Зависимость удельной тяги и удельного расхода топлива трд и трдд от степени подогрева

РАБОЧЕГО ТЕЛА В ЦИКЛЕ

 

Зависимость Р_уд и С_удот Δ для одноконтурных двигателей

При рассмотрении этих зависимостей будем считать заданными и постоянными скорость полета V, степень повышения давления в цикле π, а также, как уже отмечалось выше, КПД процессов сжатия η_си расширения η_р.

Рис. 1.22. Зависимость Р уд, С уд и КПД ТРД от Δ

Заметим, что степень подогрева воздуха в цикле Δ = Т _г*/ Т _н может изменяться как за счет температуры газов перед турбиной, так и за счет изменения температуры окружающего воздуха из-за изменения атмосферных условий и высоты полета.

При Δ = Δ _min работа цикла равна нулю (рис. 1.22, а), т. к. в реальном цикле вся теплота, подведенная к воздуху в камере сгорания, затрачивается на преодоление гидравлического сопротивления движению воздуха и газа по тракту двигателя. Дальнейшее увеличение Δ приводит к линейному увеличению . Поэтому увеличивается и удельная тяга , но нелинейно.

Зависимость  от Δ при заданной скорости полета однозначно определяется зависимостью от Δ полного КПД ТРД η_п= η_внη_тяг. Ранее было установлено, что при увеличении Δ внутренний КПД возрастает (рис. 1.10).Но увеличение Δ приводит к росту , поэтому возрастает с _с и снижается . Полный КПД имеет максимум при некотором значении Δ, которое назовем экономической степенью подогрева и обозначим Δ_эк (рис. 1.22, б). При этом значении Δ удельный расход топлива соответственно минимален и возрастает при отклонении от Δ=Δ_эк (рис. 1.22, а).

 

Зависимость Р_уд и СудотΔ для двухконтурных двигателей

Для упрощения анализа указанных зависимостей будем считать, что расширение в соплах ТРДД с раздельными контурами полное, а скорости истечения газа и воздуха из этих контуров одинаковы, т. е. с _сI = с _сII = с _с. При этих условиях формулы для удельной тяги и тягового КПД имеют такой же вид, как и для ТРД.

Рис. 1.23. Зависимость Р уд и L цот Δ (p = 30; Мн = 0,8; Н = 11км; hс = 0,85; hр = 0,9)

Зависимость Р _уд от D для двухконтурных двигателей

(рис. 1.23) качественно такая же, как и аналогичная зависимость для одноконтурного двигателя

(рис. 1.22, а). Численное значение Р _уд ТРДД при различных D и том же значении L _ц, что и у ТРД, ниже из-за более низкого значения скорости истечения с _с. Этот же результат следует и из выражения для удельной тяги , в которой наличие m при применении ее к ТРДД приводит к более низким значениям Р _уд по сравнению с ТРД, для которого m = 0.

 при заданной скорости полета определяется только зависимостью от D полного КПД η_п=η_внη_тяг, которая приведена на рис. 1.24 в в сравнении с аналогичной зависимостью для ТРД. Как уже отмечалось, при одинаковой L _ц внутренний КПД ТРДД несколько ниже внутреннего КПД ТРД из-за гидравлических потерь в наружном контуре (рис. 1.24 а).

Тяговый КПД ТРДД значительно выше, чем у ТРД из-за меньшей скорости истечения с _с (рис. 1.24 б). В итоге полный КПД ТРДД получается выше, а его максимум сдвинут правее по сравнению с максимумом η_п ТРД. Поэтому С _уд, который обратно пропорционален η_п, ниже у ТРДД, а Δ_{эк ТРДД} выше, чем Δ_{эк ТРД} (рис. 1.24 г).

У современных ГТД прямой реакции значение Δ назначают более высоким, чем Δ_эк (соответственно Т *_г > Т *_{г эк}), из-за стремления получить более высокое значение Р _уд, а значит, меньшую массу и габариты двигателя, даже ценой небольшого проигрыша в С _уд. Тем более, что у ТРДД, имеющих меньшие значения Р _уд, чем у ТРД, при Δ >Δ_эк С уд возрастает медленно (рис. 1.24 г).

 

Рис. 1.24. Зависимость КПД и С уд от Δ

Глава 2