МИНИСТЕРСТВО ФЕДЕРАЦИИ МОСКОВСКИЙ · 2013. 10. 4. · 7...

1

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ

ФЕДЕРАЦИИ

МОСКОВСКИЙ АВИАЦИОННЫЙ ИНСТИТУТ (национальный исследовательский университет)

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

к выполнению курсовых работ по курсу «Теория и расчет авиационных двигателей и энергетических установок»

Утверждено на заседании редсовета

«___»__________ 2012 г.

Москва Издательство МАИ

2012

2

Методические указания к выполнению курсовых работ по курсу «Теория и

расчет авиационных двигателей и энергетических установок». Авторы-

составители: А.Б. Агульник, И.В. Кравченко – М.: Изд-во МАИ, 2012. - с.

Излагаются методические указания к выполнению курсовых работ для

студентов, обучающихся по специальности «Авиационные двигатели и

энергетические установки».

Рецензенты:

3

ПРЕДИСЛОВИЕ При изучении курса «Теория и расчет авиационных двигателей и энергетических

установок» студенты выполняют две курсовые работы. В курсовой работе «Исследование рабочего процесса ТРД» проводится термогазодинамический расчет ТРД, определяется и анализируется изменение параметров рабочего тела в проточной части турбореактивного двигателя.

В курсовой работе «Исследование скоростных характеристик ТРД и ТРДФ» рассчитываются и анализируются скоростные характеристики ТРД и ТРДФ.

В пособии изложены методические указания по выполнению данных работ. При выполнении курсовых работ необходимо также использовать

библиографический список, приведенный в пособии.

4

ОСНОВНЫЕ УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

Vп – скорость полета, м/с H – высота полета, м (км) Мп – число М полета λ – приведенная скорость ан – скорость звука, м/с акр – критическая скорость, м/с с – скорость движения потока в абсолютном движении, м/с λ – приведенная скорость потока р – давление, Па Т – температура, К πv – степень повышения давления во входном устройстве πк

* – степень повышения полного давления воздуха в компрессоре πт

* – степень понижения полного давления газа в турбине πс – степень понижения давления газа в реактивном сопле πс.р – располагаемая степень понижения давления газа в реактивном сопле

n – частота вращения, 1/с � – относительная частота вращения nпр – приведенная частота вращения компрессора, 1/с �пр – относительная приведенная частота вращения компрессора Р – тяга двигателя, Н

Руд – удельная тяга двигателя, Н с/кг Суд – удельный расход топлива, кг/(Н ч)

Gв, Gг – массовый расход воздуха (газа), кг/с Gт – расход топлива, кг/с

Gт.ф – расход топлива в форсажной камере сгорания, кг/с Lк – работа компрессора, Дж/кг ηк – КПД компрессора ηт* – КПД турбины ηm – механический КПД, учитывающий потери при передаче работы от турбины к

компрессору ηг – коэффициент полноты сгорания в основной камере сгорания ηг.ф – коэффициент полноты сгорания в форсажной камере сгорания σ – коэффициент восстановления полного давления φс – коэффициент скорости реактивного сопла β – коэффициент изменения массы

δотб – относительное количество воздуха, отбираемое на охлаждение турбины и другие нужды самолета

α – коэффициент избытка воздуха в камере сгорания qт – относительный расход топлива k – показатель адиабаты R – газовая постоянная, Дж/(кг К) ср – удельная теплоемкость, Дж/(кг К)

ΔКу – запас устойчивости компрессора F – площадь проходного сечения, м2

Hu – низшая удельная теплота сгорания топлива, кДж/кг L0 – стехиометрический коэффициент, кг воздуха/кг топлива

mкр – коэффициент уравнения расхода, (кг К/Дж)0,5 Основные сечения потока

н – невозмущенный поток перед двигателем вх – вход во входное устройство в – вход в компрессор

5

к – выход из компрессора г – вход в турбину т – выход из турбины ф – выход из форсажной камеры сгорания с – выход из реактивного сопла

кр – критическое сечение реактивного сопла Индексы

* – параметры заторможенного потока в – воздух г – газ т – топливо ф – форсированный режим 0 – параметры соответствующие Мп = 0, H= 0; при р0 = 101325 Па и Т0= 288,15 К.

6

1. КУРСОВАЯ РАБОТА 1 «ИССЛЕДОВАНИЕ РАБОЧЕГО ПРОЦЕССА ТРД»

1.1. Цель и задачи определения основных параметров двигателя на расчетном

режиме

Расчетный режим двигателя – режим, для которого при заданных полетных условиях и потребной тяге выбираются параметры рабочего процесса, а в результате расчета определяются удельные параметры и необходимый для создания потребной тяги расход воздуха через двигатель. Зная расход воздуха и все остальные параметры двигателя на расчетном режиме, можно найти исходные размеры проходных сечений проточной части, т.е. определить исходные данные, необходимые для проектирования двигателя.

На рис. 1.1 приведены схема одновального ТРД и характерные сечения проточной части.

Рис. 1.1

Цели курсовой работы:

1. Исследование рабочего процесса турбореактивного двигателя. 2. Выполнить расчет параметров рабочего процесс ТРД. 3. Построить графики изменения основных параметров двигателя по длине проточной

части. 4. Провести анализ изменения параметров рабочего процесса ТРД.

1.2. Алгоритм термогазодинамического расчета ТРД

Последовательность термогазодинамического расчета сводится к определению параметров рабочего тела в характерных сечениях проточной части двигателя, удельной тяги и удельного расхода топлива, а также некоторых других параметров двигателя.

Математическая модель ТРД на расчетном режиме, в основу которой заложены условия совместной работы отдельных элементов в системе двигателя, определяет физическую взаимосвязь между элементами двигателя. О том, насколько полно представлены физические взаимосвязи между элементами двигателя в математической модели, говорит её уровень.

Представленный алгоритм термогазодинамического расчета ТРД построен на базе математической модели первого уровня, приведенный в работах [1, 2], которая характеризует двигатель взаимосвязью между его элементами уравнениями, отражающими реальные условия их совместной работы, с дискретным изменением теплоемкости рабочего тела и формальным заданием значений коэффициентов, характеризующих потери в элементах двигателя.

Газовая постоянная и показатель адиабаты принимаются: для воздуха R = 287 Дж/(кг К), k = 1,4; для газа Rг = 293 Дж/(кг К), kг = 1,33. При этом теплоемкость рабочего тела

определяется по формуле �� = �� − 1, для воздуха ср = 1005 Дж/(кг К); для газа срг = 1165 Дж/(кг К).

7

Критическая скорость определяется по уравнению кр = �2 �� ∗ ,

принимаются для воздуха кр = 18,3��∗ , для газа кр = 18,1��∗ . На расчетном режиме задаются высота H и число Mп, расход воздуха Gв или тяга

двигателя P, значения степени повышения давления компрессора πк*, температуры газа перед турбиной Tг

*. Задаются значения коэффициентов, учитывающих потери в элементах двигателя (ηк, σк.с, ηг, δохл, ηт*, σс ,ηm, φс.), показателей адиабаты k и газовой постоянной R в элементах двигателя. Задаются приведенные скорости в характерных сечениях двигателя λi, за исключением скорости в реактивном сопле.

Варианты задания курсовой работ 1 даны в Приложении 1. Расчет ведется по параметрам заторможенного потока последовательно от сечения к

сечению (см. рис.1.1). 1. Определение параметров воздуха на входе в компрессор.

Для заданного значения высоты полета H по стандартной атмосфере (ГОСТ 4401-81) [3] определяются давление pн и температура Tн окружающей среды, а также скорость звука на данной высоте ан. Числовые значения ряда параметров Международной стандартной атмосферы приведены в Приложении 2. Скорость полета

Vп = Mп ан. Коэффициент восстановления полного давления во входном устройстве σвх выбирается в соответствии с заданной величиной Mп и типом входного устройства: для идеального входного устройства σвх = 1;

для реального входного устройства: при Mп ≤ 1

σвх = 0,97; при Mп > 1

σвх = 0,97 – 0,1 (Mп – 1)3/2.

Полное давление рв* и температура торможения Тв* на входе в компрессор: �в∗ = �н �1 + �� п� �/(��) $вх ;

�в∗ = �н �1 + �� п� .

Скорость потока воздуха на входе в компрессор определяется в следующей последовательности:

приведенная скорость на входе в компрессор выбирается из диапазона λв = 0,5 – 0,6; критическая скорость кр.в = 18,3��в∗ ; скорость потока воздуха �в = кр.в'в .

Статическая температура �в и статическое давление �в на входе в компрессор: �в = �в∗ − )в*�с, ;

�в = �в∗ �-в-в∗ ../0 .

2. Определение параметров за компрессором. Полное давление рк* и температура торможения Тк* за компрессором:

8

�к∗ = �в∗1к∗; �к∗ = �в∗ 31 + 4к∗(./0). ��5к 6,

где коэффициент полезного действия компрессора выбирается из диапазона 7к = 0,83 - 0,88.

Скорость потока воздуха на выходе из компрессора определяется в следующей последовательности:

приведенная скорость на выходе из компрессора выбирается из диапазона λк = 0,25 – 0,35; критическая скорость кр.к = 18,3��к∗ ; скорость потока воздуха �к = кр.к'к .

Статическая температура �к и статическое давление �к за компрессором: �к = �к∗ − )к*�с, ; �к = �к∗ �-к-к∗ ../0.

3. Определение параметров газа перед турбиной.

Полное давление газа перед турбиной �г∗ = �к∗$к.с , где коэффициент восстановления полного давления в камере сгорания выбирается из диапазона $к.с = 0,94 - 0,96.

Относительный расход топлива в камере сгорания qт = qт(Tк

*, Tг*, ηг) определяется по

формуле Я.Т. Ильичева 9т = ),-г∗�),-к∗;<5г�),п-г∗�),п-= ,

где для авиационного керосина Hu = 42900 кДж/кг; температура Т0 = 293 К; коэффициент полноты сгорания выбирается из диапазона 7г = 0,98 – 0,99; значения ��∗и ��п�∗ берутся в зависимости от Т из графиков, приведенных в Приложении 3 или значения ��∗и ��п�∗ могут быть рассчитаны по следующим зависимостям: ��∗ = 4 ∙ 10�A�∗� + 1,0795 �∗ − 59,843, ��п�∗ = 0,0004�∗� + 2,1436 �∗ − 281,82. Коэффициент избытка воздуха в камере сгорания Fк.с = �GтH= , где для керосина стехиометрический коэффициент IJ = 14,8 кг воздуха/кг топлива. Скорость потока газа на выходе из камеры сгорания определяется в следующей последовательности:

приведенная скорость на выходе из камеры сгорания выбирается из диапазона λг = 0,2 – 0,3;

9

критическая скорость кр.г = 18,1��г∗ ; скорость потока газа �г = кр.г'г .

Статическая температура �г и статическое давление �г за камерой сгорания: �г = �г∗ − )г*�с,г ;

�г = �г∗ �-г-г∗ .г.г/0.

4. Определение степени понижения полного давления в турбине πт* и параметров газового

потока за турбиной. Используя условие баланса расхода между сечениями на входе в компрессор и входе в турбину, уравнение равенства мощностей турбины и компрессора, можно получить следующую зависимость:

1т∗ = K1 − �(�г��)L-в∗�г(� ��)Lг-г∗ �(��Gт)(��Mотб) 4к∗./0. ��5к5т∗5P Q� .г(.г/0),

где КПД турбины выбирается из диапазона 7т∗ = 0,89 – 0,82; 7R = 0,99 – механический КПД; относительное количество воздуха, идущее на охлаждение турбины и другие нужды

самолета Sотб = Tв отбTв можно выбрать в зависимости от �г∗ : �г∗, К 1200 1400 1500 1600 1700 1800 Sотб 0,02 0,06 0,07 0,12 0,16 0,22

Полное давление рт* и температура торможения Тт* за турбиной: �т∗ = �г∗1т∗ ; �т∗ = �г∗ K1 − V1 − �4т∗.г/0.г W 7т∗Q .

