1. Основные уравнения движения газа в двигателях и их элементах
 Скачать 1.66 Mb.
|
|
. Из-за малых скоростей полета вертолетов скоростные характеристики для них не рассматриваются. Считается, что параметры двигателя и его данные (Nе и Се) от скорости полета не зависят. Высотными характеристиками ТВаД называются зависимости мощности на валу Ne и удельного расхода топлива Се от высоты полета при заданной программе управления двигателя. Дроссельными характеристиками турбовальных двигателей называют зависимости мощности на валу свободной турбины Nе и удельного расхода топлива Се от физической частоты вращения ротора ГГ nт.к при заданных атмосферных условиях рН и ТН или, что то же самое, при заданных значениях температуры ТН и высоты полета Н. Климатическими характеристиками ТВаД называются зависимости Ne и Се от ТН на разных высотах полета. Изменение только давления рН не приводит к изменению режима работы ГГ. Не изменяется при этом также и Lс.т. Величины же Gв и Nе изменяются пропорционально рН, что легко учитывается расчетом. Поэтому климатические характеристики турбовальных ГТД рассматривают в зависимости от двух параметров, характеризующих внешние условия – температуры ТН и высоты полета Н. Турбовинтовые двигатели имеют лучшую по сравнению с ТРД экономичность при небольших дозвуковых скоростях полета (V < 600…700 км/ч). ТВД сочетают в себе преимущества создания тяги воздушным винтом на взлете и при малых скоростях полета с весовыми преимуществами газотурбинного двигателя по сравнению с поршневым. Но дальнейшее увеличение скоростей полета самолетов с ТВД оказалось невыгодным. С ростом скорости полета на концах лопастей винтов относительная скорость становится сверхзвуковой, что приводит к возрастанию волновых потерь и снижению КПД винта. В последние годы благодаря появлению усовершенствованных газогенераторов и созданию воздушных винтов нового типа, получивших название винтовентиляторов, стали появляться турбовинтовентиляторные двигатели которые по существу являются дальнейшим развитием ТВД. Рассмотрим основные параметры, характеризующие эффективность работы ТВД и ТВВД. Мощность на валу винта определяется по формуле Nв = GвLв = Gв Lе  а создаваемая реактивная тяга равна Рр = GвРуд = Gв(сс–V), где Lв = Lе – работа на валу винта; – КПД редуктораудельная тяговая работа ТВД и ТВВД равна Lтяг = Nтяг/Gв = Lе  + (сс–V)V.Nэкв – это такая мощность, которую надо было бы иметь на валу винта, чтобы лишь за счет винта двигатель развивал такую же тяговую мощность, которая реально получается за счет винта и реакции. Nэкв =  Удельная эквивалентная мощность равна Nэкв.уд = Lэкв =  Удельный эквивалентный расход топлива Сэкв =  Для ТВД и ТВВД обычно рассматривают высотно-скоростные и дроссельные характеристики. Высотно-скоростные характеристики ТВД для максимального режима работы двигателя и при заданной программе управления с ограничением по Nв.max Характерным является ограничение по максимальной мощности, которое наступает при малых высотах и больших скоростях полета. Ограничивается не эквивалентная мощность, а мощность на валу винта, поскольку при nт.к = nт.к.max = const она пропорциональна максимальному крутящему моменту, передаваемому через редуктор на вал винта.   Высотные и скоростные Дроссельные характеристики характеристики Дроссельные характеристики ТВД со свободной турбиной показаны на рис При дросселировании двигателя снижаются  Gв.пр и Nв.пр, а Сэкв увеличивается. Повышение Сэкв объясняется снижением  из-за уменьшения и  Разрабатываемые в последние годы турбовинтовентиляторные двигате- ли (ТВВД) отличаются от ТВД двумя характерными чертами: новым типом винта - многолопастным, с широкохордными лопастями и газогенератором нового поколения – одно- или двухвальным – с высокими параметрами рабочего процесса.Помимо этого, учитывая бóльшие скорости полета самолета с ТВВД, у них выбираются более высокие расчетные значения скорости истечения газа из сопла сс, а поэтому увеличивается доля работы цикла, используемая для создания реактивной тяги. Привод винтовентилятора осуществляется от вала свободной турбины через редуктор. Задача 7.1. Определить мощность, передаваемую на вал винта (винтовентилятора), и реактивную тягу, создаваемую ТВД (ТВВД) в полете при скорости V=800км/ч, если Lц = 235кДж/кг ; Gв = 60 кг/с; КПД винта (винтовентилятора) ηв = 0,8; КПД редуктора ηред = 0,98; а распределение работы цикла между винтом и реакцией – оптимальное. Решение. При скорости полета V = 800 км/ч = 222 м/с оптимальная скорость истечения равна  = =283 м/с.Тогда  = - =219.6кДж/кг, Nв = LeGвηред = 12910 кВт,P = Gв (cс −V ) = 3660 Н и, соответственно  = + = 13930 кВт |