книги / Теория, расчёт и проектирование авиационных двигателей и энергетических установок.-2

Особенностью зависимо­ сти ct (T*) ТВД по сравнению с ТРД является то, что при

Это объясняется тем, что в ТВД основная часть тяговой работы Ттяг создается воз­

душным винтом, КПД кото­ рого не зависит от величины

7'*, поэтому рост Ли =1Т Т|е Т1в'^'г1тяг происходит пропорционально увеличению Г|е при росте Г* при незначительном сдер­ живании за счет снижения Т}тяг.

13.5.2. Особенности совместной работы Одновальный ТВД

РФ: М ти срв. срв - угол установки лопастей ВВ. При увеличении фв увеличивается аэродинамическое сопротивление вращению

ВВ, увеличивается отбор мощности от ГТ на вращение ВВ, растет

к нулю и совместная работа узлов ТВД (ОК, КС, ГТ) практиче­ ски не отличается от работы одновального ТРД.

При увеличении срв > О (ПР п = const) увеличивается по­ требная мощность на вращение ВВ /VDn0Tp, следовательно, увеличивается суммарная потребная мощность на вращение

довательно, возрастает <7(Хвх), и ЛСР удалится от ГГУ (сместится в область больших расходов), увеличится АКу

(рис. J3.9).

ТВаД со свободной турбиной

Так как СТ не связана механически с валом турбокомпрес­ сора, то изменение лст при изменении нагрузки на ее валу

( stT фнв) практически не влияет на работу турбокомпрессора. То есть закономерности совместной работы (СР) узлов ТВаД со СТ при неизменных внешних условиях ( М, Н ) аналогичны за­ кономерностям СР узлов ТРД с одним РФ - М т( FKn = const).

Строго говоря, при изменении пст изменяется КПД СТ г£т , следовательно, изменяются Ne и се ТВаД. Также изменя­ ется пропускная способность #(А,саст) СТ, что приводит к из­ менению расхода воздуха М в и, следовательно, изменению по­ ложения ЛСР. Однако, влияние фнв незначительно.

Вывод: ТВаД со СТ является менее гибким объектом управления, чем одновальный ТВД или ТРД с регулируемым PC ( FKp = var).

Преимущества ТВаД со СТ:

- »ст выбирается на (30.. .40) % ниже, чем птк , что позво­ ляет уменьшить массу редуктора;

-облегченный запуск двигателя.

13.6.Дроссельные характеристики ТВД и ТВаД

13.6.1. ДХ одновального ТВД

Обычно у одновального ТВД дросселирование (снижение мощности) осуществляется при п = const, то есть уменьшением

М т =>i Т* =>•I NT с одновременным уменьшением шага ВВ

ф„. следовательно, уменьшением Z Nn0Tp . При этом сохраняется

равенство: /VTlm.„ = NnoTp ( п = const).

В данном случае удобно представить ДХ в виде зависимостей: /Ve(A/T) и ct (MT)

(рис. 13.10).

Уменьшение М т при

п =const, М = const, Н = const обеспечивает сохранение п ) ~

п

— т = - const

уменьшается ilrCA => напорной кривой ( п

(рис. 13.11).

Снижение Т* и тс* приводит к уменьшению Lmi =>i Ne, снижению NH и росту сс, вследствие снижения эффективного КПД Ле

чения Nc не надо раскручивать ротор, и время выхода на режим ^стах определяется только быстродействием топливной авто­

с «затяжеленным» ВВ при переходе на повышенные режимы работы.

Между рассмотренными предельными программами дрос­ селирования (ПД) существует множество промежуточных ПД (см. рис. 13.11).

Оптимальной будет такая ПД, при которой заданной степе­ ни дросселирования будет соответствовать cemin.

У одновальных ТВД на режимах глубокого дросселирова­ ния, из-за неблагоприятного перераспределения работы между ступенями многоступенчатой ГТ (недогрузка последних ступе­ ней) резко снижается КПД ГТ г\т, возрастает закрутка потока на

выходе из ГТ, следовательно, растут потери в PC, что ведет к резкому росту ге . Двухвальные схемы ТВД позволяют час­ тично устранить этот недостаток.