Скорость потока газа на выходе из турбины определяется в следующей последовательности:

приведенная скорость на выходе из турбины выбирается из диапазона λт = 0,35 – 0,55; критическая скорость кр.т = 18,1��т∗ ; скорость потока газа �т = кр.т'т .

Статическая температура �т и статическое давление �т за турбиной: �т = �т∗ − )т*�с,г ; �т = �т∗ �-т-т∗ .г.г/0.

5. Определение скорости истечения из реактивного сопла.

Располагаемый перепад давления на реактивном сопле

10

1с.р = �т∗�н .

Установить, является ли располагаемый перепад давлений докритическим или сверхкритическим, и выбрать тип реактивного сопла. Для этого определяется критический перепад давлений 1с.кр = X�г + 12 Y �г�г��. При перепаде давлений 1с.р < 1с.кр принимается сужающееся реактивное сопло, в котором происходит полное расширение газа (расчетный режим работы реактивного сопла, рс = рн). При 5,0 > 1с.р > 1с.кр перепад давлений является сверхкритическим, но потери тяги от недорасширения оказываются незначительными, и в этом случае также применяют более простое сужающееся реактивное сопло, в котором происходит неполное расширение газа (режим недорасширения). При перепаде давлений 1с.р > 5,0, как правило, применяется сверхзвуковое реактивное сопло (обычно регулируемое при изменении высоты и скорости полета), в котором происходит полное расширение газа (расчетный режим работы реактивного сопла), перепад давлений является сверхкритическим.

5.1. Расчет параметров реактивного сопла при полном расширении газа (рс = рн)

Статическое давление на срезе реактивного сопла �с = �н . Скорость истечения из реактивного сопла

�с = \с]2 �г�г − 1 �г�т∗ _1 − 11с.р�г��г a , где коэффициент скорости реактивного сопла выбирается в диапазоне \с = 0,97 – 0,98. Температура торможения на срезе реактивного сопла �с∗ = �т∗ . Полное давление газа на срезе реактивного сопла �с∗ = �т∗$с , где коэффициент восстановления полного давления в реактивном сопле принимается в диапазоне $с = 0,93 – 0,98. Статическая температура газа на срезе реактивного сопла �с = �с∗ − )с*�с,г.

5.2. Расчет реактивного сопла при неполном расширении газа

Действительная степень понижения давления газа в сужающемся реактивном сопле 1с = 1с.кр .

Скорость истечения из реактивного сопла

11

�с = \с]2 �г�г − 1 �г�т∗ b1 − 11с�г��г c , где коэффициент скорости реактивного сопла принимается в диапазоне \с = 0,97 – 0,98. Температура торможения на срезе реактивного сопла �с∗ = �т∗ . Полное давление газа на срезе реактивного сопла �с∗ = �т∗$с , где коэффициент восстановления полного давления в реактивном сопле выбирается из диапазона $с = 0,93 – 0,98. Статическая температура газа на срезе реактивного сопла �с = �с∗ − )с*�с,г. Статическое давление на срезе реактивного сопла �с = �т∗4с.кр.

6. Определение удельной тяги.

Удельная тяга двигателя: при полном расширении газа в реактивном сопле dуд = g1 + 9т(1 − Sотб)h�с − iп ; при неполном расширении газа в реактивном сопле dуд = g1 + 9т(1 − Sотб)h�с − iп + jсkв (�с − �н) , где jс = Tгlс)с ,

mсTв = TгTвlс)с = ��Gтlс)с ,

nс = �сLг-с .

7. Удельный расход топлива oуд = pqJJGт(��Mотб)rуд .

8. Тяга двигателя, если задан расход воздуха через двигатель d = dудkв .

9. Расход воздуха через двигатель, если задана тяга двигателя

kв = rrуд .

1.3. Обработка результатов расчета

12

Вычисленные значения параметров заносятся в таблицу 1.1. Таблица 1.1

Параметр Обозначение, размерность

Сечение по тракту н-н в-в к-к г-г т-т с-с

Температура торможения

Т*, К

Статическая температура

Т, К

Полное давление

р*, Па

Статическое давление

р, Па

Скорость потока

с, м/с

Строятся графики изменения р*, р, Т*, Т, с в проточной части ТРД. Данные таблицы 1.1 используются в качестве параметров для построения

зависимостей. Принимается, что в проточных частях основных узлов двигателя между сечениями

параметры изменяются с постоянным градиентом.

В качестве примера, показано изменение параметров по тракту ТРД в стендовых условиях (Н = 0; Мп = 0) (рис. 1.2) и в полетных условиях (Н = 11 км; Мп = 2,5) (рис. 1.3).

Рис. 1.2

Рис. 1.3

13

Проводится анализ построенных графических зависимостей.

Пишутся выводы по графикам изменения р*, р, Т*, Т, с в проточной части ТРД.

1.4. Оформление отчета по работе

Отчет по работе оформляется на отдельных листах бумаги формата А4. Построение графических зависимостей производится в удобных для определения масштабах на листе миллиметровой бумаги формата А4 в соответствии с ЕСКД. По оси абсцисс откладываются индексы сечений, а по оси ординат - параметры р*, р, Т*, Т, с.

В отчете должны быть отражены название и цели работы, изображена схема ТРД, дан алгоритм термогазодинамического расчета с подстановкой числовых значений параметров, таблица с расчитанными значениями параметров р*, р, Т*, Т, с, приложены графики изменения р*, р, Т*, Т, с по основным сечениям двигателя, даны выводы.

В выводах по выполненной работе необходимо объяснить характер протекания построенных зависимостей.

1.5. Контрольные вопросы

2. С какой целью выполняется термогазодинамический расчет двигателя? 3. Какие данные нужны для проектного термогазодинамического расчета ТРД?

Оцените величины ηк, σк.с, ηг, δохл, ηт*, σс ,ηm, φс, принимаемые для такого расчета. 4. Как и почему изменяются р*, Т* с по тракту двигателя? 5. Какое и почему взаимное положение зависимостей р*, р ? 6. Какое и почему взаимное положение зависимостей Т*, Т ?

14

2. КУРСОВАЯ РАБОТА 2

«ИССЛЕДОВАНИЕ СКОРОСТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ТРД И ТРДФ»

2.1. Цели и задачи определения характеристик двигателей Характеристики ТРД и ТРДФ – это зависимости тяги и удельного расхода топлива

от условий полета и режимов работы двигателя при заданной программе управления двигателем.

На рис. 2.1 представлена расчетная схема ТРД с характерными сечениями проточной части.

Рис. 2.1

На рис. 2.2. приведена схема ТРДФ и характерные сечения проточной части.

Рис 2.2

Цели курсовой работы: 1. Выполнить расчет линии рабочих режимов на заданной характеристике

компрессора 2. Рассчитать скоростную характеристику ТРД 3. Построить зависимости графики изменения основных параметров ТРД от

скорости полета. 4. Рассчитать скоростную характеристику ТРДФ. 5. Построить зависимости изменения основных параметров ТРДФ от скорости

полета. 6. Провести анализ скоростных характеристик ТРД и ТРДФ.

2.2. Алгоритм термогазодинамического расчета ТРД и ТРДФ Данный алгоритм термогазодинамического расчета построен на базе

математической модели первого уровня термогазодинамического расчета ТРД и ТРДФ, приведенной в работах [1, 2]. 1. Для ТРД задаются следующие исходные данные на расчетном режиме

при Mп =0 и H = 0: Р, Н ηк ηг πк

* ηт* φс

Tг*, К σк.с

15

Для ТРДФ дополнительно задаются: Tф

*, К σф.к ηг.ф

2. Для заданного значения высоты полета H по стандартной атмосфере (ГОСТ 4401-81) [3] определяются давление pн и температура Tн окружающей среды, а также скорость звука на данной высоте ан. Числовые значения ряда параметров Международной стандартной атмосферы приведены в Приложении 2.

3. Скорость полета Vп = Mп ан.

4. Коэффициент восстановления полного давления во входном устройстве σвх выбирается в

соответствии с заданной величиной Mп и типом входного устройства. Для реального входного устройства: при Mп ≤ 1

σвх = 0,97; при Mп > 1

σвх = 0,97 – 0,1 (Mп – 1)3/2.

5. Полное давление рв* и температура торможения Тв* на входе в компрессор: �в∗ = �н �1 + �� п� �/(��) $вх ;

�в∗ = �н �1 + �� п� ,

где для воздуха принимается k = 1,4.

6. Полное давление рк* и температура торможения Тк* за компрессором: �к∗ = �в∗1к∗; �к∗ = �в∗ 31 + 4к∗(./0). ��5к 6.

7. Полное давление газа перед турбиной �г∗ = �к∗$к.с .

8. Относительный расход топлива в камере сгорания qт = qт(Tк*, Tг

*, ηг) определяется по формуле Я.Т. Ильичева [1] 9т = ),-г∗�),-к∗;<5г�),п-г∗�),п-= ,

где для авиационного керосина Hu = 42900 кДж/кг; температура Т0 = 293 К; коэффициент полноты сгорания выбирается из диапазона 7г = 0,98 – 0,99; значения ��∗и ��п�∗ берутся в зависимости от Т из графиков, приведенных в Приложении 3 или значения ��∗и ��п�∗ могут быть рассчитаны по следующим зависимостям: ��∗ = 4 ∙ 10�A�∗� + 1,0795 �∗ − 59,843, ��п�∗ = 0,0004�∗� + 2,1436 �∗ − 281,82.

16

9. Степень понижения давления на турбине πт*определяется по зависимости, полученной с использованием условия баланса расхода между сечениями на входе в компрессор и входе в турбину

1т∗ = K1 − �(�г��)L-в∗�г(� ��)Lг-г∗ �(��Gт)(��Mотб) 4к∗./0. ��5к5т∗5P Q� .г(.г/0),

где 7R = 0,99 – механический КПД; для газа принимается k = 1,33. относительное количество воздуха, идущее на охлаждение турбины и другие нужды

самолета Sотб = Tв отбTв можно выбрать в зависимости от �г∗ �г∗, К 1200 1400 1500 1600 1700 1800 Sотб 0,02 0,06 0,07 0,12 0,16 0,22 10. Полное давление рт* и температура торможения Тт* за турбиной: �т∗ = �г∗4т∗ ;

�т∗ = �г∗ K1 − V1 − �4т∗.г/0.г W 7т∗Q .

11. Определение параметров газового потока перед реактивным соплом. Для ТРД (или ТРДФ с выключенной форсажной камерой сгорания) Температура торможения газа перед реактивным соплом �с∗ = �т∗. Полное давление перед реактивным соплом �сs∗ = �т∗$г , где �сs∗ - изоэнтропическое полное давление на выходе из реактивного сопла, равное полному давлению перед реактивным соплом; $г = 0,98 … 0,99 – коэффициент восстановления полного давления в проточной части между турбиной и реактивным соплом. Коэффициент изменения массы uг = (1 + 9т)(1 − Sотб) + Sвозв,

где чаще всего Sвозв=Sотб, так как воздух, охлаждающий турбину, затем поступает в проточную часть двигателя. Для ТРДФ Температура газа перед реактивным соплом (за форсажной камерой сгорания) �ф∗ задана. Давление перед реактивным соплом �ф∗ = �сs∗ = �т∗$ф.к , Относительный расход топлива в форсажной камере сгорания определяется по формуле Я.Т. Ильичева [1]

9т.ф = ),-ф∗�),-т∗�Gт(),п-ф∗�),п-т∗);<5ф�),п-ф∗�),п-= ,

где для авиационного керосина Hu = 42900 кДж/кг; температура Т0 = 293 К; коэффициент полноты сгорания выбирается из диапазона 7г = 0,98 – 0,99;

17

значения ��∗и ��п�∗ берутся в зависимости от Т из графиков, приведенных в Приложении 3 или значения ��∗и ��п�∗ могут быть рассчитаны по следующим зависимостям: ��∗ = 4 ∙ 10�A�∗� + 1,0795 �∗ − 59,843, ��п�∗ = 0,0004�∗� + 2,1436 �∗ − 281,82. Коэффициент изменения массы uг.ф = (1 + 9т)(1 − Sотб) + 9т.ф + Sвозв, где принимается Sвозв=Sотб.

