ВЫСОТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ТРД И ТРДФ

Высотной характеристикой ТРД называется, как вы знаете, зависимость тяги и удельного расхода топлива от высоты полёта при М_Н = const. При её построении принято считать, что атмосферные условия изменяются с высотой так, как предусмотрено ГОСТ 4401 – 81 «Стандартная атмосфера. Параметры».

Рассмотрим качественный характер протекания высотных характеристик ТРД, показанный на рис. 38.6.

1). Температура Т_Н линейно понижается с высотой (на 6,5 К за каждый км) до высоты Н ≈ 11 км, а затем до Н ≈ 20 км остается постоянной (минус 56,5 ^оС). Пропорционально Т_Н изменяется (при ) и . Поэтому при приведенная частота вращения возрастает, что ведет к увеличению и .

Рис.38.6. Относительное протекание высотных характеристик ТРД

2). По этой причине расход воздуха через двигатель уменьшается заметно медленнее, чем давление атмосферы р_Н. Это следует как из анализа формулы для расхода воздуха G_в= , так и из того, что вследствие возрастания давление перед турбиной падает медленнее, чем р_Н, а при расход газа через турбину пропорционален . На высотах более 11 км поэтому здесь расход воздуха через двигатель пропорционален р_Н .

3). С увеличением высоты полета (до Н = 11 км) из-за снижения Т_Н степень подогрева рабочего тела в цикле двигателя возрастает. Это ведет к возрастанию работы цикла и, соответственно, к увеличению удельной тяги.. В результате тяга двигателя уменьшается с высотой еще медленнее, чем расход воздуха. И при увеличении высоты полета до Н = 11 км, когда давление атмосферы уменьшается почти в 5 раз, тяга двигателя обычно уменьшается только в 3,2 … 3,5 раза. Выше Н = 11 км тяга уменьшается пропорционально р_Н .

4). Увеличение степени повышения давления и степени подогрева рабочего тела в цикле двигателя приводит к возрастанию внутреннего КПД и, как следствие, к повышению экономичности двигателя. В результате удельный расход топлива при подъеме на высоту (до Н = 11 км) несколько снижается. На высотах более 11 км параметры цикла уже не меняются, и поэтому здесь остается постоянным – режим работы двигателя сохраняется подобным режиму работы на Н = 11 км.

Но на больших высотах это подобие может быть нарушении из-за того, что числа Рейнольдса (пропорциональные плотности воздуха или газа) с подъемом не высоту уменьшаются и могут выйти за пределы области автомодельности И тогда из-за уменьшения чисел Re начнется заметное возрастание гидравлических потерь прежде всего в компрессоре, а может быть и в других элементах двигателя, что повлечет за собой увеличение удельного расхода топлива и дополнительное снижение тяги (см. штриховые линии на рис. 39.6 в области H > 11 км).

Относительное протекание высотных характеристик ТРДФ качественно не отличается от рассмотренных высотных характеристик ТРД.

Рис.18.12. Высотно-скоростные характеристики ТРД для режима «максимал» при программе управления n=const, =const

Весь приведенный выше анализ протекания скоростных и высотных характеристик ТРД и ТРДФ был выполнен в предположении, что программа управления двигателем поддерживает все время неизменные значении n и . Но, поскольку при температура , как вы уже знаете, меняется незначительно, а при частота вращения изменяется также незначительно, протекание этих характеристик будет иметь аналогичный характер и при других программах управления. Исключением является только программы (или её часть), поддерживающая , так как в этом случае , а вместе с ней и степень подогрева , существенно возрастают с ростом скорости полета, а не снижается, что приводит к непрерывному возрастанию тяги двигателя с ростом V. А при увеличении высоты полета (и М_Н = const) режим работы двигателя сохраняется подобным и тогда .