В. Двигатель работает в полете

Когда скорость полета с₀ больше скорости подхода воз­духа к компрессору с₁, то будет происходить поджатие воз­духа за счет скоростного напора еще до входа воздуха в ком­прессор - до сечения 1-1 (рис. 2).

Рис.2 Изменение параметров воздуха при работе двигателя в полете.

Воздушный поток набегает на воздухозаборник. Струйки воздуха располагаются так, что часть их входит в воз­духозаборник, а часть расходится и обтекает его сна­ружи.

Струйки воздуха, входящие в воздухозаборник, обра­зуют поток, который начинается перед двигателем и, посте­пенно расширяясь, входит в заборник. Воздух движется по каналу, образованному струйками, обтекающими воздухо­заборник.

Скорость воздуха на участке 0 - 1 падает, а давление и температура возрастают.

Температуравоздуха перед входом в компрессор будет больше, чем температура окружающего воздуха. Из урав­нения энергии движущегося потока воздуха получим:

Так как с₀ во время полета больше с₁, то дробь имеет поло­жительную величину, которую надо прибавить к Т₀.

Давление воздуха на входе в компрессор будет больше, чем давление окружающего воздуха за счет использования скоростного напора. Это видно из уравнения:

Например, при скорости полета 1000 км/час с_а = 278 м/сек и при скорости входа воздуха в компрессор с₁ = 150 м/сек давление воздуха на входе в компрессор будет Р₁ = 1,13 кг/см², атемпература достигнет 42⁰ С.

Рис. 3. Зависимость степени сжатия от скорости полета

Чем больше скорость полета с₀,, тем больше скоростной напор, а следовательно, давление воздуха, подходящего к компрессору.

Таким образом, в полете воздух сжимается еще до ком­прессора.

Повышение дарения за счет скоростного напора назы­вается скоростной степенью сжатия и обозна­чается ε_СКОР.

При повышении температуры воздуха, входящего в Ком­прессор, степень сжатия компрессора уменьшается. Если мы изобразим графически изменение степени сжатия компресcopa, степени сжатия двигателя и скоростной степени сжатия в зависимости от увеличения скорости полета, то получим график, изображенный на рис. 3.

Скоростная степень сжатия ε_СКОР с увеличением скорости полета растет за счет увеличения скоростного на­пора, а степень сжатия компрессора ε_КОМП падает за счет подогрева воздуха. В итоге степень сжатия двигателя, равная ε_ДВИГ= ε_СКОР× ε_КОМП, будет расти и при увеличении скорости полета до 1200 км/час увеличится на 30 – 40 % по сравнению со степенью сжатия двигателя, которую он имел при работе на месте (когда с₀ = 0).

ОСЕВОЙ КОМПРЕССОР

Осевой компрессор — лопаточная машина, которая засасывает воздух из атмосферы, сжимает его и принудительно подает (нагнетает) в камеры сгорания. Он состоит из двух элементов: неподвижного корпуса, где крепятся спрямляющие лопатки, и вращающегося ротора, несущего рабочие лопатки (рис. 4).

Рис. 4. Ротор и корпус 11-ти ступенчатого осевого компрессора

Сочетание одного ряда подвижных рабочих лопаток и одного ряда неподвижных спрямляющих лопаток назы­вается ступенью осевого компрессора.

Воздух всасывается в осевой компрессор через кольцевую щель, образуемую корпусом и ротором, ипри сжатии движется параллельно оси вращения ротора, потому компрессор и называется осевым.

Процесс сжатия воздуха в осевом компрессоре состоит из ряда последовательных процессов сжатия его в каждой ступени.

Рис. 5. Сжатие воздуха в осевом компрессоре

Воздух, сжатый в первой ступени, перегоняется во вто­рую ступень, где сжимается, перегоняется в третью ступень и сжимается и т. д., пока не пройдет сжатие во всех сту­пенях компрессора. Высота лопаток ступеней 2, 3, 4, 5 и т. д. уменьшается, так как удельный объем воздухавслед­ствие сжатия его уменьшается.

В каждой ступени воздух сжимается незначительно поэтому для получения давления воздуха на выходе из ком­прессора порядка 5 - 7 кг/см² осевые компрессоры современ­ных ТРД имеют 8 - 12 ступеней.

Схематически повышение давления воздуха в осевом компрессоре показано на рис.5.

В осевом компрессоре каждая ступень имеет свою сте­пень сжатия (для разных ступеней она может быть численно различной). Степень сжатия ступени - это отношение дав­ления воздуха за ступенью к давлению воздуха до ступени:

Где Р_ЗА – давление воздуха за ступенью компрессора, Р_ДО – давление воздуха до ступени компрессора.

Численно ε_СТУП = 1,20 - 1,35 (для тех ступеней, где скорость движения воздуха не превышает скорости звука). Степень сжатия осевого компрессора - это отношение (давления воздуха, выходящего из последней ступени ком­прессора, к давлению воздуха, входящего в первую ступень компрессора.

Для выполненных осевых компрессоров степень сжатия равна 6,2 - 8.

Познакомимся с принципом работы ступени осевого ком­прессора.

Каждая ступень осевого компрессора состоит из вращаю­щегося рабочего колеса и неподвижного спрямляющего аппарата.

Иногда перед первой ступенью современных осевых ком­прессоров устанавливается еще один ряд лопаток - входной направляющий аппарат или входное устройство.

Работа каждого из этих устройств в процессе сжатия воздуха различна, поэтому рассмотрим ее раздельно.