12. Определение скорости истечения из реактивного сопла. Будем рассматривать реактивное сопло полного расширения, когда выполняется условие рс = рн.

Для ТРД Располагаемый перепад давления на реактивном сопле 1с.р = �сx∗�н .


�с = \с]2 �г�г − 1 �г�т∗ b1 − 11с.р�г��г c , для газа принимается k = 1,33; R = 288 Дж/(кг К). Для ТРДФ Располагаемый перепад давления на реактивном сопле: 1с.р = �ф∗�н .


�с = \с]2 �г�г − 1 �г�ф∗ b1 − 11с.р�г��г c , где для газа после форсажной камеры принимается k = 1,25; R = 288 Дж/(кг К).

13. Определение удельной тяги и удельного расхода топлива. Для ТРД Удельная тяга двигателя при полном расширении газа в реактивном сопле: dуд = uг�с − iп . Удельный расход топлива: oуд = pqJJGт(��Mотб)rуд .

Для ТРДФ Удельная тяга двигателя при полном расширении газа в реактивном сопле: dуд.ф = uг.ф�с − iп . Удельный расход топлива: oуд.ф = pqJJ(Gт(��Mотб)�Gт.ф)rуд .

18

14. Расход воздуха через двигатель, если задана тяга двигателя

Для ТРД kв = rrуд . Для ТРДФ kв = rфrуд.ф.

15. Площадь проходного сечения на входе в компрессор jв = Tв�-в∗Rкр вG( yв)�в∗,

где 9( 'в) - газодинамическая функция; коэффициент уравнения расхода: zкр в = {�L � �� .|0./0,

для воздуха zкр в = 0,0404 �кг КДж J,A.

16. Площадь критического сечения реактивного сопла Для ТРД

jкр = Tв�г�-т∗Rкр.г�кр∗ ,

где давление газа в реактивном сопле �кр∗ = �н 4� 4к∗�к.с�г4т∗ ,

для газа zкр.г = 0,0396 �кг КДж J,A.

Для ТРДФ jкр.ф = Tв�г.ф�-т∗Rкр.г�кр∗ ,

где давление газа в реактивном сопле �кр∗ = �н 4� 4к∗�к.с�ф.к4т∗ ,


2.3. Скоростные характеристики ТРД и ТРДФ

2.3.1. Законы регулирования ТРД и ТРДФ

Регулирование ТРД по одному параметру

Рассматривается закон регулирования n = const [1]. При регулировании ТРД по одному параметру двигатель имеет неизменные проходные сечения проточной части (Fс.а = const и Fкр = const). Регулирующим фактором является расход топлива Gт = var.

Система автоматического регулирования двигателя при изменении параметров на входе в двигатель рв* и Тв* за счет изменения условий полета Мп и Н регулирует расход топлива таким образом, чтобы обеспечить условие n = const.

Так как ТРД работает в поле ограничений, то при данном законе регулирования должны обеспечиваться следующие ограничения:

n ≤ nmax; nпр ≤ nпр max ; �г∗ ≤ �г R��∗ ; ΔКу ≥ ΔКу min; �к∗ ≤ �к R��∗ .

19

Рассматривается работа ТРД на максимальном режиме: обороты ротора равны

оборотам на максимальном режиме n0 = nmax; относительные обороты ротора n = n nJ = 1⁄ . С учетом характеристик камеры сгорания σк.с = const; ηг = const; турбины

q(λс.а) = const; ηт* = const; принимаются с небольшой погрешностью ηm, �� , �г�г�� г не

зависящими от условий полета и режимов работы двигателя, принимая, что располагаемый перепад давления на реактивном сопле больше критического (πс.р > πс.кр) получим уравнение совместной работы компрессора, камеры сгорания и турбины одновального ТРД в следующем виде [1]: G(yв)*(4к∗./0. ��)4к∗* 5к = С1, (2.1)

где С1 = G(yв)=*(4к=∗./0. ��)4к=∗ * 5к= = const.

Уравнение 2.1 позволяет рассчитать линию рабочих режимов на характеристике

компрессора при данном законе регулирования. В результате расчета можно получить зависимости

πк*, q(λв), ηк = �(�пр). Если рассматриваемый двигатель работает на режиме максимальной тяги при любых

условиях полета, т.е. nmах = const, то πс.р > πс.кр, а в этом случае для двигателя с неизменными проходными сечениями πт* = const и ηт* = const. Отсюда следует, что работа турбины зависит только от температуры газа перед турбиной. В силу равенства мощностей компрессора и турбины, с учетом допущений, можно записать Lк = Тг*const или

Lк / Тг* =C2, (2.2) где C2 = const.

Постоянная C2 определяется на расчетном режиме o� = �� -в=∗-г=∗ 4к=∗./0. ��5к . (2.3)

Тогда температура газа перед турбиной

�г∗ = ../0L-в∗�к∗./0. /0�к�* . (2.4)

В результате расчета можно получить зависимость Тг

* = �(�пр).

Регулирование ТРД по двум параметрам В данной работе рассматривается закон регулирования n = const, �г∗ = const. При

регулировании двигателя по двум параметрам нужно иметь два регулирующих фактора: одним является расход топлива Gт = var, а другим – регулируемая площадь критического сечения реактивного сопла Fкр = var. Система автоматического регулирования при изменении параметров (�в∗, �в∗ ) за счет изменения условий полета (Мп, Н) регулирует расход топлива и критическое сечение реактивного сопла таким образом, чтобы обеспечить условия: n = const, �г∗ = const.

Двигатель работает в поле ограничений n ≤ nmax; nпр ≤ nпр max ; �г∗ ≤ �г R��∗ ; ΔКу ≥ ΔКу min; �к∗ ≤ �к R��∗ ,

причем условия n ≤ nmax и �г∗ ≤ �г R��∗ при данном законе регулирования непосредственно обеспечиваются системой автоматического регулирования.

20

Рассматривается работа двигателя на максимальном режиме nmax = const, �г R��∗ = const.

относительная приведенная частота вращения ротора �пр = ��-=-в∗J , где � = ��= = 1.

В данном случае относительная приведенная частота вращения зависит только от температуры воздуха на входе в двигатель �пр = �-=-в∗J , где �J = 288 К.

Применительно к данному закону регулирования, используя условие неразрывности, связывающее расход воздуха на входе в компрессор и расход газа на входе в турбину, баланс давлений в проточной части двигателя и упрощенную характеристику камеры сгорания, можно получить следующую зависимость: 1к∗ = 9('в)�прop, (2.5)

где op = 4к =∗G(yв)=�пр = = ��, �пр J = 1. Можно рассчитать линию рабочих режимов на характеристике компрессора и

получить зависимости πк*, q(λв), ηк = �(�пр).

Регулирование ТРДФ

Наиболее целесообразным является переход на форсированный режим работы с максимального режима таким образом, чтобы режим работы и параметры компрессора, основной камеры сгорания и турбины остались такими же, что и на максимальном режиме. Для этого при переходе на форсированный режим работы необходимо увеличивать площадь критического сечения сопла jкр.

Регулирование ТРДФ по двум параметрам Рассматривается регулирование ТРДФ по двум параметрам. В данной работе рассматривается закон регулирования [1]. При регулировании

ТРДФ по двум параметрам регулирующими факторами являются: расход топлива в основной камере сгорания Gт = var и расход топлива в форсажной камере сгорания Gт.ф = var.

Проходные сечения проточной части двигателя не меняются (Fс.а = const и Fкр.ф = const), но критическое сечение реактивного сопла на режиме с включенной форсажной камерой сгорания Fкр.ф больше аналогичного сечения двигателя Fкр, работающего с выключенной форсажной камерой (Fкр.ф > Fкр), т.е. при включении форсажной камеры критическое сечение сопла ступенчато увеличивается. Система автоматического регулирования двигателя при изменении параметров на входе двигатель (рв*, Тв*) за счет изменения условий полета (Мп, Н) регулирует расход топлива в форсажную камеру Gт.ф = var таким образом, чтобы обеспечить неизменным режим работы турбокомпрессора по сравнению с максимальным режимом двигателя за счет обеспечения условий πт∗ = const.

Как и ТРД, ТРДФ работает в поле ограничений, и в этом случае должны обеспечиваться ограничения:

n ≤ nmax; nпр ≤ nпр max ; �г∗ ≤ �г R��∗ ; ΔКу ≥ ΔКу min; �к∗ ≤ �к R��∗ ; �ф∗ ≤ �ф R��∗ или α∑ ≥ α∑min . Рассмотрим работу ТРДФ на полном форсированном режиме: nmax = const; �ф∗ ≤ �ф R��∗ .

21

Зависимости πк*, q(λв), ηк, �г∗ = �(�пр) определены при расчете характеристик компрессора с выключенной форсажной камерой (ТРД) при регулировании его по одному параметру – закон регулирования n = const (Gт = ��).

Для ТРДФ с включенной форсажной камерой для условия неразрывности, связывающего расход воздуха на входе в компрессор с расходом газа через критическое сечение реактивного сопла, получим уравнение 4к∗Ggyкр.фhmкр.фG(yв)4т∗{�ф∗�в∗

= oф, (2.6)

где oф = 4к=∗ Ggyкр.фh=mкр.фG(yв)=4т=∗ {�ф=∗�в=∗ , jкр.ф = mкр.фmкр.ф =.

Уравнение (2.6) записывается применительно к данному закону регулированию с q(λкр.ф) = 1 и jкр.ф = 1 в виде �-ф∗-в∗ = 4к∗4т∗G(yв)�ф , (2.7)

где oф = 4к=∗G(yв)=4т=∗ {�ф=∗�в=∗ = = ��.

Тогда определяется температура в форсажной камере сгорания �ф∗ = �в∗ X 4к∗4т∗G(yв)�фY�. (2.8)

Регулирование ТРДФ по трем параметрам

При трехпараметрическом законе регулирования ТРДФ регулирующими факторами будут: расходы топлива в основной (kт = ��) и форсажной (kт.ф = ��) камерах сгорания и критическое сечение реактивного сопла jкр.ф = ��.

В данной работе рассматривается закон регулирования � = ��; �г∗ = ��; �ф∗ = ��. При этом законе регулирования система автоматического регулирования поддерживает �г∗ = �� за счет изменения kт; � = �� поддерживается изменением jкр.ф, воздействующего на 1т∗, а �ф∗ = �� регулируется изменением kт.ф по сигналу датчиков косвенного измерения �ф∗.

Рассмотривается работу ТРДФ на полном форсированном режиме: �R�� = ��; �г∗ = �г R�� ∗ ; �ф∗ = �ф R��∗ .

Зависимости 1к∗ , 9('в), 7к = �g�прh определены при расчете линии рабочих режимов на характеристике компрессора ТРДФ с выключенной форсажной камерой (ТРД) при регулировании двигателя по двум параметрам � = ��; �г∗ = �� (kт = ��; jкр =��).

