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

Скачать файл
Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 11.04.2024

Просмотров: 95

Скачиваний: 2

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

При

увеличении температуры газа

перед

турбиной

удельная

тяга

Д Т Р Д

существенно возрастает, причем тем интенсивнее, чем

выше

степень

двухконтурностн. Такое протекание кривых /?у д =

= f(T*)

также

объясняется увеличением полезной работы термо­

динамического

цикла ДТРД. Общий

уровень

Яул Д Т Р Д

во

всем

диапазоне

я*2

ниже /?у д ТРД вследствие большего расхода

воз­

духа

через

двухконтурный двигатель,

чем через ТРД.

 

 

т і п

Эконом.

Окопом. Тг *

 

ТРД

ДТРД

Р И С . 12. Влияние температуры газа перед турбиной

на удельную гягу и удельный расход топлива

Характер изменения

удельного расхода топлива в зависимости

от я*2 и Т* для Д Т Р Д

также показан

на рис. 11 и 12. При уве­

личении общей степени повышения давления во внутреннем кон­

туре от я*2

m l n до я*2

э к о н о м удельный расход топлива

интенсивно

снижается

(достигая

минимума

при

я*s 9 К 0 Н 0 М , обычно

равном

35—60 при работе на

стенде), потому

что сначала

одновременно

с увеличением удельной тяги уменьшается количество

подводи­

мого тепла

в камере

сгорания

(из-за

увеличения

температуры

воздуха на входе уменьшается подогрев воздуха вследствие боль­

шей общей

степени повышения давления во внутреннем контуре,

а значит,

и большего подогрева воздуха при сжатии). Затем

уменьшение количества подводимого тепла превалирует над незна­

чительным

уменьшением

удельной тяги, так как максимум /?у д по

тг*2 достаточно пологий

(см. рис. 11). Вследствие

этого CR min До­

стигается при большем значении я*2 , чем / ? у д т а х -

При увеличении

iz* V выше

я*ѵ „„„,,„„ величина С н возрастает из-за того, что на

К 2d

К А Э К О Н О М

х

j

удельный расход топлива уменьшение удельной тяги влияет боль­ ше, чем уменьшение количества подводимого тепла. Следует отме­ тить, ЧТО Слтіп Д Т Р Д НИЖе Cr min ТРД [12].

22

При увеличении температуры газа перед турбиной удельный расход топлива вначале интенсивно уменьшается, так как удель­ ная тяга увеличивается значительно быстрее, чем количество подводимого тепла, а затем несколько увеличивается, когда влия­ ние удельной тяги и количества подводимого тепла изменяется на противоположное. Кривые С'л = /: (тс*2 , Г*) имеют достаточно поло­ гие минимумы.

C R,

ад'

10

го

30

40

50

во

к г /с

Рис. 13.

Удельные

параметры

ДТРД

(Я =11

км; М п = 0,9;

 

 

 

Т* = 1600° К)

 

 

 

Увеличение степени двухконтурности сопровождается сущест­ венным снижением удельной тяги двигателя вследствие уменьше­ ния скоростей истечения потоков из реактивных сопел. Однако удельный расход топлива при увеличении степени двухконтурности уменьшается и оптимальное значение степени повышения давле­ ния во внешнем контуре снижается. Возрастает роль гидравличе­

ских потерь во внешнем

контуре, что сопровождается

снижением

к. п. д. этого контура

и может привести

при повышенных

значениях

степени

двухконтурности

к увеличению

С л .

На рис.

13

приведен

график

Ryn=f(CR)

для

различных значений

степени

двухконтур­

ности и степени повышения давления при Т* =1600° К и следующих условиях полета: / / = 1 1 км, М = 0,9 [29].

Таким образом, для Д Т Р Д

с раздельными реактивными сопла­

ми можно отметить следующие

особенности (в частности, по отно­

шению к сравнимому по параметрам ТРД):

23

1. Максимальная удельная тяга Д Т Р Д ниже RyKmax ТРД, при­ чем, чем выше степень двухконтурности, тем больше они различа­ ются между собой.

2. Минимальный удельный расход топлива ДТРД ниже, чем у ТРД; с увеличением степени двухконтурности CRmiQ ДТРД умень­ шается; однако при повышенных значениях m величина С Я т 1 п мо­ жет увеличиваться.

3. Значения общей степени повышения давления во внутреннем

контуре, соответствующие

максимальной удельной тяге Д Т Р Д іг

ТРД, совпадают; значение

л*2 э к о н о м , соответствующее минималь­

ному удельному расходу топлива, в Д Т Р Д ниже, чем в ТРД.

4. Температура газа Т* эконом п е р е д турбиной, соответствующая минимальному удельному расходу топлива в ДТРД, выше, чем в

ТРД,

причем с увеличением

степени двухконтурности эта Т*

уве­

личивается.

 

 

5.

С увеличением степени

двухконтурности m удельная

тяга

Д Т Р Д

уменьшается, удельный расход топлива снижается (до высо­

ких значений m), оптимальное значение степени повышения дав­ ления во внешнем контуре снижается, расход воздуха через дви­ гатель увеличивается.

Сделанные выводы в целом можно распространить и на Д Т Р Д со смешением потоков воздуха и газа. Некоторые особенности Еыбора параметров двухконтурных двигателей такой схемы рас­ смотрены ранее.

