Из известных существующих схем двухконтурных двигателей гражданской авиации в последнее время применяются двигатели следующих схем: ДТРД со смешением потоков газа и воздуха и общим реактивным соплом, ДТРД с раздельными реактивными соплами. Обычно ДТРД первой схемы выполняются с умеренной степенью двухконтурности (m 4,0 применяется короткий канал воздушного контура.
Двухконтурный ТРД (без сгорания топлива в наружном контуре) находит применение при скоростях полёта в интервале 600÷1200 км/час [6]. Основными параметрами, определяющими работу ДТРД, является температура газа перед турбиной , степень повышения давления воздуха в компрессоре внутреннего контура , степень двухконтурности и коэффициент распределения свободной энергии между контурами . Относительная длина лопаток турбины ДТРД несколько меньше, чем в ТРД, это позволяет принимать температуру более высокой, чем в ТРД.
Современные схемы ДТРД имеют температуру газов перед турбиной достигающей 1350÷1400 ° К, а степень повышения давления воздуха выбираемой в пределах 10÷24 при коэффициенте двухконтурности 0,6÷2,0. Степень повышения давления в наружном контуре находится в пределах 1,5÷2,8. Это соответствует примерно оптимальному распределению энергии между контурами для указанного диапазона m.
I. Расчёт ДТРД с раздельными нерегулируемыми соплами наружного и внутреннего контуров
Схема и расчётные сечения ДТРД представлены на рисунке 5.1.
Рисунок 5.1. Схема и расчетные сечения ДТРД
Предварительные расчёты ДТРД
Эти предварительные расчёты ДТРД проводятся для 2÷3 значений температуры , 4÷5 значений и 2÷3 значений степени двухконтурности m.
Определяется оптимальное значение коэффициента распределения энергии между контурами
Здесь рассчитывается аналогично расчёту свободной энергии для ТРД (см. предварительный расчёт ТРД) для различных значений и , – к.п.д. учитывает потери в турбине, компрессоре и канале наружного контура.
Определяется удельная тяга двигателя, отнесённая к общему расходу воздуха
Оценивается удельная тяга, отнесённая к расходу воздуха через внутренний контур
Читайте также: W140 компрессор центрального замка где
Указания по выбору коэффициента избытка воздуха приведены в предварительном расчёте ТРД.
По полученным величинам и строятся графики и из которых выбираются подходящие сочетания , принятые в дальнейшем за исходные. После окончательного выбора m определяется соответствующее ей значение .
Расчёт ДТРД по исходным параметрам
Внутренний контур
Определение параметров в сечениях а–а, 1–1, 2вн–2вн, 3вн–3вн производится, как одновального ТРД. Параметры в сечении перед разделением контуров (сечение 2 ´ –2 ´ ) определяется аналогично сечению 2–2 ТРД. В случае двухвального ДТРД (с двухкаскадным компрессором) для определения и необходимо учитывать .
используемая при расчёте сечения 2–2 ТРД, при расчёте ДТРД принимает вид
Эта формула характеризует эффективную работу, затрачиваемую на сжатие воздуха во внутреннем контуре (т.е. между сечениями 1–1 и 2вн–2вн) и отнесённую к 1 кг воздуха, проходящего через внутренний контур. Расход топлива на 1 кг воздуха, проходящего через внутренний контур, определяется, как для ТРД.
Часть эффективной работы турбины, расходуемая на сжатие воздуха в наружном контуре и отнесённая к 1 кг газов, проходящих через внутренний контур, составляет
Здесь свободная энергия подсчитываются для исходных значений .
Часть эффективной работы турбины, которая расходуется на сжатие воздуха во внутреннем контуре (от сечения 1–1 до сечения 2вн–2вн) и отнесённая к 1 кг газов, проходящих через внутренний контур
Эффективная работа турбины, расходуемая на сжатие воздуха во внутреннем и наружном контурах и отнесённая к 1 кг газов, проходящих через внутренний контур
Эффективная работа компрессора наружного контура, отнесённая к 1 кг воздуха, проходящего через наружный контур
Степень повышения давления воздуха в компрессоре наружного контура
В последней формуле и k выбираются из графиков приложений 6 и 7 по средней температуре
Здесь – подогрев воздуха в компрессоре наружного контура (принимается 80÷120 ° ).