Уравнение 2.6 применительно к данному закону регулирования с 9g'кр.фh = 1 и �ф∗ = �� примет вид: 4к∗mкр.фG(yв)4т∗� 0�в∗ = oф∗, (2.9)

где oф∗ = 4к=∗ mкр.ф = G(yв)=4т =∗ � 0�в=∗ = ��, jкр.ф J = 1, тогда относительная площадь критического сечения сопла jкр.ф = �ф∗G(yв)4т∗4к∗�-в∗ . (2.10)

22

2.3.2. Расчет линии рабочих режимов на характеристике компрессора

При определении параметров двигателя из условий совместной работы при заданном

законе регулирования в качестве независимой переменной могут быть приняты:

приведенная частота вращения �пр = ��J �в∗� , относительная приведенная частота

вращения �пр = ��J �в∗⁄ , где Т0 = 288 К, � = � �J⁄ –относительная частота вращения ротора турбокомпрессора, n0 – частота вращения ротора турбокомпрессора при Мп = 0, Н = 0.

Характеристика компрессора

В данной работе характеристики компрессора заданы в виде числовых массивов зависимостей πк* = f(q(λв), �пр) и ηк = f(q(λв), �пр). В Приложении 4 даны характеристики компрессоров разной напорности: πк0

* = 6, 8, 10, 12, 14. Для компрессора заданной напорности строятся характеристики в виде: πк* = f(q(λв), �пр) ηк = f(q(λв), �пр). На характеристике πк* = f(q(λв), �пр) наносится граница «помпажа». По построенной характеристике компрессора для заданного значения 1к J∗ на

расчетном режиме на линии �пр = 1 определяется значение 9('в)J на расчетном режиме.

Построение линии рабочих режимов ТРД при однопараметрическом законе регулирования n = const и

ТРДФ при двухпараметрическом законе регулирования n = const, �т∗ = const

1. Для заданного компрессора выполняется расчет параметра Х для заданных линий постоянной относительной приведенной частоты Х� = G(yв)*(4к∗./0. ��)4к∗* 5к . (2.11)

2. Строятся зависимости πк* от Х1 для заданных значений �пр:

πк* = f(Х, �пр). 3. На построенном графике зависимостей πк* = f(Х, �пр) наносится вертикальная

линия Х1 = С1, параметры которой рассчитываются из условия совместной работы компрессора, камеры сгорания и турбины

С1 = G(yв)=*(4к=∗./0. ��)4к=∗ * 5к= .

4. Снимаются значения πк* в точках пересечения линий πк* = f(Х) для заданных значений �пр и линии Х1 = С1. Эти значения πк* для соответствующих значений �пр наносятся на характеристику компрессора πк* = f(q(λв), �пр). Полученные точки соединяются, получается линия рабочих режимов на характеристике компрессора πк* = f(q(λв), �пр).

5. Параметры линии рабочих режимов на характеристике компрессора πк* = f(q(λв), �пр) перестраиваются в виде следующих зависимостей: πк* = f(� пр), q(λв) = f(�пр).

23

6. Для линии рабочих режимов по построенной зависимости q(λв) = f(�пр) снимаются значения параметра q(λв) для заданных значений �пр. По этим значениям q(λв) определяется положение линии рабочих режимов на характеристике компрессора ηк = f(q(λв), �пр). Нанесенные точки на этой характеристике соединяются, получается линия рабочих режимов на характеристике компрессора ηк = f(q(λв), �пр). В высоконапорных компрессорах на характеристике компрессора ηк = f(q(λв), �пр) практически получаются вертикальные линии зависимостей ηк = f(q(λв)) при заданных значениях �пр. Тогда по исходным данным характеристики компрессора строятся зависимости ηк = f(πк*) для заданных значений �пр. По ранее построенной зависимости линии рабочих режимов πк* = f(�пр), для каждого заданного значения �пр определяется значение πк* на линии рабочих режимов. По этим значениям πк* на графике ηк = f(πк*, �пр) наносятся точки, которые соответствуют линии рабочих режимов на зависимости πк* = f(�пр). Эти точки соединяются, и получается линия рабочих режимов на зависимости ηк = f(πк*, �пр).

7. Параметры линии рабочих режимов на характеристиках ηк = f(q(λв), �пр) или ηк = f(πк*, �пр) перестраиваются в виде зависимости ηк = f(�пр).

8. Определяется положение линии рабочих режимов относительно границы газодинамической устойчивости компрессора: коэффициент устойчивости �у = �4к∗ G(yв)⁄ �гр�4к∗ G(yв)⁄ �раб , (2.12)

запас устойчивости ∆�у = g�у − 1h100 %. (2.13) Здесь индексы «гр» и «раб» соответствуют значениям параметров на границе устойчивости и на линии рабочих режимов, взятыми на одной и той же напорной ветви характеристики компрессора, т.е. при �пр = ��.

9. Для линии рабочих режимов строится зависимость ∆�у = �g�прh. Для различных типов двигателей ∆�у практически укладываются в диапазоне от ∆�у = 35 % до ∆�у = 8 … 12 %. Последние цифры характеризуют минимально допустимый запас устойчивости на установившихся режимах работы двигателя.

Построение линии рабочих режимов ТРД при двухпараметрическом законе

регулирования n = const �г∗ = const и ТРДФ при трехпараметрическом законе регулирования

n = const, �г∗ = const, �ф∗ = const

1. Для заданного компрессора выполняется расчет параметра Х для заданных линий постоянной относительной приведенной частоты �p = 4к∗G(yв)�пр. (2.14)

2. Строятся зависимости πк* от Х3 для заданных значений �пр: πк* = f(�p, �пр).

3. На построенном графике зависимостей πк* = f(�p, �пр) наносится вертикальная линия �p = С3, параметры которой рассчитываются из условия совместной работы компрессора, камеры сгорания и турбины op = 1к J∗9('в)J�пр J = ��, �пр J = 1.

24

4. Снимаются значения πк* в точках пересечения линий πк* = f(Х3) для заданных значений �пр и линии X3 = С3. Эти значения πк* для соответствующих значений �пр наносятся на характеристику компрессора πк* = f(q(λв), �пр). Полученные точки соединяются, получается линия рабочих режимов на характеристике компрессора πк* = f(q(λв), �пр).

5. Параметры линии рабочих режимов на характеристике компрессора πк* = f(q(λв), �пр) перестраиваются в виде следующих зависимостей: πк* = f(� пр), q(λв) = f(�пр).

6. Для линии рабочих режимов по построенной зависимости q(λв) = f(�пр) снимаются значения параметра q(λв) для заданных значений �пр. По этим значениям q(λв) определяется положение линии рабочих режимов на характеристике компрессора ηк = f(q(λв), �пр). Нанесенные точки на этой характеристике соединяются, получается линия рабочих режимов на характеристике компрессора ηк = f(q(λв), �пр). В высоконапорных компрессорах на характеристике компрессора ηк = f(q(λв), �пр) практически получаются вертикальные линии зависимостей ηк = f(q(λв)) при заданных значениях �пр. Тогда по исходным данным характеристики компрессора строятся зависимости ηк = f(πк*) для заданных значений �пр. По ранее построенной зависимости линии рабочих режимов πк* = f(�пр), для каждого заданного значения �пр определяется значение πк* на линии рабочих режимов. По этим значениям πк* на графике ηк = f(πк*, �пр) наносятся точки, которые соответствуют линии рабочих режимов на зависимости πк* = f(�пр). Эти точки соединяются, и получается линия рабочих режимов на зависимости ηк = f(πк*, �пр).

7. Параметры линии рабочих режимов на характеристиках ηк = f(q(λв), �пр) или ηк = f(πк*, �пр) перестраиваются в виде зависимости ηк = f(�пр).

8. Определяется положение линии рабочих режимов относительно границы газодинамической устойчивости компрессора: коэффициент устойчивости �у = �4к∗ G(yв)⁄ �гр�4к∗ G(yв)⁄ �раб , (2.12)

запас устойчивости ∆�у = g�у − 1h100 %. (2.13) Здесь индексы «гр» и «раб» соответствуют значениям параметров на границе устойчивости и на линии рабочих режимов, взятыми на одной и той же напорной ветви характеристики компрессора, т.е. при �пр = ��.

9. Для линии рабочих режимов строится зависимость ∆�у = �g�прh. Для различных типов двигателей ∆�у практически укладываются в диапазоне от ∆�у = 35 % до ∆�у = 8 … 12 %. Последние цифры характеризуют минимально допустимый запас устойчивости на установившихся режимах работы двигателя.

2.4. Алгоритм расчета скоростных характеристик ТРД, ТРДФ

В задании на курсовую работу поставлены две задачи: 1. Рассчитать скоростную характеристику ТРД при заданном значении высоты Н полета и

заданном диапазоне скорости полета Мп с ограничениями на частоту вращения и Tг*,

равным расчетным. Рассматривается ТРД с неизменными сечениями проточной части

25

(Fс.а = const; Fкр = const) и реактивным соплом полного расширения (Fс = var). На максимальном режиме работы с � = 1 в условиях взлета (Мп = 0, Н = 0) параметры двигателя имеют исходные данные:

Gв0, πк0*, q(λв)0, ηк0, Tг0

*, σк.с, ηг, ηm, ηт*, σотб, φс. 2. Предположив наличие форсажной камеры с заданными значениями Tф*, σф.к, ηг.ф

рассчитать скоростную характеристику ТРДФ при заданном значении высоты Н для заданного диапазона Мп.

Последовательность решения этих задач

1. Для ТРД заданный диапазон по скорости разбивается на 5 - 6 значений Мп с равным

шагом. Для расчета ТРДФ увеличивается диапазон по Мп путем прибавления 1 – 2 значений Мп с тем же шагом. Для каждого значения Мп проводятся расчеты основных параметров двигателя.

2. Для заданного значения высоты полета H по стандартной атмосфере (ГОСТ 4401-81) [3] определяются давление pн и температура Tн окружающей среды, а также скорость звука на данной высоте ан. Числовые значения ряда параметров Международной стандартной атмосферы приведены в Приложении 2.

3. Коэффициент восстановления полного давления во входном устройстве σвх выбирается в

соответствии с заданной величиной Mп : при Mп ≤ 1

σвх = 0,97; при Mп > 1

σвх = 0,97 – 0,1 (Mп – 1)3/2.

4. Степень повышения полного давления во входном устройстве 1� = $вх(1 + 0,2�п�)p,A. 5. Температура торможения Тв* на входе в компрессор �в∗ = Тн �1 + �� п� ,

где принимается для воздуха k = 1,4.

6. Относительная частота вращения ротора двигателя � = ��= = 1.

7. Относительная приведенная частота вращения ротора двигателя �пр = ��-=-в∗ ,

где �J = 288 К. 8. Параметры компрессора πк*, ηк , q(λв) определяются по �пр из ранее построенных

зависимостей πк* = f(�пр), ηк = f(�пр), q(λв) = f(�пр) для линии рабочих режимов.

9. Расход воздуха через двигатель kв = J,J�J� mвG(yв)�н4��-в∗ ,

где площадь входа в двигатель jв определяется на расчетном режиме jв = Tв=�-в=∗Rкр вG( yв)=�в=∗ ,

26

для воздуха zкр в = 0,0404 �кг КДж J,A.

10. Работа компрессора Iк = �JJA-в∗(4к∗=,* ¡��)5к .

11. Температура торможения Тк* за компрессором

�к∗ = �в∗ X1 + 4к∗=,* ¡��5к Y.

12. Если температура газа перед турбиной �г∗ не поддерживается постоянной (для

регулирования ТРД по закону регулирования n = const и ТРДФ с регулированием n = const, πт∗ = ��), то �г∗ определяется по зависимости (2.2) �г∗ = �гJ∗ HкHк=,

где на расчетном режиме �гJ∗ задана, а работа компрессора на расчетном режиме определяется IкJ = �JJA-в=∗ (4к=∗=,* ¡��)5к= .

