Понятие о законах регулирования ТРД

ВВЕДЕНИЕ.

Летные характеристики ТРД являются одним из видов эксплутационных характеристик и состоят из скоростных и высотных характеристик. Они позволяют произвести оценку эксплутационных свойств ТРД при различных условиях полета и на различных режимах его работы.

В виду этого знание летных характеристик двигателя является весьма важным для летной эксплуатации. Тяга, создаваемая ТРД на определенной скорости и высоте полета, представляет собой располагаемую тягу самолета. Использование этой тяги совместно с потребляемой тягой, определяемой аэродинамическим сопротивлением самолета, позволяет определять его летно-тактические данные: наивыгоднейшие режимы полета, характеристики разгона и торможения, высотность, дальность и продолжительность полета и т.д. Помимо этого определяется необходимая степень дросселирования двигателя для осуществления горизонтального полета с заданной скоростью.

Методические указания по расчету и анализу скоростной характеристики турбореактивного двигателя разработаны в соответствии с программой дисциплины «Теория теплових двигателей» для специальности 5.07010301 «Техническое обслуживание воздушных судов и двигателей».

Методические указания содержат краткие сведения о летных характеристиках ТРД. В них излагается методика расчета скоростной характеристики, анализ влияния скорости полета на основные параметры ТРД. Даются рекомендации по оформлению курсовой работы и подготовке ее к защите.

 

1. ОСНОВНЫЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ.

 

1.1. Список условных обозначений:

1. а_н – местная скорость звука.
2. С_уд – удельный расход топлива.
3. F_кр – площадь критического сечения сопла.
4. G_в – расход воздуха.
5. G_т – часовой расход топлива.
6. Н – высота полета.
7. L_е – эффективная работа.
8. М – число Маха.
9. n – частота вращения ротора.
10. n_пр – приведенная частота вращения ротора.
11. Р_н – статическое давление.
12. R – тяга двигателя.
13. R_уд – удельная тяга.
14. Т_в^* - полная температура воздуха на входе в компрессор.
15. Т_г^* - полная температура газов перед турбиной.
16. Т_{г пр}^* - приведенная температура газов перед турбиной.
17. Т_н – статическая температура.
18. Т_к^* - полная температура воздуха на выходе из компрессора.
19. Т_т^* - полная температура газа на выходе из турбины.
20. V – скорость полета.
21. η_е – эффективный КПД.
22. η_о – общий КПД.
23. η_R – тяговый КПД.
24. П_д – динамическая степень повышения давления.
25. П_к – степень повышения полного давления в компрессоре.
26. П_к^* - степень повышения полного давления воздуха в компрессоре.
27. П_о – общая степень повышения давления.
28. П_с – степень понижения давления газа в сопле.
29. П_т – степень повышения полного давления газа в турбине.

 

 

Понятие о законах регулирования ТРД.

Характер протекания летных характеристик ТРД существенным образом зависит от особенностей регулирования двигателя. Под регулированием понимается поддержание на различных режимах полета таких параметров рабочего процесса двигателя, которые обеспечивают значения тяги и удельного расхода топлива, удовлетворяющих условиям полета. Параметры рабочего процесса, изменяемые по определенному закону, называют регулируемыми параметрами. Характер изменения регулируемых параметров в зависимости от режима работы двигателя и условий полета называют законом регулирования (управления) двигателя.

Эффективность работы ТРД при заданных условиях полета однозначно определяется выбором двух параметров рабочего процесса: степени повышения полного давления воздуха в компрессоре _к^* и полной температуры газов перед турбиной Т_г^*. В виду этого _к^* и Т_г^* по существу являются параметрами регулирования двигателя. Однако вместо _к* в качестве регулируемого параметра обычно выбирают частоту вращения ротора n. Это обусловлено тем, что _к* и n однозначно связаны между собой, а последнюю сравнительно просто заменить и регулировать. Поэтому современные ТРД имеют следующие два регулируемых параметра: частоту вращения ротора n и полную температуру газов перед турбиной Т_г^*. В некоторых случаях ограничиваются регулированием только частоты вращения ротора n.

Воздействие на регулируемые параметры в ТРД осуществляются посредством изменения регулирующих факторов: расхода топлива G_т и площади критического сечения реактивного сопла F_кр. При установке на ТРД дозвукового реактивного сопла критическим сечением является выходное

сечение F. Реализацию требуемых законов регулирования двигателя обеспечивает система автоматического управления (САУ), в которой регулирующие факторы воздействуют определенным образом на регулируемые параметры.

Выбор закона регулирования определяется схемой двигателя, а также эксплутационными требованиями к нему. При этом любой закон регулирования должен обеспечивать устойчивую работу всех элементов двигателя на всех режимах полета. Для одновальных ТРД применяют следующие законы регулирования:

- Закон регулирования на максимальную тягу достигается при поддержании постоянными максимальных значений частоты вращения ротора и температуры газов перед турбиной, т.е. при

n_мах. = const,

Т_г^* _мах = const.

- Закон регулирования: постоянная частота вращения ротора при нерегулируемом дозвуковом сопле, т.е.

n = const,

F = const.

- Закон регулирования на полное подобие режимов в работе турбокомпрессора достигается при поддержании постоянными приведенных значений частоты вращения ротора и температуры газов перед турбиной, т.е. при

n_пр. = const,

Т_г^* _пр.= const.