13.6.2. Дроссельные характеристики ТВаД со СТ

ДХ ТВаД со СТ качественно похожи на ДХ ТРД, только вместо зависимости R(n) рассматривается Ne(n) - зависимость мощности на валу свободной (силовой) турбины от п турбо­ компрессора при пст= const

(рис. 13.13).

Снижение Ne является следствием уменьшения 71* и я*, следовательно, умень­ шения N ya ( LM), а также уменьшения А/в.

Вся Le расходуется на

привод СТ: И Л^е.тВаД =

Рис. 13. J 3. Дроссельные характери­

Рост ct при дросселировании обусловлен снижением Г|е

вследствие ухудшения теплоиспользования в двигателе из-за уменьшения температуры Т* и я* (рост потерь тепла с выхо­ дящими газами).

На снижение экономичности ТВаД также влияет уменьше­

леннее.

Это объясняется тем, что

Рис. 13.14. Зависимость c e ( N e )

при увеличении Т* и я*р растет 1) е как на расчетных, так и на дроссельных режимах.

Кроме того двигатели с более высокой Г*р менее чувствитель­

ны к снижению Г|" и Г|^.т при дросселировании.

Вывод: Для улучшения экономичности ТВаД на номиналь­ ных и крейсерских режимах (0,6...0,75)УУе , необходимо увели­

чивать Г*,, и л кр.

Незначительное повышение экономичности ТВаД на дрос­ сельных режимах возможно снижением п„ за счет увеличения нагрузки на валу СТ при дросселировании. В этом случае РТ на характеристике СТ перемещается в зону максимальных Г)ст,

то есть снижение суммарного КПД ГГ ЕЛт ='Пт.кг1ст за‘ медляется.

13.7. Климатические характеристики ТВаД

СХ ТВаД обычно не рассматривают, так как ТВаД со СТ используются на наземных установках ( V = 0) или на вертолетах ( V < 250 км/ч), когда N e и се изменяются в пределах (2.. .3) %.

г|е => Т т]п вследствие увеличения я* .

При уменьшении tn < 0 °С темпы роста Nt и снижения се

замедляются, так как при высоких значениях лпр заметно падает

Г|*, следовательно, замедляется рост я* .

13.8. Высотно-скоростные характеристики ТВД и ТВаД

13.8.1. ВСХ одновального ТВД

Реактивная составляющая тяги ТВД Rp изменяется при

увеличении числа М полета аналогично изменению R в ТРД. То есть при увеличении числа М примерно до М ~ 0,5, тяга /?р

уменьшается, а затем начинает расти.

ТNв =ТТ N +------— (рис. 13.16).

л.

Снижение се при росте V

происходит из-за увеличения Г|п вследствие роста л*в. При уве­ личении М >0,5 начинает сни­ жаться КПД ВВ г)в, следова­ тельно, уменьшается г|п =>? се .

При М >0,8 ТВД по эконо­ мичности сравним с ТРДД.

При М >0,85 ТВД по эко­ номичности сравним с ТРД.

У двухвальных ТВД скоростные характеристики аналогич­ ны характеристикам одновального ТВД, но из-за более высокого

Характер и причины протекания ВХ ТВаД со СТ полно­ стью аналогичны ВХ ТВД, учитывая что Яр * 0 ( сс ~ V ).

СХ обычно не рассматривают, так как ТВаД со СТ исполь­ зуются, как правило, на наземных установках ( V = 0) или на вер­ толетах ( V < 250 км/ч), где Nc и се изменяются в пределах (2...3) %.

Контрольные вопросы

1. Сделать сравнительный анализ ТВаД (ТВД) различных

схем.

2.Основные параметры ТВД.

3.Проанализировать формулу Стечкина.

4.Особенности дросселирования ТВД при постоянной час­ тоте вращения ротора газогенератора.

5. Особенности протекания дроссельных характери­ стик ТВД.

6. Климатические характеристики ТВаД.

7 Програхмма оптимального дросселирования ТВД.