13. Относительный расход топлива в камере сгорания qт = qт(Tк

*, Tг*, ηг) определяется по

формуле Я.Т. Ильичева [1] 9т = ),-г∗�),-к∗;<5г�),п-г∗�),п-= ,


14. Степень понижения давления на турбине πт*определяется по зависимости, полученной с использованием условия баланса расхода между сечениями на входе в компрессор и входе в турбину: 1т∗ = ¢1 − �JJA(-к∗�-в∗)��qA-г∗(��Gт)(��Mотб)5т∗5P£��,Jp

,

где 7R = 0,99 – механический КПД; 7т∗ - равно КПД турбины на расчетном режиме 7тJ∗ ; относительное количество воздуха, идущее на охлаждение турбины и другие нужды

самолета Sотб = Tв отбTв можно выбрать в зависимости от �г∗ : �г∗, К 1200 1400 1500 1600 1700 1800 Sотб 0,02 0,06 0,07 0,12 0,16 0,22 15. Температура торможения Тт* за турбиной:

�т∗ = �г∗ ¢1 − �1 − �4т∗=,*¤ 7т∗£ .

27

Дальнейший расчет ТРД или ТРДФ с выключенной форсажной камерой сгорания ведется по пп. 16 - 23.

16. Приведенная изоэнтропическая скорость истечения из реактивного сопла при полном расширении определяется в следующей последовательности: 1('сs) = 4т∗4�4к∗�к.с�г, где 1('сs) = �1 − �г��г�� 'сs� .г.г/0, $г = 0,98 … 0,99 – коэффициент восстановления полного давления в проточной части между турбиной и реактивным соплом, тогда

'сs = ¥ ��4(yсx).г/0.г.г/0.г|0 ,

при �г = 1,33. 17. Приведенная скорость истечения из реактивного сопла: 'с = 'сs\с .

18. Скорость истечения из реактивного сопла: oс = 18,1 'с��т∗ .

19. Коэффициент изменения массы uг = (1 + 9т)(1 − Sотб) + Sвозв,

где принимается Sвозв=Sотб.

20. Удельная тяга двигателя: dуд = uг�с − �п н .

21. Удельный расход топлива: oуд = pqJJGт(��Mотб)rуд .

22. Тяга двигателя d = kвdуд .

23. Площадь критического сечения реактивного сопла на расчетном режиме jкрJ = Tв=�г=�-т=∗Rкр.г�кр=∗ ,

где давление газа в критическом сечении реактивного сопла �крJ∗ = �нJ 4�=4к=∗ �к.с�г4т=∗ ,


Расчет ТРДФ с включенной камерой сгорания ведется по пп. 24 – 36.

24. Если температура газа в форсажной камере �ф∗ сгорания не поддерживается постоянной (закон регулирования ТРДФ � = ��, 1т∗ = ��), то она определяется по зависимости (2.8) �ф∗ = �в∗ X 4к∗4т∗G(yв)�фY�

,

28

где oф = 4к=∗4т=∗ G(yв)= {�ф=∗�в=∗ = ��.

25. Относительный расход топлива в форсажной камере сгорания определяется по

формуле Я.Т. Ильичева [1] 9т.ф = ),-ф∗�),-т∗�Gт(),п-ф∗�),п-т∗);<5ф�),п-ф∗�),п-= ,


26. Коэффициент изменения массы uг.ф = (1 + 9т)(1 − Sотб) + 9т.ф + Sвозв, где принимается Sвозв=Sотб.

27. Приведенная изоэнтропическая скорость истечения из реактивного сопла при полном расширении определяется в следующей последовательности: 1('сs) = 4т∗4�4к∗�к.с�ф.к,

где 1('сs) = �1 − �г��г�� 'сs� .г.г/0, тогда

'сs = ¥ ��4(yсx).г/0.г.г/0.г|0 ,

при �г = 1,25.

28. Приведенная скорость истечения из реактивного сопла 'с = 'сs\с .

29. Скорость истечения из реактивного сопла oс = 17,9 'с��ф∗ .

30. Удельная тяга двигателя dуд.ф = uг.ф�с − �п н .

31. Удельный расход топлива oуд.ф = 3600 Gт(��Mотб)�Gт.фrуд.ф .

32. Тяга двигателя dф = kвdуд.ф .

33. Суммарный расход топлива

29

kт∑ = (9т + 9т.ф)kв .

34. Суммарный коэффициент избытка воздуха F∑ = ��,§(Gт(��Mотб)�Gт.ф).

35. Площадь критического сечения реактивного сопла на расчетном форсированном режиме jкр.фJ = Tв=�г.ф=�-ф=∗Rкр.г�кр=∗ ,

где давление газа в критическом сечении реактивного сопла �крJ∗ = �нJ 4�=4к=∗ �к.с�ф.к4т=∗ ,


36. Раскрытие критического сечения реактивного сопла при переходе от максимального

бесфорсажного режима (расчетный режим) на расчетный режим работы ТРДФ с включенной форсажной камерой сгорания mкр.фmкр = mкр.ф=mкр= .

37. Изменение относительной площади критического сечения реактивного сопла jкр.ф = mкр.фmкр.ф = (регулирование ТРДФ по трем параметрам � = ��; �г∗ = ��; �ф∗ = ��) может определяться по зависимости (2.10) jкр.ф = oф∗9('в)1т∗1к∗��в∗ ,

где oф∗ = 4к=∗ mкр.ф = G(yв)=4т =∗ � 0�в=∗ = ��, jкр.ф J = 1.

2.5. Обработка результатов расчета Пример задания на курсовую работу приведен в Приложении 5. 1. Термогазодинамические расчеты ТРД и ТРДФ на расчетном режиме проводятся по

алгоритму, изложенному в разделе 2.2.

2. В исходных данных характеристика компрессора задана в виде числового массива. По этим данным строится характеристика компрессора в виде зависимостей 1к∗ = �(9('в), �пр), ηк = �(9('в), �пр), На характеристику 1к∗ = �(9('в), �пр) наносится линия «помпажа».

3. Расчет линии рабочих режимов ТРД на заданной характеристике компрессора

проводится по алгоритму, представленному в разделе 2.3.2. На характеристики 1к∗ = �(9('в), �пр) и ηк = �(9('в), �пр) наносится линия рабочих режимов ТРД при однопараметрическом законе регулирования n = const или двухпараметрическом законе � = ��; �г∗ = ��.

30

4. Строятся графики изменения параметров вдоль линии рабочих режимов при законе регулирования ТРД при однопараметрическом законе регулирования n = const или двухпараметрическом законе � = ��; �г∗ = ��: 1к∗ = �( �пр), 9('в) = �( �пр), ηк = �( �пр). ©�у = �( �пр).

5. Рассчитывается скоростная характеристика ТРД при заданном законе регулирования и при заданном значении высоты полета Н в заданном диапазоне скоростей полета по алгоритму, изложенному в разделе 2.4.

6. Для ТРД строятся графики изменения тяги Р, удельной тяги Руд, удельного расхода топлива Суд от скорости полета Мп.

7. Для ТРД с однопараметрическим законом регулирования n = const строится график

изменения температуры газа перед турбиной �г∗от скорости полета Мп. 8. Рассчитывается скоростная характеристика ТРДФ при двухпараметирическом законе

регулирования n = const, πт∗ = const или при трехпараметрическом законе регулирования � = ��; �г∗ = ��; �ф∗ = �� при заданном значении высоты полета Н в заданном диапазоне скоростей полета по алгоритму, изложенному в разделе 2.4.

9. Для ТРДФ на режимах с включенной форсажной камерой сгорания строятся графики

изменения тяги Рф, удельной тяги Руд.ф, удельного расхода топлива Суд.ф от скорости полета Мп.

10. Для ТРДФ с двухпараметирическим законом регулирования n = const, πт∗ = const

строится график изменения температуры газа в форсажной камере сгорания �ф∗ от скорости полета Мп.

11. Определяется степень раскрытия критического сечения реактивного сопла при

включении форсажной камеры сгорания mкр.ф=mкр = .

12. Для ТРДФ с трехпараметрическим законом регулирования � = ��; �г∗ = ��; �ф∗ = �� определяется изменение относительной площади критического сечения

реактивного сопла jкр.ф = mкр.фmкр.ф =.

Проводится анализ всех построенных графических зависимостей. 2.6. Оформление отчета по работе

Отчет по работе оформляется в виде записки по курсовой работе на отдельных листах

бумаги формата А4. После титульного листа помещается лист с заданием на курсовую работу, дается характеристика компрессора в виде заданного числового массива.

31

В отчете должны быть отражены название и цели работы, изображены схемы ТРД и ТРДФ, дан алгоритм термогазодинамических расчетов ТРД и ТРДФ с подстановкой числовых значений параметров.

Дается алгоритм расчета скоростных характеристик ТРД и ТРДФ при заданном законе регулирования с подстановкой числовых значений параметров.

Построение графических зависимостей производится в удобных для определения масштабах на бумаге формата А4 в соответствии с ЕСКД.

Проводится анализ скоростных характеристик ТРД и ТРДФ с заданным законом регулирования с учетом поля ограничений на частоту вращения ротора n, температуру газа перед турбиной �г∗, коэффициент запаса устойчивости ©�у.

2.7. Контрольные вопросы

1. Какие параметры связывает уравнение баланса мощности компрессора и турбины

ТРД? 2. Каким условиям должна удовлетворять совместная работа компрессора и турбины?

Сделайте вывод и краткий анализ уравнения совместной работы узлов газогенератора.

3. От каких факторов в общем случае зависит положение рабочей точки на характеристике компрессора?

4. Изложите метод расчета характеристик одновального ТРД по заданным характеристикам его узлов.

5. Какие бывают законы регулирования ТРД? 6. Какие бывают законы регулирования ТРДФ? 7. Скоростные характеристики ТРД. 8. Скоростные характеристики ТРДФ. 9. Как зависят основные параметры ТРД от скорости полета при однопараметрическом

законе регулирования n = const? 10. Как зависят основные параметры ТРД от скорости полета при двухпараметрическом

законе регулирования n = const; �г∗ = ��? 11. Как зависят основные параметры ТРДФ от скорости полета при

двухпараметрическом законе регулирования n = const, πт∗ = const? 12. Как зависят основные параметры ТРДФ от скорости полета при

трехпараметрическом законе регулирования � = ��; �г∗ = ��; �ф∗ = �� ? 13. Для каких параметров следует дать ограничения при расчете характеристик ТРД и

ТРДФ?

