеличивает тягу и экономичность двигателя. Связь между приставкой и внутренним контуром — чисто газодинамическая. Турбовентиляторная приставка выполняется в виде двухъярусного

9

колеса (внутренние лопатки — турбинные, внешние — вентилятор­ ные). Окружная скорость вращения на таком колесе невелика, а следовательно, невелики работа этой турбины и степень повышения

Рис. 4. Конструктивная схема двухконтурного двигателя с задним расположением вентилятора:

давления вентилятора. Вследствие этого выбор оптимального соот­ ношения между л* и m не всегда возможен. Кроме того, повыше­ ние давления во внешнем контуре не увеличивает общую степень повышения давления в двигателе, что также неблагоприятно ска­ зывается на параметрах двигателя, и в частности на его экономичности. По этим причинам Д Т Р Д с задним расположением вентилятора на вновь проектируемых летательных аппаратах по­

чти не применяется.

10

на самолетах с вертикальным взлетом и посадкой (СВВП) и са­ молетах с укороченным взлетом и посадкой (СУВП) — рис. 5. ТВА располагается вне корпуса двигателя (например, в крыле или в дополнительной гондоле), а газ на лопатки турбины турбовен­ тиляторной приставки подводится специальным газоводом. Д Т Р Д •с выносным вентилятором позволяют получать большие тяги дви­

в стадии экспериментальной разработки. В частности, для разве­ дывательного и связного армейского СВВП XV-5A американских ВВС исследуется Д Т Р Д с вентиляторной приставкой.

Термодинамические циклы ДТРД и ДТРДФ

В основе рабочего процесса в Д Т Р Д и ДТРДФ лежат термоди­ намические циклы, совершающиеся в обоих контурах. Термодина­ мический цикл реактивного газотурбинного двигателя представляет собой непрерывный процесс, в котором рабочему телу (воздуху или газу) сообщается внешняя энергия, преобразуемая двигателем в кинетическую энергию реактивной струи. Возникающая при этом сила реакции непосредственно используется как движущая сила — •сила тяги. Рассмотрим рабочий процесс Д Т Р Д на примере дви­ гателя с раздельным истечением.

Реальный термодинамический цикл внутреннего контура ДТРД, т. е. цикл с гидравлическими и тепловыми потерями, состоит из процессов последовательного сжатия воздуха в воздухозаборнике, компрессоре внешнего контура и компрессоре высокого давления, подвода тепла в камере сгорания, расширения газа в турбине и дальнейшего расширения его в реактивном сопле. Этот цикл подо­ бен термодинамическому циклу, происходящему в ТРД, и отличает­ ся от него тем, что мощность турбины затрачивается не только на привод компрессора высокого давления, но и на привод компрессо­ ра внешнего контура. Как известно, в ТРД мощность турбины ис­ пользуется для привода только компрессора газогенератора. На рис. 6 показана диаграмма реального термодинамического цикла внут­

11

воздуха окружающей атмосферы. Эта энергия характеризует по­ лезную работу термодинамического цикла, которая может быть использована для создания тяги двигателя.

Рис. 6. Реальный термодинамический цикл внутреннего конту­ ра ДТРД

где k -показатель адиабаты воздуха;

R•газовая постоянная воздуха; •температура воздуха, соответствующая высоте по­ лета;

•параметр, характеризующий степень повышения давления во внутреннем контуре;

12