РЕИМУЩЕСТВА И НЕДОСТАТКИ ОСЕВЫХ И ЦЕНТРОБЕЖНЫХ КОМПРЕССОРОВ

Современные ТРД с осевым компрессором имеют лучшую экономичность, чем двигатели с центробежными компрес­сорами.

Уменьшение удельного расхода топлива в двигателях с осевыми компрессорами объясняется тем, что осевой ком­прессор дает высокую степень сжатия воздуха и имеет более высокий коэффициент полезного действия, чем центробежный компрессор.

Двигатели с осевыми компрессорами имеют меньший удельный вес, чем двигатели с центробежными компрессо­рами.

Это объясняется большим расходом воздуха через еди­ницу площади поперечного сечения. Площадь для прохода воздуха у осевого компрессора составляет 70 - 80% от пло­щади поперечного сечения, а у центробежного компрессора только около 30%.

Кроме этого, воздух, входящий в осевой компрессор, имеет большие скорости движения - до 200 м/сек вместо 120 - 140 м/сек у центробежного компрессора, что также уве­личивает секундный расход воздуха через компрессор.

Недостатками осевого компрессора по сравнению с цен­тробежным являются:

— большая склонность к неустойчивой работе, что усложняет эксплуатацию ТРД с осевыми компрессорами:

— большая возможность вибрации (колебания) лопаток:

— возможность поломки лопаток, изготавливаемых из алюминиевых сплавов, пр.и попадании в нагнетатель песка, снега, льда;

— большая сложность осевого компрессора в производ­стве;

— больший вес;

— меньшая боевая живучесть; попадание осколка сна­ряда выводит осевой компрессор из строя.

ПРОЦЕСС СГОРАНИЯ

ПОНЯТИЕ О СГОРАНИИ

Тепловая энергия выделяется в результате реакции горе­ния (сгорания) топлива, т. е. соединения топлива с кисло­родом воздуха. Реакция сгорания топлива протекает между парами топлива и кислородом воздуха. Топливо, прежде чем сгореть, должно перейти в газообразное состояние - испа­риться, хотя происходит горение и с поверхности капелек топлива.

В турбореактивном двигателе сгорание топлива происхо­дит в камерах сгорания в потоке сжатого и нагретого воздуха, подаваемого компрессором. Обычно топливо состоит из жид­ких углеводородов, т. е. из соединений углерода и водорода.

Рассмотрим сгорание водорода. Реакция сгорания водо­рода протекает так:

2Н₂ + О₂ = 2Н₂О

Но такое протекание реакции маловероятно, так как должны одновременно встретиться, столкнуться три моле­кулы.

Более вероятно, что под действием постороннего источ­ника энергии (электрическая искра, факел пламени, луч света) молекула водорода распадается на два активных атома, которые и вступают в реакцию. Будем обозначать активные атомы + сверху. Тогда цепь реакции сгорания можно представить так, как изображено на рис. 21.

Активный атом водорода Н⁺, обладающий избыткам энергии, сталкивается с молекулой кислорода О₂. В результате образуются: активная группа ОН⁺ и активный атом кисло­рода О⁺.

Группа ОН⁺ при встрече с молекулой водорода Н₂ обра­зует молекулу воды и активный атом водорода Н⁺.

Активный атом кислорода О⁺ встречается с молекулой водорода, образует еще одну активную группу ОН⁺ и активный атом водорода Н⁺.

Рис. 21. Схема цепной реакции горения водорода

Получается цепь реакции, идущая или до конца, пока не сгорят все молекулы топлива, или до обрыва цепи.

Обрыв цепи - это столкновение активного атома с инерт­ной молекулой азота или встреча (удар) со стенкой камеры сгорания.

Реакция сгорания обязательно начинается от посторон­него источника энергии. Горючую смесь надо поджечь. Этим посторонним источником энергии в турбореактивном двига­теле является мощная электрическая искра. В дальнейшем смесь топлива с воздухом воспламеняется от факела пла­мени.

При низких температурах реакция окисления идет медленно - много тепла уходит в окружающую среду и мало на активацию молекул.

С ростом температуры и давления реакция окисления протекает очень быстро с большим выделением тепла и рез­ким повышением температуры.

Реакция сгорания сопровождается бурным выделением тепла, процесс сгорания становится видимым - молекулы продуктов сгорания излучают световые и тепловые лучи. При сгорании изменяются параметры газа - резко повышается его температура, увеличивается удельный объем (газ расши­ряется), изменяется скорость движения.

Сгорание топлива может быть полное и неполное.

При полном сгорании выделяется наибольшее количество тепла и получаются такие продукты сгорании, который неспособны к дальнейшему соединению с кисло­родом.

При полном сгорании углерода (С) образуется углекислый газ:

С + О₂ = СО₂

Углекислый газ не горит, горение не поддерживает. При сгорании водорода образуются пары воды, которые, как известно, горение не поддерживают.

При неполном сгорании топлива выделяется не все тепло топлива, и образуются продукты сгорания, способ­ные к дальнейшему соединению с кислородом, - они могут еще гореть и выделять тепло, но часто они пропадают без использования.

При неполном сгорании углерода образуется окись угле­рода:

2С + О₂ = 2СО

Окись углерода или угарный газ способен гореть (соеди­няться с кислородом), при этом будет выделяться тепло и образовываться углекислый газ. Неполное сгорание указы­вает, что в двигателе топливо используется не полностью.