ВХОД ВОЗДУХА В ДВИГАТЕЛЬ
Процесс сжатия воздуха
Для работы турбореактивного двигателя необходима непрерывная подача сжатого воздуха в камеры сгорания. Сжатие воздуха в этих типах двигателей происходит в специальных лопаточных машинах — компрессорах.
Лопаточными машинами компрессоры называются потому, что рабочими элементами в них являются лопатки. Компрессор турбореактивного двигателя приводится во вращение газовой турбиной.
При сжатии воздуха температура его повышается на 100—200° С.
В сжатом и подогретом воздухе топливо хорошо испаряется, быстро и полностью сгорает.
На современных турбореактивных двигателях применяются два типа компрессоров: центробежные и осевые. Каждый из них имеет свои преимущества и недостатки.
СТЕПЕНЬ СЖАТИЯ
Главной величиной, характеризующей компрессор турбореактивного двигателя, является степень повышения давления воздуха в компрессоре, называемая еще степенью сжатия; обозначают ее греческой буквой “эпсилон” - ε.
Степень сжатия компрессора - это отношение давления воздуха на выходе из компрессора к давлению воздуха на входе в него:
Где Р2 – давление на выходе компрессора, Р1 – давление на входе компрессора.
Степень сжатии — величина безразмерная, она показывает, во сколько раз повышается давление воздуха в компрессоре по сравнению с давлением воздуха перед ним.
Если взять отношение давления воздуха за компрессором к давлению воздуха, окружающего двигатель, то получим степень сжатия двигателя:
Где Р0 – давление атмосферного воздуха.
Чтобы представить себе разницу между этими двумя величинами, подсчитаем их для следующих условий: - скорость полета с0 = 0; давление окружающего воздуха РО = 1,033 кг/см2; давление перед компрессором Р1 = 0,92 кг/см2; давление за компрессором Р2 = 4,35 кг/см2. Тогда:
Как видно, εДВИГ меньше εКОМП.
Для современных ТРД величина степени сжатия компрессора лежит в пределах от 4,2 до 7,1 (иногда 8).
Степень сжатия двигателя зависит от скорости вращения колеса (ротора) компрессора, от высоты полета (от температуры окружающего воздуха) и от скорости полета.
С увеличением скорости вращения колеса компрессора степень сжатия компрессора увеличивается.
В осевом компрессоре с увеличением числа его оборотов окружная скорость движения лопаток растет. Вследствие этого увеличиваются силы, сжимающие воздух, и, следовательно, давление воздуха, выходящего из компрессора.
Так как давление воздуха на входе в компрессор остается постоянным (оно не зависит от скорости вращения колеса компрессора), то степень сжатия компрессора увеличивается.
В центробежном компрессоре с увеличением числа его оборотов растет окружная скорость колеса компрессора. Вследствие этого увеличиваются центробежные силы, сжимающие воздух, и, следовательно, давление воздуха, выходящего из компрессора. В результате степень сжатия компрессора увеличивается.
ВХОД ВОЗДУХА В ДВИГАТЕЛЬ
Имея общее представление о работе турбореактивного двигателя и процессах, которые происходят в воздушно-газовом потоке, протекающей через двигатель, рассмотрим теперь более подробно работу отдельных элементов ТРД и процессы, происходящие в них.
Воздухоподводящие или входные каналы служат для подвода воздуха к компрессору с возможно меньшими потерями.
Входной канал является частью конструкции самолета или образуется обводами капотов двигателя и самого двигателя.
Изменение параметров воздуха во входном канале будет различно в зависимости от условий работы двигателя: на месте или в полете.
Поэтому рассмотрим отдельно эти два случая.
А. Двигатель работает на месте (скорость полета с0 = 0)
При работе двигателя на месте компрессор засасывает воздух из окружающей атмосферы. Скорость воздушного потока при подходе к двигателю возрастает от нуля у невозмущенного воздуха впереди двигателя (сечение 0-0) до скорости с1 на входе в компрессор (сечение 1-1, рис. 1).
Для различных турбореактивных двигателей величина скорости с1 лежит в пределах от 70 до 180 м/сек.
Как показывает опыт, температура и давление воздуха во входном канале падают.
Чтобы понять, почему это происходит, напишем уравнение энергии движущегося потока воздуха для сечений 0-0 и 1-1
Где k – показатель адиабаты, R – газовая постоянная, g – ускорение свободного падения.
Так как двигатель работает на месте (неподвижен), то скорость с0 = 0. В этом случае уравнение энергии будет:
Подставив в последнее уравнение численное значение k, g, R, определим температуру Т1.. Она будет равна:
Из уравнения видно, что температура воздуха на входе в компрессор Т1 должна быть ниже, чем температура окружающего воздуха Т0. Для существующих ТРД это падение температуры составляет 8—10°. Разделив все члены этого уравнения на Т0, получим:
Рис.1 Изменение параметров воздуха при работе двигателя на месте.
Заменим отношение температур отношением давлений (считая процесс адиабатическим) и определим давление воздуха на входе в компрессор:
Так как с1 = 70-180 м/сек, то численная величина квадратной скобки будет меньше единицы. Следовательно, давление на входе в компрессор Р1будет меньше давления окружающего воздуха Р0.Для выполненных ТРД падение давления во входном канале составляет 0,1-0,16 кг/смг.
Дата добавления: 2016-06-09; просмотров: 2626;