Рабочие линии на характеристике компрессора одновального газогенератора

При совместной работе элементов одновальных ТРД на установившихся режимах должны одновременно удовлетворяться как условие равенства расходов (2.3), так и условие равенства работ (2.5). Решая совместно эти уравнения (исключая из них величину ), находим

.                                     (2.7)

Рис. 2.6. Изменение относительных параметров компрессора вдоль рабочей линии в зависимости от

Выражение (2.7) является уравнением совместных режимов работы компрессора, камеры сгорания и турбины одновального ТРД и одновального ГГ в ГТД любой схемы при условии = const. В него входят только величины, характеризующие режим работы компрессора и имеющиеся на его характеристике. Константа С =  в уравнении (2.7) находится по параметрам компрессора в какой-либо одной заданной (расчетной) точке его характеристики. На рис. 2.5 в качестве такой точки принята точка «р».

Следовательно, если имеется характеристика компрессора одновального ГГ (нерегулируемого или регулируемого в зависимости от n _пр) и на ней задана одна исходная точка, то, используя уравнение (2.7), можно на этой характеристике построить линию совместных режимов работы компрессора и турбины при условии = const, т.е. рабочую линию. Она определяется в данном случае как геометрическое место точек на характеристике компрессора, удовлетворяющих уравнению (2.7). Это означает, что для каждого значения n _пр на характеристике компрессора при найденной величине константы С можно определить такие значения  и q (l_в), которые удовлетворяют уравнению (2.7).

Важнейшим свойством рабочей линии на характеристике компрессора одновального ГГ, соответствующей условию = const, является независимость ее положения от схемы двигателя, в котором данный ГГ установлен. Она определяется только выбором исходной точки на характеристике компрессора (значением константы С) и не изменяет своего расположения при любых изменениях атмосферных условий, скорости, высоты полета и частоты вращения ротора двигателя, если не нарушаются допущения, принятые при выводе уравнения (2.7). Изменение указанных условий влияет только на расположениерабочей точки на рабочей линии. Следовательно, рабочая линия на характеристике компрессора ГГ при принятых условиях является единственной. Поэтому для дальнейших расчетов характеристик двигателя достаточно знать изменение параметров компрессора только вдоль рабочей линии, например, в функции от приведенной частоты вращения, как показано на рис. 2.6.

КРИТЕРИАЛЬНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

ОДНОВАЛЬНЫХ ГАЗОГЕНЕРАТОРОВ

 

Критериальными характеристиками ГГ будем называть зависимости его основных безразмерных параметров от критериальных параметров, однозначно определяющих режим работы ГГ. Критериальными параметрами для ГГ являются приведенная частота вращения n _пр и степень понижения давления в турбине .

Характеристики ГГ, представляемые в функции двух указанных параметров, являются двухпараметрическими зависимостями. При условии же = const они становятся однопараметрическими.

Преимущество критериальных характеристик ГГ состоит в том, что они для геометрически подобных ГГ сохраняются неизменными, а поэтому могут быть использованы в двигателях других типов и других схем при соблюдении условий равенства их расчетных параметров.

Зная все параметры компрессора вдоль рабочей линии, полученной из условий совместной работы элементов ГГ, можно построить характеристики ГГ в критериальной форме.

Основные параметры ГГ выражаются через параметры компрессора и турбины следующим образом.

Степень повышения давления в ГГ определяется из условия

= = .                            (2.8)

Степень повышения температуры в ГГ равна

= = .                              (2.9)

Величины  и  в формулах (2.8) и (2.9) в общем случае изменяются и должны для заданного ГГ определяться с использованием характеристики турбины. При условии = const эти величины сохраняются неизменными и находятся по данным расчетного режима работы турбины.

Рассмотрим вначале однопараметрические характеристики одновальных ГГ. Из формул (2.8) и (2.9) видно, что при = const

.               (2.10)

Отсюда следует, что изменение рассматриваемых параметров ГГ при = const зависит только от изменения параметров компрессора в соответствующих точках его рабочей линии. Но поскольку параметры компрессора вдоль заданной рабочей линии однозначно определяются величиной приведенной частоты вращения ротора ГГ n _пр, то зависимости безразмерных величин ,  и  в функции от n _пр являются критериальными характеристиками ГГ. Они справедливы для заданного ГГ при любых условиях на входе. При этом величина приведенной частоты вращения может быть определена как  или как , где  – значение температуры на входе в ГГ на расчетном режиме (если > 288 К). Может вместо n _пр рассматриваться относительная величина .

Важными параметрами ГГ являются также величины приведенных расходов воздуха и топлива. Так называются параметры расходов воздуха и топлива, которые, в соответствии с правилами теории подобия, при работе ГГ на подобных режимах сохраняются неизменными (см. ниже).

Как уже известно из теории компрессоров, G _в.пр = G _в . Ниже будет

показано, что G _т.пр = G _т . Здесь  и  – давление и температура

заторможенного потока воздуха на входе в ГГ в расчетных условиях.

Рис. 2.7. Характеристики одновального ГГ

На рис. 2.7 представлены относительные критериальные характеристики одновального ГГ. На нем все параметры ГГ отнесены к их значениям на расчетном режиме работы двигателя, например, = .

Они справедливы как для заданного ГГ, так и для геометрически подобных ГГ в какой бы схеме двигателя они не применялись (но при одинаковых расчетных параметрах и при условии

= = const).

Управление режимами работы ГГ в рассматриваемом случае достигается за счет изменения подачи топлива в камеру сгорания. Этим осуществляется управляющее воздействие на температуру газа перед турбиной, что приводит к изменению n, а следовательно, и n _пр. По полученному значению n _пр (или ) однозначно определяются все остальные параметры ГГ по его характеристикам

(рис. 2.7).