СОВМЕСТНАЯ РАБОТА ЭЛЕМЕНТОВ ТРДДФсм НА НЕФОРСИРОВАННЫХ РЕЖИМАХ.

Двухконтурные турбореактивные двигатели являются основным типом реактивных двигателей, применяемых в современной авиации.

На современных сверхзвуковых самолетах применяются двухконтурные турбореактивные двигатели со смешением потоков и общей для обоих контуров форсажной камерой (ТРДДФсм) . Для них характерны относительно малые степени двухконтурности (m=0,5…1,5). На ряде дозвуковых военно-транспортных и пассажирских самолетов также применяются двухконтурные двигатели со смешением потоков за турбиной (но, конечно, без форсажа) со степенями двухконтурности m=2…5.

Рассмотрим особенности совестной работы элементов ТРДДсм (и ТРДДФсм) на нефорсированных режимах.

Рис. 33.1. Схема ТРДД со смешением потоков

Схема ТРДДФсм с одновальным ГГ (с обозначением основных сечений его тракта) представлена на рис.33.1. Его основной функциональный модуль - газогенератор, расположенный между сечениями «вГГ» и «тГГ». Газогенератор может быть одновальным, как на схеме, или двухвальным. Для совместной работы ГГ с другими элементами ТРДДсм это не принципиально. Помимо ГГ, ТРДДсм содержит ряд других элементов. Группу элементов, расположенную между сечением «в-в» на входе в двигатель и сечением на выходе из камеры смешения «см¾см» будем называть турбокомпрессорным модулем (ТКМ) как указано в главе 15 учебника. (В главе 16 учебника турбокомпрессорным модулем называется (как вариант) группа элементов, расположенных между сечением «в-в» на входе в двигатель и критическим сечением реактивного сопла. Но на бесфорсажных режимах различие между этими двумя вариантами понятия «ТКМ» несущественно). Как видно, ТКМ, помимо ГГ включает в себя турбовентилятор и камеру смешения. Газогенератор для упрощения изложения будем считать одновальным и называть его компрессор компрессором высокого давления (КВД), а его турбину – турбиной высокого давления (ТВД).Вентилятор будем называть компрессором низкого давления (КНД), а приводящую его во вращение турбину – турбиной низкого давления (ТНД). . Анализ будем вести в предположении, что полные параметры потока на выходе из КНД неизменны по всему сечению «кНД», а полное давление воздуха на выходе из КНД равно полному давлению на входе в КВД.

При рассмотрении условий совместной работы элементов ТРДДсм будем учитывать, что турбина ГГ является «запертой» минимальным сечением соплового аппарата турбины вентилятора, т.е. характеристики ГГ соответствуют условию . Камеру смешения и сопло будем считать нерегулируемой, т.е. – неизменными.

Условиями совместной работы газогенератора, турбовентилятора и камеры смешения ТРДДФсм являются:

1. Баланс расходов рабочего тела через различные элементы ТКМ;

2. Баланс (примерное равенство) мощностей КНД и ТНД;

3. Равенство статических давлений газовых потоков внутреннего и наружного контуров на входе в камеру смешения ( ).

Баланс расходов через внутренний и наружный контура двигателя можно записать для сечений «вГГ»и «II-II» так.

и ,

где , и .

Следовательно

. (33.1)

Баланс расходов через КНД, КВД и канал наружного контура (за КНД) может быть записан так:

,

откуда (учитывая, что , что и что ), будем иметь:

. (33.2)

Условие равенства статических давлений на входе из внутреннего и наружного контуров в камеру смешен (вспомним, что это – опытный факт) дает следующее:

Баланс (равенство) расходов газа для сечений см–см и кр–кр (рис.33.1) дает

.

Учитывая, что на нефорсированных режимах = , и , получаем

. (33.4)

Условие баланса мощностей КНД и ТНД, поскольку на практике отбор мощности и воздуха от КНД не производится, а механический КПД практически равен единице, дает

или (поскольку )

. (33.5)

Необходимо учитывать также взаимосвязь значений и числа , которая (по аналогии со связью числа в критической сечении сопла ТРД) может быть представлена в виде:

(33.6)