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

Примером ДТРДФ с форсированием во внешнем контуре для боевых многоцелевых самолетов, способного работать с наилучшим

Рис. 63. Схема ДТРДФ для многоцелевого самолета (Мп = Оч-З; проект) :

{22]. Наиболее характерной особенностью этого проекта является наличие многих элементов двигателя с изменяемыми геометриче­ скими параметрами. В воздухозаборном канале регулируемыми являются: центральное тело, дополнительные воздухозаборники и створки для выпуска избыточного воздуха в атмосферу; в венти­ ляторе и компрессоре — ВНА и направляющие аппараты компрес­ сора высокого давления; в турбине—-сопловой аппарат ступени высокого давления и спрямляющие лопатки, расположенные между рабочими колесами турбины высокого давления и турбины низкого давления; в системе выпуска — первичное сопло с центральным телом (для потока внутреннего контура), сопло внешнего контура кольцевого сечения, створки для внешнего (третичного) воздуха, реверсор тяги и вторичное (общее) сопло. Регулирование этих эле­ ментов двигателя производится с целью получения взаимного со­ гласования при всех условиях полета входного устройства, собст­ венно двигателя, реактивного сопла и системы управления силовой установки [37].

Предложено множество необычных силовых установок, исполь­ зующих двухконтурные двигатели. К таким силовым установкам относятся двигатели с задним вентилятором и вращающимся ста­ тором, двигатели с турбовентиляторной группой, устанавливаемой вертикально в крыле, и др. Реализация этих проектов будет опре­ деляться успехами в конструировании подобных силовых установок и выбором оптимальных областей их применения в авиации.

Для достижения летательными аппаратами гиперзвуковых ско­ ростей полета, соответствующих числу М п = 5 - ^ 6 и более возможно применение так называемых комбинированных двигателей, и в ча­ стности турбопрямоточных. Турбопрямоточные двигатели представ-

127

ляют собой сочетание турбореактивного или двухконтурного газо­ турбинного и прямоточного двигателей [3], [21], [37].

космических аппаратов и транспортных самолетов. Отмечается, что разработка гиперзвуковых самолетов-разгонщиков не вызывает принципиальных технических затруднений. Основные неясности в отношении применения этих самолетов состоят в том, что стоимость их разработки очень велика, а частота их использования пока не определена. Для создания экономичных гиперзвуковых транспорт­

стоит решить не только при разработке самих двигателей, но и топ­ ливной системы, так как в качестве топлива предполагается при­ менять криогенные топлива (водород, метан и т. д.).

ких скоростях полета лучшие результаты дает прямоточный дви­ гатель, так как при таких скоростях полета турбокомпрессорная часть становится излишней и преобладающее значение приобретает внешний контур. Схема такого турбопрямоточного двигателя при­ ведена на рис. 64. Канал внешнего контура удлиняется вперед так, чтобы он окружал вентилятор и имел самостоятельный воздухоза­ борник. За вентилятором устанавливаются регулируемые створ­ ки [29]. До скоростей полета, соответствующих Мп *»3,5, двигатель

воздуха направляется через канал внешнего контура в форсажную камеру, а двигатель начинает работать как ПВРД. Имеются и дру­

Применение двухконтурных двигателей или комбинированных, использующих Д Т Р Д (ДТРДФ), предполагается и на космических

128

аппаратах многократного применения — КАМП. Высказывается предположение, что на обеих ступенях КАМП будут применяться воздушно-реактивные двигатели (ВРД) в дополнение к ракетным двигателям, что относительная простота и низкие эксплуатацион­ ные расходы потребуют применения ВРД одного типа и размера на обеих ступенях и что эти ВРД будут работать на жидком водо­ роде, как и основные Ж Р Д [27].

Предполагается, что первая и орбитальная ступени КАМП бу­ дут разрабатываться как аппараты, работающие на полусамолет­ ном режиме. ВРД будут применяться во время заключительного этапа полета: возвращение на базу, уход на второй круг в случае необходимости и транспортировка самого аппарата.

По одному из проектов на первой ступени КАМП будет уста­ новлено два-три двухконтурных двигателя тягой по 23 тс (рис. 65). Орбитальная ступень должна иметь как минимум четыре ВРД об­ щей тягой 27—36 тс. Для таких ДТРД выбор степени двухконтур-

Рис. 65. Космический аппарат многоразового применения (КАМП) с ДТРД

ности считается очень важным делом. Двигатели с большой сте­ пенью двухконтурности желательны из-за их малого удельного рас­ хода топлива, однако их увеличенное лобовое сопротивление счи­ тается основным препятствием применения для КАМП. Вследствие этого рассматривается перспективный Д Т Р Д со степенью двухкон­ турности 0,5—2, который может быть использован на первой и ор­ битальной ступенях.

Наконец, рассматривается применение ДТРД, использующих ядерное горючее. Высказывается предположение, что на первом атомном самолете, крейсерская скорость которого будет соответ­ ствовать числу Мп =0,7-і-0,8 на высоте примерно 11 км, будет ис­ пользован двухконтурный двигатель с большой степенью двухкон­ турности [27]. Для передачи тепловой энергии от реактора к тепло­ обменнику ДТРД, как полагают, может быть использован замкну­ тый контур с жидким металлом или инертным газом в качестве теплоносителя.

решены вопросы безопасности эксплуатации и технического обслу­ живания.

129

ЛИ Т Е Р А Т У Р А

1.Аэродинамика турбин и компрессоров (под редакцией У. Р. Х а у т о р н а ) , том X, серия "Аэродинамика больших скоростей и реактивная техника". М., изд-во "Машиностроение", 1968.

2.В. Г. Б р а г а и др. Практическая аэродинамика самолетов с турбореактив­ ными двигателями. М., Воениздат, 1969.

3.К а з а н д ж а н П. К. Двухконтурные двигатели. "Авиация и космонавтика", 1971, № 4.

4.К л я ч к и н А. Л. Теория воздушно-реактивных двигателей. М., изд-во "Ма­ шиностроение", 1969.

14.Aeronauligue et Astronautigue: 1968, № 1; 1971, № 25, 27.

15.Aeroplane: 1967, № 2928; 1968, № 2958.

16. Aeronautical journal: 1969, vol. 73, № 697, 704, 705; 1970, vol. 74, № 709.

17.Aerospace Safety: 1968, vol. 24, № 6.

18.Aerospace Technology: 1967, vol. 21, № 4.

19.AIAA Paper: 1968, № 979.

20.Aircraft: 1970, vol. 49, № 4.

23.Air Pictorial: 1968, vol. 30, № 6.

24.American Aviation: 1967, vol. 31, № 9; 1968, vol. 32, № 8.

25.Astronautics and Aeronautics: 1970, vol. 8, № 11.

1972, vol. 96, № 26.

28. Der Fliger: 1969, № 1, 2; 1970, № 8.

131