32

Приложение 1 Задание на курсовую работу 1

N

варианта Н, м Мп Р, Н πк

* Тг* Прототип

1 0 0 72600 9,1 1133 АЛ-7ПБ, фирма «А. Люлька-Сатурн», для гидросамолета Бе-10, двигатель 2-го поколения. Рвзл = 7260 кгс πк

* = 9,1 Тг взл

* = 1133 К Суд взл = 0,97 кг/(кгс ч) Gв = 114 кг/с

2 0 0 72600 8 1200 3 0 0 72600 9 1100

4 0 0 89000 12,7 1263 АЛ-21Ф (ТРДФ), фирма «А. Люлька-Сатурн», двигатель 3-го поколения, устанавливался на самолеты Су-17М, Су-24, Миг-23Б. Рвзл = 8900 кгс πк

* = 12,7 Тг

* = 1263 К Суд = 0,88 кг/(кгс ч) Gв = 88,5 кг/с

5 0 0 89000 12 1300 6 0 0 89000 14 1350

7 0 0 200000 15,8 1355 РД-36-51А, фирма «Рыбинские моторы», мощный бесфорсажный ТРД для сверхзвукового самолета ТУ-144Д. Испытания прошли в 1973 - 1975 гг. Рвзл = 20000 кгс πк взл

* = 15,8 Тг взл

* = 1355 К Суд взл = 0,882 кг/(кгс ч) Gв взл = 274 кг/с

8 0 0 200000 14 1400 9 0 0 200000 15 1300

10 0 0 51100 8,6 1175 Р11-300 (ТРДФ), АМНТК «Союз», гос. испытания в 1958 г., устанавливался на МиГ-21, Су-15. Рвзл = 5110 кгс πк

* = 8,6 Тг взл

* = 1175 К Суд = 0,94кг/(кгс ч) Gв = 64,5 кг/с

11 0 0 51100 8 1200 12 0 0 51100 9 1100

13 0 0 9000 4,6 1150 Р15-300, малоразмерный ТРД, АМНТК «Союз», выпускается с 1961 г., устанавливался на учебном Як-30 и одноместном спортивном самолете Як-32. Рвзл = 900 кгс πк взл

* = 4,6 Тг взл

* = 1150 К Суд = 1,18 кг/(кгс ч) Gв взл = 16 кг/с

14 0 0 9000 4,5 1200 15 0 0 9000 5 1200

16 0 0 83000 13 1230 Р29-300 (ТРДФ), Тушинское МКБ «Союз», устанавливался на МиГ-23. Рвзл = 8300 кгс πк

* = 13,1 Тг

* = 1423 К Суд = 0,95 кг,(кгс ч) Gв = 110 кг/с

17 0 0 83000 12 1300 18 0 0 83000 14 1200

19 0 0 21800 4,5 1330 КР7-300, однорежимный краткоресурсный двигатель, Тушинское МКБ «Союз», устанавливался на беспилотные летательные аппараты одноразового применения. Рвзл = 2180 кгс πк

* = 4,5 Тг

* = 1330 К Суд = 1,3 кг,(кгс ч) Gв = 35,5 кг/с

20 0 0 21800 5 1300 21 0 0 21800 5,5 1250

33

Приложение 2 Числовые значения ряда параметров Международной стандартной атмосферы

Геометрическая высота Н, м

Величины в функции физической высоты

Температура Т , К

Давление р, Па Плотность ρ, кг/м3 Скорость звука а, м/с

0 288,150 101325 1,22500 340,294 250 286,525 98357,6 1,19587 339,333 500 284,900 95461,3 1,16727 338,370 750 283,276 92634,6 1,13921 337,403 1000 281,651 89876,3 1,11166 336,435 1500 278,402 84559,7 1,05810 334,489 2000 275,154 79501,4 1,00655 332,532 2500 271,906 74692,7 0,956954 330,563 3000 268,659 70121,2 0,909254 328,584 3500 265,413 65780,4 0,863402 326,592 4000 262,166 61660,4 0,819347 324,589 4500 258,921 57752,6 0,777038 322,573 5000 255,676 54048,3 0,736429 320,545 5500 252,431 50539,8 0,697469 318,505 6000 249,187 47217,6 0,660111 316,452 6500 245,943 44075,5 0,624310 314,385

7000 242,700 41105,3 0,590018 312,306

7500 239,457 38299,7 0,557192 310,212

8000 236,215 35651,6 0,525786 308,105

8500 232,974 3,31542 0,495757 305,984

9000 229,733 30800,7 0,467063 303,848

9500 226,492 28584,7 0,439661 301,697

10000 223,252 26499,9 0,413510 299,532

10500 220,013 24540,2 0,388570 297,351

11000 216,650 22699,9 0,364801 295,154

11500 216,650 20984,7 0,337439 295,069

12000 216,650 19399,4 0,311937 295,069

12500 216,650 17934,0 0,288375 295,069

13000 216,650 16579,6 0,266595 295,069

Примечание. Значения параметров взяты из ГОСТ 4401-81. Атмосфера стандартная, соответствующая международному стандарту ИСО 2533; геометрическая высота отсчитывается от среднего уровня моря.

34

Приложение 3

Графики определения ср Т* и срп Т*

35

(продолжение)

36

(окончание)

37

Приложение 4 Компрессор πк0

* = 6; ηк0 = 0,86 �к пр πк* ηк q(λв)

1.15

7.6326 0.7602 0.9215 6.8670 0.7614 0.9215 6.0592 0.7542 0.9215 5.2809 0.7413 0.9215

�к пр πк* ηк q(λв)

1.10

7.9633 0.7982 0.9208 7.3307 0.8010 0.9208 6.7093 0.8021 0.9208 6.0549 0.7967 0.9208 5.4180 0.7873 0.9208


1.05

7.3587 0.8315 0.8928 6.8720 0.8341 0.8928 6.3882 0.8350 0.8928 5.8782 0.8310 0.8928 5.3769 0.8240 0.8928


1.00

6.7294 0.8567 0.8563 6.3657 0.8591 0.8563 5.9999 0.8600 0.8563 5.6125 0.8569 0.8563 5.2283 0.8516 0.8563


0.95

5.9066 0.8695 0.7634 5.6660 0.8727 0.7656 5.4221 0.8750 0.7665 5.1738 0.8758 0.7665 4.9086 0.8732 0.7665 4.6432 0.8689 0.7665 4.3827 0.8633 0.7665


0.90

5.0930 0.8726 0.6523 4.9417 0.8769 0.6578 4.7887 0.8807 0.6626 4.6330 0.8838 0.6664 4.4737 0.8859 0.6692 4.3099 0.8867 0.6706 4.1337 0.8845 0.6706 3.9560 0.8808 0.6706 3.7801 0.8760 0.6706


0.85

4.2633 0.8757 0.5599 4.1655 0.8801 0.5665 4.0666 0.8843 0.5725 3.9659 0.8880 0.5779 3.8625 0.8910 0.5827 3.7558 0.8930 0.5865 3.6450 0.8938 0.5894 3.5250 0.8918 0.5908 3.4031 0.8885 0.5911 3.2817 0.8843 0.5911


0.80

3.7090 0.8682 0.4785 3.6448 0.8729 0.4859 3.5805 0.8777 0.4930 3.5156 0.8822 0.4997 3.4494 0.8865 0.5059 3.3813 0.8903 0.5117 3.3107 0.8933 0.5169 3.2371 0.8953 0.5215 3.1598 0.8961 0.5253 3.0751 0.8942 0.5278 2.9885 0.8911 0.5296 2.9017 0.8872 0.5307


0.75

3.1447 0.8663 0.4229 3.1019 0.8712 0.4300 3.0587 0.8762 0.4369 3.0148 0.8809 0.4435 2.9697 0.8854 0.4498 2.9228 0.8893 0.4556 2.8736 0.8924 0.4610 2.8217 0.8945 0.4659 2.7666 0.8952 0.4701 2.7054 0.8934 0.4734 2.6425 0.8904 0.4760 2.5790 0.8867 0.4781


0.70

2.7403 0.8563 0.3713 2.7112 0.8615 0.3783 2.6821 0.8668 0.3851 2.6526 0.8720 0.3917 2.6223 0.8770 0.3980 2.5909 0.8817 0.4041 2.5579 0.8858 0.4099 2.5229 0.8891 0.4153 2.4855 0.8912 0.4202 2.4453 0.8920 0.4246 2.4000 0.8902 0.4282 2.3531 0.8872 0.4313 2.3056 0.8834 0.4340

38

Компрессор πк0* = 8; ηк0 = 0,86 �к пр πк* ηк q(λв)

1.15

10.4739 0.7602 0.9440 9.3109 0.7614 0.9440 8.0956 0.7542 0.9440 6.9380 0.7413 0.9440 5.8745 0.7234 0.9440


1.10

10.0102 0.8010 0.9325 9.0694 0.8021 0.9325 8.0866 0.7967 0.9325 7.1387 0.7873 0.9325 6.2510 0.7746 0.9325 5.4291 0.7580 0.9325


1.05

10.0491 0.8315 0.9024 9.3118 0.8341 0.9024 8.5832 0.8350 0.9024 7.8202 0.8310 0.9024 7.0761 0.8240 0.9024 6.3678 0.8147 0.9024 5.6997 0.8030 0.9024 5.0733 0.7884 0.9024


1.00

9.0938 0.8567 0.8564 8.5470 0.8591 0.8564 7.9997 0.8600 0.8564 7.4232 0.8569 0.8564 6.8550 0.8516 0.8564 6.3067 0.8446 0.8564 5.7815 0.8360 0.8564 5.2807 0.8255 0.8564 4.8049 0.8129 0.8564


0.95

7.8574 0.8695 0.7482 7.4997 0.8727 0.7504 7.1385 0.8750 0.7514 6.7722 0.8758 0.7514 6.3828 0.8732 0.7514 5.9950 0.8689 0.7514 5.6163 0.8633 0.7514 5.2487 0.8565 0.7514 4.8933 0.8483 0.7514 4.5504 0.8386 0.7514 4.2206 0.8271 0.7514


0.90

6.4291 0.8769 0.6284 6.2053 0.8807 0.6332 5.9782 0.8838 0.6371 5.7466 0.8859 0.6400 5.5093 0.8867 0.6418 5.2550 0.8845 0.6418 4.9995 0.8808 0.6418 4.7478 0.8760 0.6418 4.5009 0.8703 0.6418 4.2598 0.8634 0.6418 4.0246 0.8554 0.6418 3.7956 0.8461 0.6418 3.5729 0.8353 0.6418


0.85

5.2996 0.8801 0.5265 5.1573 0.8843 0.5325 5.0126 0.8880 0.5378 4.8646 0.8910 0.5426 4.7121 0.8930 0.5466 4.5543 0.8938 0.5498 4.3839 0.8918 0.5515 4.2115 0.8885 0.5524 4.0402 0.8843 0.5526 3.8711 0.8793 0.5526 3.7044 0.8733 0.5526 3.5406 0.8664 0.5526 3.3796 0.8584 0.5526 3.2217 0.8492 0.5526 3.0669 0.8386 0.5526


0.80

4.4621 0.8777 0.4457 4.3700 0.8822 0.4521 4.2763 0.8865 0.4582 4.1801 0.8903 0.4638 4.0806 0.8933 0.4689 3.9770 0.8953 0.4735 3.8686 0.8961 0.4774 3.7500 0.8942 0.4802 3.6292 0.8911 0.4824 3.5084 0.8872 0.4840 3.3883 0.8826 0.4852 3.2692 0.8771 0.4859 3.1513 0.8707 0.4860 3.0346 0.8634 0.4860 2.9194 0.8551 0.4860 2.8055 0.8457 0.4860 2.6931 0.8350 0.4860 2.5823 0.8229 0.4860

39


0.75

3.7279 0.8762 0.3840 3.6666 0.8809 0.3901 3.6036 0.8854 0.3960 3.5383 0.8893 0.4015 3.4700 0.8924 0.4067 3.3981 0.8945 0.4114 3.3218 0.8952 0.4156 3.2373 0.8934 0.4190 3.1506 0.8904 0.4219 3.0635 0.8867 0.4244 2.9763 0.8821 0.4265 2.8893 0.8768 0.4282 2.8027 0.8708 0.4295 2.7166 0.8638 0.4304 2.6310 0.8559 0.4309 2.5459 0.8470 0.4309 2.4614 0.8370 0.4309 2.3776 0.8257 0.4309 2.2944 0.8130 0.4309


