Разность между подведенной к рабочему телу (газу) теплотой Qi и отведенной (в соответствии со вторым законом термодинами­ ки) Q2 является той частью теплоты, которая превратилась в рабо­ ту цикла:

где а ~ { т : - п ) - теплота, эквивалентная площади фигуры 5н-н-к-г-с-5с;

в2~ ( т ; - т и) - теплота, эквивалентная площади фигуры

SB-H-C-Sc.

Работа идеального цикла ТРД также соответствует площади фигуры н-к-г-с-н, ограниченной кривыми процессов расширения и сжатия (см. рис. 3.8).

Таким образом, работа цикла ТРД определяется как разность между работой, совершаемой газом при его расширении (площадь фигуры с-рв-рк-г), и работой, потребной на сжатие воздуха (пло­ щадь фигуры н-рв-рк-к):

Работа цикла Ln расходуется на приращение кинетической энергии (скорости) газа в реактивном сопле ТРД с целью создания реактивной тяги, физически Ln - это работа, которую может при расширении в PC совершить газ, имеющий температуру и давле­ ние на выходе из турбины ТРД:

3.7.4. Термический КПД идеального цикла

Эффективность превращения подведенной к рабочему телу теплоты в полезную работу (работу идеального цикла) оценивает­ ся термическим коэффициентом полезного действия (КПД) т|,, по­ казывающим, какая часть подведенной теплоты Qx превратилась в работу цикла L4:

где я*в = р\)р„ - полная степень повышения давления в двигателе.

Таким образом, при помощи т|/ оценивают совершенство дви­ гателя как тепловой машины.

Так как в соответствии со вторым законом термодинамики Qi > 0, то т|/ < 1. Величина т|, тем больше, чем меньше Q2 по отно­ шению к Qi. В свою очередь Q2тем меньше, чем ниже температу­ ра газов на выходе из двигателя.

С увеличением степени понижения давления в процессе рас-

ширения газа в двигателе п* - Р*г , при неизменной температуре

Рп

вначале процесса расширения Т* =const, температура газа на вы­

можно, увеличив степень повышения давления в двигателе (Т л;*в).

Однако при увеличении степени повышении давления увеличива­ ется температура сжатого воздуха (Т г;), следовательно, умень­

шается количество подведенного к нему тепла: -I Qx~ (Г*- Т Т'к).

При увеличении степени повышения давления я*в = р"к/ р и

от единиць1 до оптимального значения п’от увеличивается работа

цикла Ln вследствие преобладания темпа снижения потерь тепла Qi с выходящими газами, над снижением Q\ (рис. 3.10). При этом интенсивно возрастает термический КПД г), (рис. 3.11).

Рис. 3.10. Диаграмма цикла ТРД при Г* = const и я*в = var

При дальнейшем увеличении кт > пот, из-за преобладаю­

щего снижения Qi над снижением Q2, начинает уменьшаться La (см. рис. 3.11), темп роста т|, замедляется, и он стремится к своему максимальному значению т|/тах.

теплота отводится в «холодильник».

При 1 < < в < жот

u , = i a - w a = * t i 4 = ^ .

ПРИ Кт < К . < К *

При к ю =ж,тк

O .

При увеличении T'r максимальная работа цикла будет достиг­

нута при больших значениях тг*^ (см. рис. 3.11), т.е. оптимальная

степень повышения давления в двигателе, а следовательно,

максимальная работа цикла, тем выше, чем выше температура газа Т* вначале процесса расширения (температура на выходе

из КС). Однако величина Т*глпах ограничена прочностью деталей ГТ.

3.8.Характеристика ВРД различных типов

3.8.1.ТРД с дополнительным подогревом воздуха (ТРДФ)

ТРД первого и второго поколений имели относительно невы­ сокие параметры рабочего процесса Т* и соответствующие этой температуре я*в = к от. Получаемой работы цикла Ьц было доста­

точно, чтобы получить тягу для полета с дозвуковыми скоростями. Полет же со скоростями, превосходящими скорость звука, требо­ вал радикального увеличения тяги для преодоления аэродинами­ ческого сопротивления возрастающего при сверхзвуковом полете скачкообразно.

Увеличить максимальную тягу ТРД Rmax возможно за счет увеличения максимальной работы цикла Ьтах (см. рис. 3.11),

лей ГТ ( Т'ттт< 1700 К).

Вследствие того, что максимально возможная температура га­ за при сгорании керосина в КС Т*пс~ 2400...2600 К, то в КС ТРД приходится принимать специальные меры, чтобы снизить Т*ис

до Ггтпах< 1700 К. При этом в составе газа за КС остается много непрореагировавшего кислорода.

Схема ТРДФ с дополнительным подогревом газа в форсажной камере сгорания (ФК) за газовой турбиной (рис. 3.12) позволяет повысить температуру газа на входе в реактивное сопло, т.е. в ТРДФ, после совершения газом работы расширения в ГТ (потребной для привода компрессора), газ, отдавший часть своей энтальпии i ЦТ), подогревается до Г*ф > 2000 К в ФК путем сжи­

гания в нем дополнительного топлива.