ЗАВИСИМОСТЬ УДЕЛЬНОЙ ТЯГИ И УДЕЛЬНОГО РАСХОДА ТОПЛИВА ТРД И ТРДД ОТ СТЕПЕНИ ПОВЫШЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ В ЦИКЛЕ

Зависимости Р_уд и С_уд от π для ТРД

Рис. 27.1

Как следует из формулы (27.2), удельная тяга ТРД при заданной скорости полета V определяется лишь значением L_ц. Поэтому характер ее зависимости от π при заданных Δ, η_с, и η_р аналогичен характеру зависимости L_цот π, как показано на рис. 27.1. Очевидно, Р_уд достигает максимального значения при том же π = π_опт, при котором L_ц максимальна, и равняется нулю при значениях π = 1 и π_max = π²_опт, при которых L_ц= 0.

На рис. 27.2 представлена качественная зависимость Р_уд от π при различных значениях Δ. Как видно, увеличение Δ приводит к увеличению L_ц, а, следовательно, и Р_уд. Таким образом, эффективным средством повышения удельной тяги ТРД является повышение Δ = Т_г*/Т_Н за счет увеличения температуры газов перед турбиной Т_г*. Кроме того, Р_уд увеличивается при снижении Т_Н из-за снижения температуры окружающего воздуха. Заметим, что при увеличении Δ также возрастает и значение π_опт.

Рис. 27.2.

Рис. 27.3.

В соответствии с формулой (27.3) при заданной скорости полета С_уд зависит только от полного КПД η_пи обратно пропорционален ему. Поэтому характер зависимости С_уд от π определяется ранее рассмотренной нами зависимостью от π полного КПД ТРД, как покажем на рис. 27.3. Как видно, С_уд достигает минимального значения при некотором значении . Эту степень повышения давления назовем экономической и обозначим . Значение π_эк существенно превышает π_опт. Таким образом увеличение π сверх оптимального значения позволяет снизить удельный расход топлива ТРД.

Зависимости Р_уд и С_уд от π для ТРДД

Для упрощения анализа указанных зависимостей будем считать, как уже принято нами ранее, что расширение в соплах двигателей полное, и скорости истечения газа и воздуха из них одинаковы, т.е. с_с_I = с_с_II = с_с. При этих условиях удельная тяга ТРДД Р_уд = с_с – V.

Рис. 27.4.

Если сравнивать зависимости Р_уд от π двигателей с одинаковыми параметрами цикла, но с различными значениями m, то, как видно из рис. 27.4, увеличение m приводит к снижению Р_уд. Это связано с тем, что при одинаковой L_ц у этих двигателей скорость истечения газов в ТРДД, как следует из формулы (27.1), тем ниже, чем выше m, т. к. в двухконтурном двигателе та же работа цикла распределяется между двумя контурами и причем, чем выше степень двухконтурности, тем ниже с_с и Р_уд. Но оптимальная степень повышения давления при изменении m остается неизменной.

Удельный расход топливаТРДД, как и для ТРД, определяется формулой (27.3), т.е. при заданной скорости полета однозначно зависит только от полного КПД η_п= η_внη_тяг. Поэтому для установления зависимости С_удот p у двухконтурных двигателей установим зависимость от p полного КПД этого двигателя.

Как было показано на одной из недавно прошедших лекций, при одинаковой L_ц внутренний КПД ТРДД несколько ниже, чем у ТРД, из-за наличия гидравлических потерь в наружном контуре. Но тяговый КПД ТРДД выше тягового КПД ТРД, т. к. при одинаковой работе цикла скорость истечения из контуров ТРДД ниже, чем у ТРД. И поэтому потери кинетической энергии с выходной струей у ТРДД ниже. В результате, полный КПД двухконтурного двигателя выше, чем одноконтурного двигателя, а удельный расход топлива соответственно ниже.

Рис. 27.5

Для наглядности отразим всё сказанное на графиках (рис. 27.5). На рис. 27.5, а (верхний график) показана зависимость внутреннего КПД ТРД и ТРДД (при m = 2) от π, на рис. 27.5, б дана аналогичная зависимость для тягового, а на рис. 27.5, в – для полного КПД. Как видно, увеличение тягового КПД более существенно, чем снижение внутреннего КПД, в результате чего полный КПД ТРДД оказывается заметно выше, чем полный КПД ТРД . Соответственно удельный расход топлива у ТРДД оказывается заметно (в данном случае примерно на 20%) ниже, чем у ТРД с такими же параметрами цикла и при такой же скорости полёта.

Отметим также, что, как видно, экономическая степень повышения давления в цикле ТРДД несколько ниже, чем у ТРД.

123

Дата добавления: 2018-05-10; просмотров: 1683;