Читайте также: Компрессор с416м в новосибирске
При двухвальной схеме ДТРД (двухкаскадный компрессор) в случае, когда , имеем эффективную работу второй турбины, отнесённую к 1 кг газов, проходящих через внутренний контур
Здесь определена выше, а работа компрессора первого каскада
Величину можно выбирать в соответствии с указаниями для ТРД с двухкаскадным компрессором, выбирая для стендовых условий работы двигателя, а – эффективный к.п.д. компрессора 1–го каскада можно принять равным .
В частном случае, когда , т.е. при имеем
Степень повышения давления во втором каскаде компрессора
Эффективная работа компрессора 2–го каскада, отнесённая к 1 кг воздуха, проходящего через внутренний контур
Здесь – эффективный к.п.д. компрессора второго каскада.
При двухкаскадном компрессоре температура , подсчитанная через , несколько больше величины , полученной при расчёте сечения 2вн–2вн по . Последнее связано с различием в средних температурах, а значит, и в соответствующих теплоёмкостях в компрессоре, выполненном по однокаскадной схеме с и по двухкаскадной схеме с такой же [6]. Поэтому в сечении 2вн–2вн следует уточнить параметры , а в сечении 3вн–3вн уточнить значения .
Эффективная работа турбины компрессора второго каскада, отнесённая к 1 кг газа, проходящего через внутренний контур
Здесь – коэффициент, учитывающий потребность в дополнительной работе турбины на привод агрегатов.
В общем случае и .
Температура заторможенного потока газов за турбиной:
а) при одновальной схеме двигателя
(см. указания к расчёту для ТРД);
б) при двухвальной схеме двигателя
Степень расширения газов в турбине:
а) при одновальной схеме двигателя
(см. указания к расчёту для ТРД);
б) при двухвальной схеме двигателя
Полное давление за турбиной:
а) при одновальной схеме двигателя
б) при двухвальной схеме двигателя
Статическая температура газов за турбиной
Статическое давление газов за турбиной
Читайте также: Объем масла в компрессоре поршневом
Удельный вес газов за второй турбиной (плотность газов)
Скорость потока газов за турбиной
При определении , и выбираются по и (приложение 7).
Параметры потока газа в данном сечении двигателя рассчитываются аналогично соответствующему сечению ТРД с тем лишь отличием, что вместо параметров с индексами «4» в расчётные формулы подставляются параметры с индексами «4вн».
Наружный контур
Температура заторможенного потока воздуха за компрессором наружного контура
(см. указания при расчёте в ТРД).
Полное давление воздуха за компрессором наружного контура
где определено выше.
Статическая температура воздуха за компрессором наружного контура
Здесь можно выбирать по .
Статическое давление воздуха за компрессором наружного контура
Удельный вес воздуха за компрессором наружного контура (плотность воздуха)
Температура заторможенного потока воздуха на входе в сопло наружного контура (пренебрегая подогревом от внутреннего контура)
Полное давление воздуха на входе в сопло наружного контура
Расчёт параметров потока газа в данном сечении аналогичен расчёту в сечении 5вн–5вн с тем лишь отличием, что вместо параметров с индексами «4вн» принимаются параметры с индексами «4нар».
- Свежие записи
- Чем отличается двухтактный мотор от четырехтактного
- Сколько масла заливать в редуктор мотоблока
- Какие моторы бывают у стиральных машин
- Какие валы отсутствуют в двухвальной кпп
- Как снять стопорную шайбу с вала
- Правообладателям
- Политика конфиденциальности
Механика © 2023
Информация, опубликованная на сайте, носит исключительно ознакомительный характер