ИЗМЕНЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ РАБОЧЕГО ПРОЦЕССА ПРИ ПРИЕМИСТОСТИ И СБРОСЕ ГАЗА В ДВУХВАЛЬНЫХ ТРД

В двухвальном ТРД (двухвальном газогенераторе), как уже отмечалось в главе 15, можно выделить компрессор высокого давления, турбину высокого давления, образующие ротор высокого давления (РВД), и расположенную между ними камеру сгорания. Вместе они образуют турбокомпрессор высокого давления (ТКВД)(в учебнике он назван газогенератором высокого давления ). Он содержит те же элементы, что и одновальный ГГ. Поэтому протекание в нем процессов на неустановившихся режимах работы, изменение положения рабочей линии на характеристике КВД при приемистости и сбросе газа по существу ничем не отличаются от рассмотренных выше.

Но при этом важно отметить, что, поскольку именно ТКВД является источником энергии, полученной в результате сжигания топлива и используемой в двигателе как на установившихся, так и на переходных режимах, его способность быстро увеличивать частоту вращения (и соответственно и мощность всех каскадов турбины) в значительной степени определяет приемистость всего двигателя.

Рис.45.1

Раскрутка роторов (назовем их РВД и РНД) в двухвальном ТРД (двухвальном ГГ) осу­ществляется не синхронно.Более быстро раскручивается ротор РВД, так как:

– он имеет меньший момент инерции (поскольку при примерно равном числе ступеней длина лопаток и толщина дисков у КВД значительно меньше, чем у КНД);

– он имеет более высокую отно­сительную частоту вращения ибо, как вы знаете, на установившихся режимах в результате «затяжеления» ступеней КНД при снижении приведенной частоты вращения скольжение роторов растет, как показано на рис. 45.1 линией 1. В результате на режиме малого газа относительная частота вращения у РВД оказывается существенно больше, чем у РНД.

Поэтому в результате более быстрой раскрутки РВД скольжение роторов при приемистости оказывается большим, чем на установившихся режимах (кривая 2 на рис. 45.1).

Рис .45.2

При сбросе газа, наоборот, частота вращения РВД вследствие меньшего момента инерции снижается быстрее, чем частота вращения РНД, и соответственно скольжение оказывается меньше, чем на установившихся режимах (кривая 3 на рис. 45.1).

В результате рабочая линия на характеристике КНД на режимах приемистости смещается совсем не так, как у КВД. Раскру­чивающийся более быстро КВД «просасывает» в ускоренном темпе поток воздуха, проходящи й через КНД. В результате в процессе приемистости ра­бочая линия на характеристике КНД располагается правее линии установившихся режимов (кроме начального момента раскрутки, когда роторы еще сохраняют ис­ходное значение скольжения, при­сущее установившимся режимам, а подача топлива уже увеличена), как показано на рис. 45.2. (кривая 1 – установившиеся режимы, кривая 2 – приемистость). Чем ин­тенсивнее осуществляется процесс приемистости, тем значительнее рабочая линия на ха­рактеристике КВД приближается, а на характеристике КНД удаляется от границ их устойчивых режимов работы. Поэтому фактора­ми, ограничивающими время приемистости, являются запас ус­тойчивости КВД и предельно допустимоая температура . Запас устойчивости КНД в дан­ном случае никак не лимитирует t_п.

Следует отметить, что при одинаковых с одновальным ГГ значениях у двухвального ГГ расчетное значение намного ниже . По этой причине рабочая ли­ния на характеристике КВД (для установившихся режимов), как вы знаете, удаляется от границы устойчивых режимов при снижении . Вследствие этого КВД при пониженных имеет значительные запасы устойчивости, которые могут быть ис­пользованы в процессе раскрутки роторов для увеличения избытков топлива вплоть до выхода на ограничение по . Это совместно с другими отмеченными выше факторами приводит к тому, что время приемистости ТРД с двухвальным ГГ обычно оказывается заметно меньше, чем у ТРД с одновальным ГГ, имеющим аналогичные расчетные параметры.

При сбросе газа КВД (вследствие быстрого снижения частоты вращения и соответственно расхода воздуха через него) оказывает дрос­селирующее воздействие па поток воздуха, протекающий через КНД, и поэтому линия сброса газа на характеристика КНД отклоняется от рабочей линии установив­шегося режима в сторону границы устойчивых режимов работы КНД, см кривую 3 на рис. 45.2.

В связи с таким характером протекания линии сброса газа воз­никает область режимов, где становится опасным быстрый сброс газа и применение «встречной приемистости». При резком сбросе газа, а также при «встречной приемистости» (см. кривую 4 на рис. 45.2) может произойти потеря устойчивости КНД.

Все сказанное выше о процессах приемистости и сброса газа в одновальных и двухвальных ТРД и ТРДФ соответственно с одновальным и двухвальным ГГ полностью относится и к одноконтурным ГТД других схем с такими ГГ, т.е. к ТВД, ТВВД и ТВаД.

У ТВД с общей турбиной (в которых нельзя выделить ГГ) снижение режима работы двигателя происходит, как уже отмечалось, за счет уменьшения шага винта при сохранении постоянной частоты вращения (кроме некоторого снижения частоты вращения при переходе к земному малому газу после установки лопастей ВИШ на упор минимального шага). Поэтому подача топлива при приемистости ограничивается в таких ГТД только темпом поворота лопастей ВИШ (чтобы не было заброса частоты вращения вала двигателя).