0.70

3.1641 0.8720 0.3337 3.1225 0.8770 0.3395 3.0793 0.8817 0.3450 3.0340 0.8858 0.3503 2.9861 0.8891 0.3554 2.9350 0.8912 0.3600 2.8802 0.8920 0.3643 2.8185 0.8902 0.3678 2.7548 0.8872 0.3710 2.6904 0.8834 0.3739 2.6258 0.8789 0.3765 2.5609 0.8736 0.3788 2.4960 0.8676 0.3808 2.4312 0.8607 0.3825 2.3664 0.8529 0.3838 2.3018 0.8442 0.3848 2.2372 0.8343 0.3855 2.1728 0.8233 0.3857 2.1086 0.8110 0.3857 2.0445 0.7972 0.3857

40


1.15

13.3841 0.7602 0.9617 11.7944 0.7614 0.9617 10.1452 0.7542 0.9617 8.5877 0.7413 0.9617 7.1705 0.7234 0.9617 5.9024 0.6994 0.9617


1.10

12.7339 0.8010 0.9458 11.4531 0.8021 0.9458 10.1229 0.7967 0.9458 8.8487 0.7873 0.9458 7.6644 0.7746 0.9458 6.5771 0.7580 0.9458 5.5882 0.7367 0.9458


1.05

11.7778 0.8341 0.9067 10.7901 0.8350 0.9067 9.7606 0.8310 0.9067 8.7621 0.8240 0.9067 7.8175 0.8147 0.9067 6.9322 0.8030 0.9067 6.1081 0.7884 0.9067 5.3454 0.7703 0.9067


1.00

11.4780 0.8567 0.8578 10.7377 0.8591 0.8578 9.9992 0.8600 0.8578 9.2245 0.8569 0.8578 8.4643 0.8516 0.8578 7.7343 0.8446 0.8578 7.0386 0.8360 0.8578 6.3789 0.8255 0.8578 5.7558 0.8129 0.8578 5.1694 0.7976 0.8578


0.95

9.3232 0.8727 0.7404 8.8395 0.8750 0.7411 8.3506 0.8758 0.7411 7.8325 0.8732 0.7411 7.3185 0.8689 0.7411 6.8184 0.8633 0.7411 6.3350 0.8565 0.7411 5.8696 0.8483 0.7411 5.4228 0.8386 0.7411 4.9949 0.8271 0.7411 4.5862 0.8137 0.7411 4.1965 0.7978 0.7411


0.90

7.8911 0.8769 0.6091 7.5942 0.8807 0.6136 7.2937 0.8838 0.6172 6.9879 0.8859 0.6199 6.6753 0.8867 0.6214 6.3413 0.8845 0.6214 6.0068 0.8808 0.6214 5.6781 0.8760 0.6214 5.3571 0.8703 0.6214 5.0445 0.8634 0.6214 4.7407 0.8554 0.6214 4.4462 0.8461 0.6214 4.1610 0.8353 0.6214 3.8852 0.8227 0.6214 3.6191 0.8082 0.6214 3.3625 0.7914 0.6214


0.85

6.3984 0.8801 0.5007 6.2118 0.8843 0.5063 6.0226 0.8880 0.5113 5.8292 0.8910 0.5158 5.6305 0.8930 0.5195 5.4254 0.8938 0.5224 5.2042 0.8918 0.5240 4.9811 0.8885 0.5247 4.7601 0.8843 0.5248 4.5424 0.8793 0.5248 4.3286 0.8733 0.5248 4.1190 0.8664 0.5248 3.9138 0.8584 0.5248 3.7132 0.8492 0.5248 3.5172 0.8386 0.5248 3.3259 0.8265 0.5248 3.1395 0.8127 0.5248 2.9579 0.7969 0.5248

41


0.80

5.1855 0.8822 0.4219 5.0642 0.8865 0.4275 4.9399 0.8903 0.4328 4.8115 0.8933 0.4376 4.6781 0.8953 0.4418 4.5387 0.8961 0.4454 4.3865 0.8942 0.4480 4.2318 0.8911 0.4500 4.0775 0.8872 0.4515 3.9245 0.8826 0.4525 3.7731 0.8771 0.4531 3.6236 0.8707 0.4533 3.4761 0.8634 0.4533 3.3307 0.8551 0.4533 3.1876 0.8457 0.4533 3.0468 0.8350 0.4533 2.9083 0.8229 0.4533 2.7722 0.8091 0.4533 2.6385 0.7935 0.4533 2.5073 0.7759 0.4533 2.3787 0.7559 0.4533


0.75

4.3578 0.8762 0.3514 4.2793 0.8809 0.3570 4.1988 0.8854 0.3624 4.1154 0.8893 0.3675 4.0282 0.8924 0.3723 3.9366 0.8945 0.3766 3.8396 0.8952 0.3805 3.7323 0.8934 0.3836 3.6225 0.8904 0.3862 3.5122 0.8867 0.3884 3.4022 0.8821 0.3903 3.2927 0.8768 0.3919 3.1839 0.8708 0.3932 3.0760 0.8638 0.3941 2.9689 0.8559 0.3946 2.8628 0.8470 0.3948 2.7577 0.8370 0.3948 2.6536 0.8257 0.3948 2.5507 0.8130 0.3948 2.4488 0.7987 0.3948 2.3481 0.7826 0.3948 2.2486 0.7646 0.3948 2.1504 0.7443 0.3948 2.0534 0.7214 0.3948


0.70

3.5866 0.8770 0.3045 3.5320 0.8817 0.3096 3.4749 0.8858 0.3144 3.4144 0.8891 0.3190 3.3501 0.8912 0.3232 3.2811 0.8920 0.3270 3.2036 0.8902 0.3302 3.1237 0.8872 0.3331 3.0431 0.8834 0.3357 2.9622 0.8789 0.3380 2.8814 0.8736 0.3401 2.8006 0.8676 0.3419 2.7200 0.8607 0.3435 2.6397 0.8529 0.3448 2.5597 0.8442 0.3458 2.4801 0.8343 0.3465 2.4007 0.8233 0.3469 2.3218 0.8110 0.3470 2.2433 0.7972 0.3470 2.1652 0.7818 0.3470 2.0876 0.7645 0.3470 2.0105 0.7452 0.3470 1.9339 0.7237 0.3470 1.8579 0.6996 0.3470

42


1.15

16.3470 0.7602 0.9756 14.3081 0.7614 0.9756 12.2047 0.7542 0.9756 10.2315 0.7413 0.9756 8.4497 0.7234 0.9756 6.8692 0.6994 0.9756 5.4878 0.6674 0.9756


1.10

15.5105 0.8010 0.9575 13.8706 0.8021 0.9575 12.1754 0.7967 0.9575 10.5604 0.7873 0.9575 9.0684 0.7746 0.9575 7.7078 0.7580 0.9575 6.4797 0.7367 0.9575 5.3816 0.7095 0.9575


1.05

14.2643 0.8341 0.9138 13.0062 0.8350 0.9138 11.7000 0.8310 0.9138 10.4385 0.8240 0.9138 9.2506 0.8147 0.9138 8.1432 0.8030 0.9138 7.1180 0.7884 0.9138 6.1750 0.7703 0.9138 5.3128 0.7478 0.9138


1.00

13.8770 0.8567 0.8593 12.9352 0.8591 0.8593 11.9984 0.8600 0.8593 11.0186 0.8569 0.8593 10.0605 0.8516 0.8593 9.1439 0.8446 0.8593 8.2739 0.8360 0.8593 7.4525 0.8255 0.8593 6.6802 0.8129 0.8593 5.9571 0.7976 0.8593 5.2827 0.7794 0.8593


0.95

11.1145 0.8717 0.7314 10.5068 0.8739 0.7317 9.8935 0.8748 0.7317 9.2448 0.8722 0.7317 8.6027 0.8678 0.7317 7.9799 0.8622 0.7317 7.3798 0.8553 0.7317 6.8039 0.8470 0.7317 6.2530 0.8372 0.7317 5.7275 0.8257 0.7317 5.2275 0.8121 0.7317 4.7530 0.7962 0.7317 4.3038 0.7774 0.7317


0.90

8.9253 0.8785 0.5966 8.5529 0.8817 0.6000 8.1742 0.8838 0.6024 7.7873 0.8846 0.6036 7.3739 0.8823 0.6036 6.9607 0.8786 0.6036 6.5556 0.8738 0.6036 6.1608 0.8679 0.6036 5.7774 0.8610 0.6036 5.4059 0.8528 0.6036 5.0467 0.8433 0.6036 4.7001 0.8323 0.6036 4.3661 0.8195 0.6036 4.0448 0.8047 0.6036 3.7363 0.7876 0.6036 3.4407 0.7677 0.6036


0.85

7.1966 0.8809 0.4844 6.9657 0.8847 0.4891 6.7296 0.8878 0.4933 6.4869 0.8899 0.4968 6.2362 0.8907 0.4994 5.9656 0.8886 0.5006 5.6927 0.8853 0.5011 5.4230 0.8810 0.5011 5.1577 0.8757 0.5011 4.8977 0.8696 0.5011 4.6434 0.8625 0.5011 4.3950 0.8542 0.5011 4.1527 0.8447 0.5011 3.9166 0.8339 0.5011 3.6869 0.8215 0.5011 3.4636 0.8072 0.5011 3.2469 0.7910 0.5011 3.0367 0.7723 0.5011 2.8332 0.7509 0.5011

43


0.80

5.9271 0.8775 0.3972 5.7816 0.8820 0.4026 5.6322 0.8859 0.4075 5.4777 0.8890 0.4120 5.3168 0.8911 0.4159 5.1484 0.8919 0.4193 4.9640 0.8900 0.4215 4.7766 0.8868 0.4232 4.5898 0.8827 0.4244 4.4048 0.8779 0.4252 4.2220 0.8721 0.4256 4.0418 0.8655 0.4256 3.8644 0.8580 0.4256 3.6898 0.8493 0.4256 3.5183 0.8395 0.4256 3.3499 0.8284 0.4256 3.1847 0.8158 0.4256 3.0227 0.8015 0.4256 2.8640 0.7853 0.4256 2.7088 0.7669 0.4256 2.5570 0.7461 0.4256 2.4088 0.7225 0.4256 2.2642 0.6956 0.4256


0.75

4.8221 0.8750 0.3308 4.7271 0.8797 0.3358 4.6285 0.8838 0.3406 4.5251 0.8871 0.3450 4.4160 0.8892 0.3490 4.3002 0.8901 0.3526 4.1714 0.8881 0.3553 4.0394 0.8850 0.3576 3.9070 0.8810 0.3595 3.7750 0.8763 0.3612 3.6438 0.8707 0.3625 3.5135 0.8643 0.3635 3.3844 0.8571 0.3641 3.2566 0.8488 0.3644 3.1301 0.8395 0.3644 3.0050 0.8289 0.3644 2.8814 0.8170 0.3644 2.7592 0.8037 0.3644 2.6387 0.7887 0.3644 2.5198 0.7718 0.3644 2.4026 0.7529 0.3644 2.2871 0.7316 0.3644 2.1735 0.7076 0.3644 2.0618 0.6806 0.3644 1.9520 0.6501 0.3644


0.70

3.9240 0.8749 0.2822 3.8575 0.8792 0.2867 3.7868 0.8827 0.2909 3.7112 0.8850 0.2947 3.6297 0.8858 0.2982 3.5375 0.8839 0.3011 3.4423 0.8807 0.3036 3.3462 0.8767 0.3058 3.2499 0.8719 0.3079 3.1536 0.8663 0.3096 3.0575 0.8599 0.3112 2.9618 0.8526 0.3125 2.8664 0.8444 0.3135 2.7715 0.8352 0.3142 2.6772 0.8248 0.3147 2.5834 0.8131 0.3149 2.4901 0.8001 0.3149 2.3975 0.7855 0.3149 2.3056 0.7691 0.3149 2.2144 0.7509 0.3149 2.1240 0.7305 0.3149 2.0344 0.7078 0.3149 1.9456 0.6823 0.3149 1.8578 0.6538 0.3149 1.7709 0.6218 0.3149 1.6851 0.5860 0.3149 1.6004 0.5458 0.3149

