ДРОССЕЛЬНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ТРД И ТРДФ

Снижение режима работы ТРД по сравнению с максимальным («дросселирование») осуществляется путем снижения подачи топлива в камеру сгорания двигателя при уменьшении угла установки РУД. Для улучшения экономичности и повышения запаса устойчивости двигателя на дроссельных режимах может быть, кроме того, использовано управление площадью критического сечения сопла F_кр . На форсированных режимах управляющим фактором является еще и расход топлива в форсажной камере сгорания G_т.ф.

Проанализируем качественный характер протекания дроссельных характеристик ТРД и ТРДФ на примере двухвального ТРДФ при условии, что на бесфорсажных режимах F_кр=const, а при включении форсажа режим работы ГГ остается неизменным (и соответственно ).

На рис. 38.1 показаны два способа изображения дроссельных характеристик ТРДФ: в виде зависимости удельного расхода топлива от тяги (рис. 38.1, а) и в виде зависимостей Р и С_уд от (рис. 38.1, б). Основные режимы работы двигателя отмечены принятыми ранее условными обозначениями. Характеристики построены в относительных координатах, причем за исходный принят максимальный режим. Соответственно форсированные режимы соответствуют >1,0, а нефорсированные – <1,0.

Рис.1 Рис. 38.1. Дроссельные характеристики ТРДФ

Протекание дроссельных характеристик двигателя определяется характером изменения параметров его рабочего процесса. Сначала рассмотрим дроссельную характеристику на бесфорсажных режимах.

Тяга при снижении частоты вращения, как видно из рис. 38.1, интенсивно снижается. Это обусловлено тем, что температура газа перед турбиной падает при этом примерно

пропорционально квадрату частоты вращения, что ведет к резкому снижению работы цикла и, следовательно, удельной тяги. Кроме того, падает и расход воздуха (вследствие снижения при уменьшении ). Уменьшение частоты вращения на 1% вызывает снижение Р вблизи максимального режима на 2…3%.

Но при значительном снижении темп снижения тяги уменьшается, так как температура начинает падать менее интенсивно, а при приближении к режиму МГ в стендовых условиях и на малых скоростях полёта возможно даже увеличение температуры вследствие снижения при переходе реактивного сопла на докритические режимы истечения.

Удельный расход топлива вначале незначительно уменьшается, вблизи крейсерского режима достигает минимального значения, а затем увеличивается вплоть до режима МГ. На изменение С_уд при понижении частоты вращения оказывают влияние два противоположно действующих фактора: снижение внутреннего КПД и увеличение тягового КПД. Внутренний КПД уменьшается вследствие снижения параметров рабочего процесса (p и D). Поэтому глубокое дросселирование ТРД всегда связано с увеличением удельного расхода топлива. Но на начальном участке дросселирования двигателя (от максимального до крейсерского режимов) происходит интенсивное увеличение тягового КПД, вызванное быстрым снижением удельной тяги (и соответственно скорости истечения) и уменьшением, вследствие этого, потерь с выходной скоростью.

Кроме того, современные ГТД прямой реакции имеют на максимальном режиме температуру больше , и поэтому снижение при дросселировании двигателя вблизи максимального режима приводит к приближению температуры к ее экономическому значению.

Дроссельные характеристики ТРДФна форсированных режимахрасполагаются между точками МФ и ПФ (см. рис. 38.1). Уменьшение подачи топлива в форсажную камеру происходит на этих режимах при соответствующем уменьшении площади критического сечения реактивного сопла из условия поддержания неизменного режима работы газогенератора (т.е. при неизменной частоте вращения роторов). Суммарный расход воздуха через двигатель в заданных условиях полета при этом сохраняется неизменным, а снижение тяги происходит только за счет уменьшения скорости истечения с_с.ф и соответственно удельной тяги Р_уд.ф, обусловленных уменьшением температуры .

Так как количество теплоты, сообщаемой воздуху в основной камере сгорания, где ее использование является более совершенным, в данном случае не изменяется, а количество теплоты, сообщаемой в форсажной камере, где внутренний КПД цикла ниже (вследствие меньших значений p_ф= ), уменьшается, то при таком дросселировании происходит значительное снижение С_уд.ф . Расчеты показывают, что при этом происходит (как видно из рис. 38.1, а) почти линейное уменьшение С_уд.ф при снижении Р_ф. Но уровень снижения С_уд.ф зависит при этом от скорости полета, становясь тем меньше, чем больше М_Н.

Включение форсажа, как видно из рис. 39.11, сопровождается скачкообразным увеличением тяги двигателя. Это нежелательный (с точки зрения пилотирования самолета) факт связан с невозможностью обеспечения устойчивой работы форсажной камеры сгорания при значительном обеднении состав горючей смеси в ней.