Файл: Михайлов, В. И. Термодинамика и силовые установки летательных аппаратов учеб. пособие.pdf

Таким образом, увеличение массы рабочего тела, ускоряемого в ДТРД, приводит к снижению скорости истечения и увеличению тяги, в связи с чем повышается экономичность двигателя и тем больше, чем ниже скорость полета с0.

Двухконтурные двигатели могут иметь форсажные камеры, установленные как во втором контуре, так и в первом 10 (рис. 8.1, б). В этом случае двигатели должны иметь регулируе­ мые реактивные сопла.

В ряде случаев ДТРД представляются в двухвальном испол­ нении с турбиной высокого давления (В Д ) и турбиной низкого давления (Н Д ). Обычно турбина ВД обеспечивает работу высо­ конапорного компрессора первого контур?, а турбина НД — ра­ боту низконапорного компрессора (вентилятора) второго кон­ тура.

ѵ§ 2. Удельная тяга и удельный расход топлива

Тяга, создаваемая каждым из контуров (рис. 8.1, а) на рас­ четном режиме работы сопла, составляет1

Л = /Л і(с5, — с0), Р2= т 2(с52—с0),

где-mi и m2— массовый расход воздуха соответственно через пер­ вый и второй контуры; с51 и С52— скорость истечения газа из сопла первого контура и воздуха — из сопла второго контура. Суммарная тяга двигателя

скорость-истечения газа из сопла второго контура при работе ка­ меры сгорания. ^

92

Если тягу двигателя отнести к суммарному массовому рас­ ходу газа через оба контура, то удельная тяга

Удельная тяга двухконтурного двигателя при неизменной ско­ рости полета зависит от скорости истечения газа из сопел конту­ ров, а также от степени двухконтурности. У существующих дви­

Удельный расход [топлива ДТРД без камеры сгорания во вто­ ром контуре зависит от степени двухконтурности и скоростей ис­ течения газа из двигателя при прочих одинаковых условиях.

§ 3. Зависимость удельной тяги и удельного расхода топлива от параметров рабочего процесса

Работа за цикл первого контура Іщ расходуется на ускорение газового потока и на получение эффективной работы Іе, исполь­ зуемой на вращение ротора вентилятора,

Ѵ (8.9)

93

Величину 4 можно представить как некоторую долю х от ра­ боты /ц1

Потери энергии в низконапорном компрессоре (вентиляторе) и канале второго контура могут быть оценены общим к. п.д. вто­

Так как мощность низконапорного компрессора равна эффектив­ ной мощности на валу первого контура

Г* , rip!, т]ei), от скорости со полета и температуры То окружаю­

щей среды, но и от параметров второго контура (х, у, т)2). Если показатели, характеризующие двухконтурность х, у, ц2 неиз­ менны, удельная тяга и удельный расход топлива зависят от двух

94

параметров рабочего процесса л* и Г* при прочих равных ус­

ловиях. Это влияние в качественном отношении оказывается ана­ логичным одноконтурным ТРД.

Влияние степени двухконтурности у и показателя распреде­ ления энергии .Vмежду контурами на удельную тягу и удельный расход топлива представляется в следующем виде. Если увели­ чивается степень двухконтурности у при х = const, то снижается удельная тяга и удельный расход топлива (рис. 8.2). Причина

такого изменения заключается в том, что с ростом у , т. е. с уве­ личением присоединяемой массы, снижается скорость истечения С52, а следовательно, и удельная тяга двигателя. Однако снижение скорости С52 происходит медленнее, чем увеличение присоединяе­ мой массы. В связи с этим возрастает тяга двигателя и снижа­ ется удельный расход топлива. Из рис. 8.2 следует, что ДТРД всегда имеет более низкую удельную тягу и меньший удельный расход топлива по сравнению с ТРД, которому соответствует

У = 0 .

Каждому значению степени двухконтурности у соответствует определенная оптимальная величина показателя распределения энергии X= -Ѵопт между контурами (рис. 8.3), при котором

95

удельная тяга и тяга имеют максимальное значение при мини­ мальном удельном расходе топлива. Исследование уравнения (8.7) на максимум с учетом выражений (8.11) и (8.13) приводит к следующему результату:

Таким образом, для получения максимальной тяги необхо­ димо с ростом у увеличивать долю х работы /ці цикла первого контура, передаваемую на второй контур (рис. 8.4). С ростом

степени доухконтурности у.

скорости Со*полета и уменьшением /щ снижается оптимальное значение степени распределения энергии между контурами х0Пт-

§ 4. Управление двигателем

Тяга ДТРД

В связи с этим можно утверждать, что при неизменных значениях с0, Т0 и к. п.д. элементов тяга нефорсированного двигателя

От этих же параметров зависит и удельный расход топлива. По-

96

у

этому управление двигателем сводится к изменению по опреде­ ленной программе отмеченных параметров, которые принято на­ зывать регулируемыми. Обычно в качестве регулируемого пара­ метра вместо я* принимают число оборотов п, вместо х — сте­

пень повышения давления во втором контуре и вместо у —

расход воздуха т% или пи. Изменение регулируемых параметров может быть достигнуто в самом общем случае путем изменения

1) расхода топлива тТ в основную камеру сгорания первого контура,

2 ) расхода форсажного пг-тфтоплива,

3)площади сечения сопла F5l первого контура,

4)площади сечения сопла F52 второго контура,

5)угла остановки <рна направляющего аппарата вентилятора. Современные ДТРД весьма разнообразны по' конструктив­

ному оформлению. Не все ДТРД имеют регулирующие органы, которые позволяют осуществлять отмеченные выше регулирую­ щие воздействия. В связи с этим различны и структурные схемы управления ДТРД.

нам управления соответствуют рис. 6.8 и 6.9.

2. ДТРД без форсажной камеры с регулируемым соплом пер­ вого контура (E52=const, српа= const) или общим соплом при на­ личии камеры смешения. В этом случае возможным законом управления является mT->-n; .р5і-»-7’* . Этому закону отвечает

принципиальная схема управления, представленная на рис. 6.10. Схема управления упрощается, если замкнутый регулятор тем­ пературы Т* газа заменить разомкнутым регулятором площади

сечения реактивного сопла первого контура (рис. 6.11).

3. ДТРД без форсажной камеры с регулируемым соплом пер­ вого и второго контуров (ср„а= const). Возможный закон управ­ ления тт->п] ЕД— ; Е52-э- п*2. Принципиальная схема

управления ДТРД будет отличаться от рис. 6.10 наличием регу­ лятора я*2.

4. ДТРДФ с изменяемой геометрией и регулируемым направ­ ляющим аппаратом вентилятора. При изменении угла установки Фиа лопаток направляющего аппарата меняется расход воздуха и степень повышения давления. Так, с уменьшением угла уста­ новки лопаток направляющего аппарата при неизменных