Влияние параметров рабочего процесса на удельные параметры ДТРДФ

Влияние основных параметров рабочего процесса на удельные параметры ДТРДФ, как и для ДТРД, целесообразно рассматри­ вать при оптимальной величине степени повышения давления во внешнем контуре.

Изменение

и С* ДТРДФ в зависимости от я*s , Т* и Г*ка­

чественно аналогично изменению Ryn и CR для ТРДФ. В частности, при увеличении общей степени повышения давления я*s до л*2 о п г удельная тяга двигателя возрастает и достигает максимума, чтообъясняется увеличением скорости истечения потоков из-за увели­ чения полезной работы цикла; при дальнейшем увеличении я* s

выше я * т „ п т

величина R® снижается. Оптимальная величина

К Zj О П Т

у д

гс* 2 о п т ДТРДФ выше, чем ДТРД. Удельный расход топлива изме­ няется обратно пропорционально удельной тяге, при этом R^am.âX^ С% min достигаются при одной и той же величине л*г о п т (для двухконтурного двигателя с форсажем в обоих контурах).

При повышении температуры газа перед турбиной 7* удельна» тяга /?+д увеличивается. Это связано с повышением давления за

турбиной и увеличением скорости истечения газа из внутреннего24

контура. Кроме того, при увеличении

Тт увеличивается и оптималь­

ная величина я * „ , что приводит

к

повышению

давления

и увели­

чению скорости истечения газа

из

 

внешнего

контура.

Удельный

расход топлива при увеличении Г* снижается вследствие увеличе­

ния удельной

тяги

и уменьшения

потребного

количества топлива,

подводимого

во внешнем

контуре

для повышения

температуры

воздуха от Г* „ до Т*ф „, так как температура

воздуха

за компрессо­

ром внешнего

контура Г* „ из-за более высокой величины

я* „ опт

при увеличении Г* повышается. Поэтому сохранять

повышенную

температуру

газа

перед

турбиной

весьма

целесообразно

и для

ДТРДФ .

 

 

 

 

 

 

 

CR І Ry9

1

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

1

 

г

•1*

I

1

 

- 1 II

Ч*£»

1

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

-|

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

г

GD0

800 1000

1200 1400

J600

1800Тф^°К

400

Рис. 14. Изменение

относительных

удельного

расхода

топлива

и удельной тяги ДТРДФ с форсированием во внешнем кон­ туре в зависимости от температуры форсирования для дозву­

ковой скорости полета

(Я =11 км; М п =

0,9;

15;

Г* =

1400° К; m = 2)

 

 

При увеличении температуры форсирования

Г*

скорость исте­

чения газа увеличивается пропорционально корню квадратному из

температуры форсирования и Я*д

возрастает в соответствии с изме­

нением скорости истечения, что

справедливо для

форсирования

в любом из контуров или в обоих контурах ДТРДФ .

Более сложное влияние оказывает изменение

на удельный

расход топлива. Для ДТРДФ с форсированием во внешнем кон­

туре

при

дозвуковых

скоростях полета с увеличением

Т£ п

вели­

чина

 

(Су?) непрерывно

возрастает (рис. 14), так как

количество

топлива,

подводимого

во

внешнем контуре, увеличивается

пропор-

25

ционально подогреву в форсажной

камере (Г* и — Г * „ ) ,

а удель­

ная тяга увеличивается в меньшей

степени. При

сверхзвуковых

•скоростях полета величина С$ имеет

минимум при изменении Т*ф

(рис. 15), причем с увеличением скорости полета температура фор­

сирования во внешнем контуре, соответствующая

m i n , увеличи­

вается [4].

 

 

 

Для ДТРДФ с форсированием

в общей форсажной

камере

(или с форсированием в каждом контуре) с увеличением Т*ф удель­

ный расход топлива увеличивается, так как повышение расхода топлива при форсировании не компенсируется увеличением удель­ ной тяги двигателя.

1.2

1,0

0,8

 

 

 

0,6

 

 

 

801

1000

7200 140 0

1Б0О 1800 Тф *,"К

Рис. 15. Изменение

относительных

удельного расхода

топлива и удельной тяги ДТРДФ с форсированием во внешнем контуре в зависимости от температуры форси­ рования для сверхзвуковой скорости полета (Я = 11 км; Мп = 2,5; л* = 4; Т*=1400°К; m = 1)

Сравнение величин удельных тяг двухконтурных и одноконтур­ ных форсированных двигателей показывает, что ./?*д ДТРДФ мень­ ше /?*д ТРДФ (это объясняется меньшими скоростями истечения в ДТРДФ), причем с повышением степени двухконтурности раз­ ница в удельных тягах увеличивается в пользу ТРДФ (рис. 16) [39].

Сравнение удельных расходов топлива двухконіурного двига­ теля с форсированием во внешнем контуре и одноконтурного фор­ сированного двигателя показывает, что при малых степенях двух­ контурности С* ДТРДФ может быть даже ниже С* ТРДФ при вы­ соких температурах форсажа Г* „ . Кривые, характеризующие эту •особенность, приведены на графике СR=f(T*^ и ) на рис. 15.

Экономичность ДТРДФ с форсированием в общей форсажной камере (или с форсированием в каждом контуре) ниже, чем у ТРДФ, так как подвод тепла при форсировании в двухконтурном двигателе осуществляется при меньшем давлении, чем в однокон­ турном форсированном двигателе.

26

Смотрите также файлы