44


1.15

19.3372 0.7602 0.9858 16.8330 0.7614 0.9858 14.2615 0.7542 0.9858 11.8622 0.7413 0.9858 9.7091 0.7234 0.9858 7.8128 0.6994 0.9858 6.1689 0.6674 0.9858


1.10

18.3015 0.8010 0.9661 16.2913 0.8021 0.9661 14.2210 0.7967 0.9661 12.2575 0.7873 0.9661 10.4523 0.7746 0.9661 8.8152 0.7580 0.9661 7.3464 0.7367 0.9661 6.0421 0.7095 0.9661


1.05

16.7767 0.8341 0.9194

15.2375 0.8350 0.9194

13.6445 0.8310 0.9194

12.1115 0.8240 0.9194

10.6738 0.8147 0.9194

9.3391 0.8030 0.9194

8.1095 0.7884 0.9194

6.9842 0.7703 0.9194

5.9612 0.7478 0.9194

5.0377 0.7199 0.9194


1.00

16.2872 0.8567 0.8607 15.1373 0.8591 0.8607 13.9960 0.8600 0.8607 12.8055 0.8569 0.8607 11.6447 0.8516 0.8607 10.5376 0.8446 0.8607 9.4903 0.8360 0.8607 8.5051 0.8255 0.8607 7.5824 0.8129 0.8607 6.7220 0.7976 0.8607 5.9231 0.7794 0.8607

5.1847 0.7573 0.8607


0.95

12.8795 0.8706 0.7233 12.1466 0.8729 0.7233 11.4078 0.8737 0.7233 10.6272 0.8711 0.7233 9.8562 0.8667 0.7233 9.1099 0.8611 0.7233 8.3928 0.8541 0.7233 7.7065 0.8458 0.7233 7.0519 0.8359 0.7233 6.4295 0.8243 0.7233 5.8392 0.8106 0.7233 5.2810 0.7945 0.7233 4.7548 0.7755 0.7233 4.2601 0.7531 0.7233


0.90

10.2174 0.8763 0.5823 9.7737 0.8795 0.5854 9.3226 0.8817 0.5875 8.8619 0.8825 0.5884 8.3695 0.8802 0.5884 7.8780 0.8764 0.5884 7.3969 0.8715 0.5884 6.9290 0.8655 0.5884 6.4756 0.8585 0.5884 6.0373 0.8501 0.5884 5.6145 0.8405 0.5884 5.2076 0.8293 0.5884 4.8166 0.8163 0.5884 4.4417 0.8012 0.5884 4.0828 0.7838 0.5884 3.7400 0.7635 0.5884 3.4133 0.7400 0.5884


0.85

8.1381 0.8775 0.4663 7.8667 0.8814 0.4708 7.5892 0.8846 0.4747 7.3037 0.8868 0.4780 7.0085 0.8876 0.4803 6.6891 0.8855 0.4813 6.3674 0.8820 0.4814 6.0497 0.8776 0.4814 5.7378 0.8722 0.4814 5.4325 0.8659 0.4814 5.1344 0.8585 0.4814 4.8438 0.8501 0.4814 4.5610 0.8403 0.4814 4.2860 0.8292 0.4814 4.0190 0.8164 0.4814 3.7602 0.8017 0.4814 3.5096 0.7850 0.4814 3.2673 0.7658 0.4814 3.0334 0.7438 0.4814 2.8079 0.7185 0.4814 2.5910 0.6893 0.4814

45


0.80

6.6254 0.8728 0.3773 6.4571 0.8774 0.3824 6.2841 0.8815 0.3871 6.1047 0.8848 0.3913 5.9176 0.8870 0.3950 5.7212 0.8878 0.3980 5.5055 0.8857 0.4000 5.2862 0.8824 0.4014 5.0678 0.8782 0.4024 4.8516 0.8732 0.4029 4.6384 0.8672 0.4030 4.4284 0.8604 0.4030 4.2219 0.8525 0.4030 4.0191 0.8435 0.4030 3.8202 0.8334 0.4030 3.6252 0.8218 0.4030 3.4343 0.8087 0.4030 3.2475 0.7938 0.4030 3.0649 0.7770 0.4030 2.8867 0.7580 0.4030 2.7129 0.7363 0.4030 2.5437 0.7118 0.4030 2.3791 0.6839 0.4030 2.2192 0.6521 0.4030


0.75

5.3255 0.8691 0.3099 5.2174 0.8740 0.3147 5.1048 0.8783 0.3192 4.9864 0.8817 0.3234 4.8609 0.8840 0.3271 4.7273 0.8849 0.3304 4.5777 0.8829 0.3328 4.4244 0.8796 0.3348 4.2706 0.8754 0.3364 4.1174 0.8704 0.3378 3.9651 0.8646 0.3388 3.8142 0.8579 0.3396 3.6647 0.8503 0.3400 3.5169 0.8416 0.3401 3.3708 0.8319 0.3401 3.2265 0.8208 0.3401 3.0842 0.8084 0.3401 2.9438 0.7944 0.3401 2.8054 0.7787 0.3401 2.6692 0.7611 0.3401 2.5352 0.7412 0.3401 2.4035 0.7189 0.3401 2.2741 0.6938 0.3401 2.1473 0.6655 0.3401 2.0230 0.6336 0.3401 1.9014 0.5975 0.3401 1.7826 0.5567 0.3401


0.70

4.2826 0.8680 0.2610 4.2078 0.8726 0.2651 4.1279 0.8762 0.2690 4.0418 0.8787 0.2725 3.9486 0.8796 0.2757 3.8424 0.8775 0.2783 3.7326 0.8742 0.2805 3.6217 0.8699 0.2825 3.5106 0.8649 0.2842 3.3995 0.8590 0.2857 3.2888 0.8523 0.2869 3.1785 0.8446 0.2880 3.0687 0.8359 0.2887 2.9596 0.8262 0.2893 2.8512 0.8152 0.2895 2.7436 0.8029 0.2895 2.6367 0.7891 0.2895 2.5308 0.7737 0.2895 2.4257 0.7565 0.2895 2.3216 0.7373 0.2895 2.2186 0.7158 0.2895 2.1167 0.6918 0.2895 2.0160 0.6649 0.2895 1.9166 0.6349 0.2895 1.8185 0.6012 0.2895 1.7219 0.5634 0.2895 1.6268 0.5210 0.2895 1.5333 0.4732 0.2895 1.4416 0.4194 0.2895

46

Приложение 5 Пример бланка задания на курсовую работу 2

ЗАДАНИЕ на курсовую работу «Скоростные характеристики ТРД и ТРДФ»

по дисциплине «Теория и расчет ВРД» Для ТРД со следующими исходными данными на расчетном режиме при стендовых условиях (Н = 0, Мп = 0):

P = 100000 Н σкс = 0,96 1к∗ = 6 ηг = 0,99 �г∗ = 1500К φc = 0,98 ηк = 0,86 Сопло полного расширения

ηт∗ = 0,9 Недостающими исходными данными задаться по согласованию с преподавателем.

1. Провести термогазодинамический расчет ТРД.

2. Выполнить расчет линии рабочих режимов на заданной характеристике компрессора

при законе регулирования ТРД n = const. Построить графики изменения параметров

вдоль линии рабочих режимов: 1к∗ = �( �пр), 9('в) = �( �пр), ηк = �( �пр),

©�у = �( �пр).

3. Рассчитать скоростную характеристику ТРД при Н = 3000 м, Мп = 0…1,5 при законе

регулирования n = const.

4. Построить графики изменения тяги Р, удельной тяги Руд, удельного расхода топлива

Суд от скорости полета Мп.

5. Построить график изменения температуры газа перед турбиной �г∗от скорости полета

Мп.

6. Предположив наличие форсажной камеры с �ф ∗ = 2000 К, σф.к= 0,95, ηф = 0,98 при

стендовых условиях (Н = 0, Мп = 0), рассчитать скоростную характеристику ТРДФ

при Н = 3000 м, Мп = 0…2,0 при двухпараметрическом законе регулирования

n = const, 1т∗ = ��.

7. Построить графики изменения тяги Рф, удельной тяги Руд.ф, удельного расхода топлива

Суд.ф от скорости полета Мп на форсированных режимах.

8. Построить график изменения температуры газа в форсажной камере сгорания �ф∗ от скорости полета Мп.

9. Определить степень раскрытия критического сечения реактивного сопла при

включении форсажной камеры сгорания (jкр.ф J jкр J⁄ ).

Выдано студенту _______________________________ «___» ________ 201__г. Преподаватель _________________________________

47

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Агульник А.Б., Бакулев В.И. и др. Термогазодинамические расчеты и расчет характеристик авиационных ГТД /Под ред. В.И. Бакулева: Учебное пособие.: - М.: Изд-во МАИ, 2002. – 256 с.

2. Теория, расчет и проектирование авиационных двигателей и энергетических установок: Учебник /В.И. Бакулев, В.А. Голубев, Б.А. Крылов и др.; Под редакцией В.А. Сосунова, В.М. Чепкина – М.: Из-во МАИ, 2003. – 688 с.

3. Атмосфера стандартная, параметры. ГОСТ 4401-81.

48

Оглавление

ПРЕДИСЛОВИЕ .......................................................................................................................................................... 3

ОСНОВНЫЕ УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ ........................................................................................................... 4

1. КУРСОВАЯ РАБОТА 1 «ИССЛЕДОВАНИЕ РАБОЧЕГО ПРОЦЕССА ТРД» ........................................... 6

1.1. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ ДВИГАТЕЛЯ НА РАСЧЕТНОМ РЕЖИМЕ ............... 6

1.2. АЛГОРИТМ ТЕРМОГАЗОДИНАМИЧЕСКОГО РАСЧЕТА ТРД ............................................................................ 6

1.3. ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ РАСЧЕТА .......................................................................................................... 11

1.4. ОФОРМЛЕНИЕ ОТЧЕТА ПО РАБОТЕ ............................................................................................................. 13

1.5. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ ........................................................................................................................... 13

2. КУРСОВАЯ РАБОТА 2 «ИССЛЕДОВАНИЕ СКОРОСТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ТРД И ТРДФ» ...... 14

2.1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ХАРАКТЕРИСТИК ДВИГАТЕЛЕЙ ...................................................................... 14

2.2. АЛГОРИТМ ТЕРМОГАЗОДИНАМИЧЕСКОГО РАСЧЕТА ТРД И ТРДФ .................................................................. 14

2.3. СКОРОСТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ТРД И ТРДФ ........................................................................................ 18

2.3.1. Законы регулирования ТРД и ТРДФ .............................................................................................. 18

2.3.2. Расчет линии рабочих режимов на характеристике компрессора ........................................... 22

2.4. АЛГОРИТМ РАСЧЕТА СКОРОСТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ТРД, ТРДФ ................................................................. 24

2.5. ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ РАСЧЕТА .......................................................................................................... 29

2.6. ОФОРМЛЕНИЕ ОТЧЕТА ПО РАБОТЕ ............................................................................................................. 30

2.7. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ ........................................................................................................................... 31

ПРИЛОЖЕНИЕ 1 ...................................................................................................................................................... 32

ПРИЛОЖЕНИЕ 2 ...................................................................................................................................................... 33

ПРИЛОЖЕНИЕ 3 ...................................................................................................................................................... 34

ПРИЛОЖЕНИЕ 4 ...................................................................................................................................................... 37

ПРИЛОЖЕНИЕ 5 ...................................................................................................................................................... 46

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК ...................................................................................................................... 47

МИНИСТЕРСТВО ФЕДЕРАЦИИ МОСКОВСКИЙ · 2013. 10. 4. · 7...

Documents