Методические указания по выполнению отдельных разделов курсовой работы

Перед расчетом скоростной характеристики курсанту необходимо проработать теоретический материал по учебнику или конспекту лекций.

При выполнении курсовой работы используются значения коэффициентов, характеризующих потери энергии в элементах двигателя (σ_кал, η_к^*, σ_кс^*, η_г, η_т^*, φ_с) из таблицы 2.

 

Таблица 2

 

Наименование параметра	Обозна-чения	Размерность	Диапазон изменения
Коэффициент восстановления полного давления во входном канале.	σ*кан		0,95…0,97
КПД компрессора	η*к		0,82…0.86
Коэффициент восстановления полного давления в камере сгорания.	σ*кс		0,93…0, 96
Коэффициент полноты сгорания топлива в камере сгорания	η г		0.98…0,995
Адиабарный КПД турбины	η*т		0.90…0,92
Коэффициент скорости реактивного сопла	φс		0,975..0,985

 

 

Производится расчет параметров ТРД при работе его на стенде в следующей последовательности:

Работа компрессора

L_{к о} = 1005·288(π _ко^*0,286-1)· / η_к ^*.

 

Подогрев воздуха при сжатии в компрессоре

ΔТ_{к о}^* = L_{к о}/1005.

Функция степени понижения давления в турбине

Ε_{т о} ^* = L_то /(1155· Т_{г о}^{* ·} η^*_т)

Где работа турбины L_то= L_{к о}.

Степень понижения давления в турбине

π _{т о}^*= (1/(1- Ε_то ^* ))⁴

Полная температура газов на выходе из турбины

Т_то^*=Т_{г о}^*- L_то/1155.

 

3.1. Методика расчета скоростной характеристики.

Скоростная характеристика рассчитывается на заданной высоте полета Н для нескольких значений числа полета М_н от 0 до М_{н мах}.

Методика расчета скоростной характеристики приведена в таблице 4. В верхней части таблицы указывается заданная высота полета Н и выписываются из стандартной атмосферы: Т_н и Р_н – соответственно статическая температура и статическое давление наружного воздуха (Таблица 3).

 

Таблица 3

 

Н, км	Тн, 0 К	Рн, Па
	242,5	0,4 · 105
		0,35 · 105
	229,5	0,3 · 105
		0,27 · 105
	216,5	0,23 · 105

 

Далее подсчитываются значения:

- местной скорости звука а_н= 20,05 _н

- относительного давления Р_н= Р_н/1,01325·10⁵.

Расчет скоростной характеристики производится табличным способом построчно в следующей последовательности:

1. Скорость полета V= М_н ·а_н .

2. Полная температура воздуха на входе в компрессор

Т_в^*= Т_н^*= Т_н(1+0,2 М²_н).

3. Подогрев воздуха в компрессоре ΔТ_к ^* = ΔТ_{к о} ^*= const

4. Полная температура воздуха на выходе из компрессора

Т_к ^* = Т_в ^*+ ΔТ_к ^*.

5. Полная температура газа на входе в турбину Т_г^*= Т_{г о}^*= const.

6. Средняя изобарная теплоемкость газов при подводе тепла в камере сгорания С_{р ср} определяется из рис. 15 по значениям температур

Т_к ^* и Т_г^*.

7. Относительный расход топлива q_т=С_{р ср}·(Т_г^*- Т_к^*)/(Н_u· η^*_т)

Где Н_u=43 000кдж/кг – теплотворность топлива (керосина).

 

8. Коэффициент восстановления полного давления в системе скачков уплотнения σ_ск^* определяется из рис.2 настоящих методических указаний по значению числа полета М_н.

9. Коэффициент восстановления полного давления во входном устройстве σ_вх^*= σ_ск^*· σ_кан^*

10. Динамическая степень повышения давления

π_д=(1+0,2 М_н²)^3,5· σ_вх^*

 

Рис. 15

 

11. Функция степени повышения полного давления в компрессоре

π_к^*0,286=(1+L_к·η_к^*/1005· Т_в ^* )

12. Степень повышения полного давления в компрессоре

π_к^* =(π_к^*0,286)^3,5

13. Общая степень повышения давления π_о= π_д· π_к^*

14. Степень понижения полного давления газа в турбине

π_т^*= π_{т о}^*= const.

15. Степень понижения давления газа в сопле

π_с = π_о · σ_кс^*/ π_т^*

16. Функция степени понижения давления газа в сопле

√(1-1/ π_с^0,25)

17. Полная температура газа на выходе из турбины

Т_т^*= Т_{т о}^*= const.

18. Скорость истечения газов из сопла

С_с= φ_с√2310Т_т^* · √(1-1/ π_с^0,25)

19. Удельная тяга R_уд= С_с-V

20. Удельный расход топлива С_уд= 3600q_т/ R_уд

21. Расход воздуха G_в= G_{в о} · Р_н· π_о/ π_{о о}, где π_{о о}= σ_кан^*· π_{к о}^* - общая степень повышения давления в двигателе на стенде.

 

22. Тяга R= R_уд· G_в

23. Часовой расход топлива G_т = C_уд· R

24. Эффективная работа L_е=(Сс ²-v² )/2

 

25.Эффективный КПД η_е=L_e/ q_т ·H_u

 

26. Тяговый КПД η_R= 2/(1+C_c/V)

27. Общий КПД η_о= η_е ·η_R

 

Правильность определения общего КПД может быть проверена по соотношению η_о= V/(11944· С_уд)

По результатам выполненных расчетов производится графическое построение скоростной характеристики.

Значение числа полета М_{н вх} определяется в точке пересечения зависимости R_уд=f(М_н) с осью абсцисс. При числе полета М_н= М_{н max}

параметры ТРД принимают следующие значения:

R=0; R_уд=0; L_е=0; η_е=0; η_R=0; η_о=0; C _уд→ ∞

 

 

Таблица 4.

Н= км, Т_н= К, Р_н= Па, а_н= м/с, Р_н=

 

№ п/п	Расчетные формулы	Размерность	Число полета Мн
	0,5	1,0	1,5	2,0	2,5	3,0	3,5	4,0
	V=Мн·ан	м/с
	(1+0,2 Мн2)	-
	Тв*=Тн(1+0,2 Мн2)	К
	Δ Тк*	К
	Тк*= Тв*+ Δ Тк*	К
	Тr*	К
	Ср ср	кДж/(кг К)
	(Тr- Тк*)	К
	qт	-
	σск*	-
	σ*= σск*· σкан*	-
	(1+0,2 Мн2)3,5	-
	πд	-
	πк*0,286	-
	πк*=(πк*0,286)3,5	-
	πо= πд· πк*	-
	πт*	-
	πс = πоσкс*/ πт*	-
	(1-1/ πс0,25)	-
	√(1-1/ πс0,25)	-
	Тт*	К
	Сс	м/с
	Rуд= Сс- V	Н/кг
	Суд=3600 qт/ Rуд	кг/Н ч
	Gв= Gв о · Рн· πо/ πо о	кг/с
	R= Rуд· Gв	кН
	Gт = Cуд· R	т/ч
	Lе=(Сс 2-v2 )/2	кДж/ч
	ηе	-
	ηR	-
	ηо= η · ηR	-