Номенклатура основных режимов

Номенклатура основных режимов работы двигателя включает их наименование, допустимое на этих режимах время непрерывной работы, значения контролируемых параметров ( и др.), а также значения тяги и удельного расхода топлива.

Максимальный режим (взлетный)

; ; .

На этом режиме ограничено время непрерывной работы (5…30 мин.). Режим применяется при взлёте, разгоне и в воздушном бою.

Максимальный продолжительный (номинальный) режим.

; ; время непрерывной работы ограничено ( часа).

Режим используется при наборе высоты.

Крейсерские режимы

Их бывает несколько, т.к. во время крейсерского полета самолет вырабатывает топливо, его масса уменьшается, и для сохранения и требуется из энергетического баланса уменьшить тягу СУ. . Время непрерывной работы не ограничивается в пределах ресурса. .

Режим малого газа

; .

Различают полетный и земной малый газ

Полетный малый газ – снижение.

Земной малый газ – пробег при посадке, рулежка в аэропорту

Из-за высокой время непрерывной работы ограничено ( мин.).

Для ТРДФ применяют кроме того:

Режим полного форсажа

при .

Используется на взлете, разгоне самолета, при необходимости догнать противника или уйти от него, перехвате целей, боевом маневрировании.

Режим частичного форсажа

Используется при длительном сверхзвуковом полете самолета, в условиях воздушного боя.

Существуют 2 основных метода определения характеристик.

1. Экспериментальный. Он является наиболее точным, так как позволяет учесть реальные условия работы силовой установки. Но он требует специальных стендов – аэродинамических труб, термобарокамер для имитации скорости и высотных условий. Также стенды требуют огромных затрат энергии, они весьма сложны, эксплуатация очень дорога. Либо используют летающую лабораторию, создаваемую на базе уже имеющихся самолетов.

2. Расчетный метод. Он носит предварительный характер, т.к. позволяет определять характеристики нового проектируемого двигателя, который существует только на бумажных носителях. Этот метод требует меньших затрат сил и средств.

Современные методы расчета характеристик ВРД основаны на использовании теоретических или экспериментальных характеристик узлов. По мере продвижения процесса проектирования двигателя и накопления информации приближенные способы задания характеристик узлов заменяются более точными.

Расчет характеристик двигателя с использованием характеристик его элементов ведется следующим образом:

1. С помощью изложенных в гл.4 методов строят на характеристиках компрессора и турбины (или их каскадов) рабочие линии при принятой программе регулирования, используя которые получают вспомогательные зависимости изменения параметров от .

2. Для каждого заданного режима полета () по и программе регулирования частоты вращения определяют , по которой на вспомогательных зависимостях находят соответствующих значения параметров и др.

3. Параметр находят по характеристике входного устройства.

4. По найденным параметрам последовательно определяют параметры газового потока во всех характерных сечениях двигателя и в итоге и .

Дроссельные характеристики

Дроссельными характеристиками называют зависимости тяги, удельного расхода топлива, расхода воздуха, температуры и давления рабочего тела в различных сечениях и других параметров двигателя от режима его работы при неизменных внешних условиях. Режим работы двигателя задается расходом топлива, температурой газа перед турбиной, частотой вращения ротора или каким-либо другим параметром. Дроссельные характеристики могут быть построены по любому из них, а также по тяге или углу установки рычага управления двигателем (РУД). Во многих случаях дроссельные характеристики строятся по частоте вращения ротора (рис. 5.1).

Проанализируем зависимости параметров ТРД от режима работы двигателя.

Пусть расход топлива через двигатель уменьшается. Соответственно снижается температура газа перед турбиной, что ведет к снижению работы турбины и температуры за ней .

Рис.5.1. Пример дроссельной характеристики однокаскадного ТРД

 

 

Т.к. работа турбины , то на высоких частотах вращения от до и уменьшение частоты вращения приводит к уменьшению .

На низких частотах вращения (рис.5.1 б) нарушается условие . Величина начинает уменьшаться, при этом для сохранения баланса работ турбины и компрессора требуется рост (этого же требуют ).

Что касается удельного расхода топлива , то он имеет минимум. Снижение и приводит к уменьшению потерь энергии с выходной скоростью (к увеличению полетного КПД при ) и к снижению работоспособности рабочего тела (к снижению эффективного КПД ). Противоположное влияние двух факторов приводит к образованию минимума удельного расхода топлива: преобладающее влияние вначале оказывает первый фактор, а затем – второй.

Итак, при снижении режима основные данные и параметры двигателя изменяются весьма существенно. В диапазоне режимов от максимального до малого газа тяга двигателя уменьшается в 15…30 раз (в результате обеспечивается широкий диапазон потребных тяг). Удельный расход топлива изменяется почти в 2 раза. Расход воздуха уменьшается примерно в 4 раза, а частота вращения ротора – в 1,5…2 раза. В основном рабочем диапазоне режимов (от максимального до 0,7 номинального) частота вращения ротора снижается примерно на 10% при уменьшении тяги на 40%.

Скоростные характеристики

Скоростными характеристиками двигателя называют зависимости тяги и удельного расхода топлива (а так же и др.) от числа полета (скорости полета) на заданном режиме работы и .

 

На рис 5.2. показан характер протекания зависимостей и от . . С увеличением скорости полета, объясняется увеличением потерь с выходной скоростью.

Рис.5.2.Изменение КПД двигателя от скорости полета

 

Показано влияние расчетных параметров и на протекание скоростных характеристик.

 

Рис.5.3. Влияние расчетных значений (а) и (б) на изменение скоростных характеристик

 

При высоких с ростом тяга падает более интенсивно и при двигатель вырождается. Абсолютные значения у двигателей с высокими сохраняются более низкими вплоть до , это объясняется возрастанием с ростом в широком диапазоне М.

Как видно на правом графике существенно увеличивает тягу, начиная с . Удельный расход топлива несколько увеличивается при возрастании .