ФОРСИРОВАНИЕ ТЯГИ ТРД

Форсирование тяги — это кратковременное уве­личение тяги данного двигателя по сравнению с расчетной (номинальной).

Повышение тяги необходимо при взлете и в воздушном бою, где нужно быстро догнать и атаковать противника или выйти из зоны огня зенитной артиллерии.

Известны следующие способы форсирования:

1. Повышение температуры газов перед турбиной.

2. Дополнительное сжигание топлива за турбиной.

3. Охлаждение воздуха, сжимаемого в компрессоре.

Рассмотрим эти способы.

Повышение температуры газов перед турбиной увеличивает работоспособность газов, как следствие, мощность, развиваемую турбиной.

Работа расширения 1 кг газов в турбине определяется по уравнению:

Из уравнения видно, что увеличение температуры газов перед турбиной Т₃ увеличивает работу расширения, совер­шаемую газом в турбине.

Увеличение мощности турбины увеличивает число оборо­тов турбины и компрессора и, как результат этого, увели­чивается секундный расход воздуха.

Увеличение температуры Т₃увеличивает температуру и перед реактивным насадком, что в свою очередь увеличи­вает скорость истечения газов.

Увеличение же секундного расхода воздуха и скорости истечения газов увеличивает тягу двигателя.

Надо, однако, сказать, что увеличение температуры газов перед турбиной ограничено жаропрочностью мате­риала лопаток (для имеющихся сплавов температура газов не должна превышать 875—900° С), а повышение числа обо­ротов сверх 4—8% от расчетных (номинальных) недопу­стимо из-за возможности обрыва лопаток турбины.

Наконец, повышение температуры Т₃ увеличивает удель­ный расход топлива.

Второй способ форсирования ТРД — это дополнитель­ное сжигание топлива между турбиной и реактивным насад­ком в форсажной камере.

Распиливание топлива производится специальными фор­сунками, устанавливаемыми в форсажной камере.

Для сжигания топлива используется кислород, содер­жащийся в газах, протекающих через турбину; при сжигании топлива увеличивается температура газов перед реак-тивным насадком, что повышает скорость истечения газов и, следовательно, тягу двигателя.

Преимущество форсажной камеры состоит в том, что она дает возможность кратковременно значительно увеличить тягу двигателя без увеличения температуры газов перед турбиной и без увеличения лобовой площади двигателя.

По мере роста скорости полета форсажные камеры становятся все более эффективным устройством для кратковре­менного увеличения тяги и широко применяются на совре­менных ТРД.

Недостатком форсажных камер является некоторое усложнение конструкции двигателя и увеличение его веса. При форсировании тяги указанным выше способом уве­личивается удельный расход топлива. Например, при увеличении температуры перед реактивным насадком на 70% удельный расход топлива увеличивается почти на 65%, а удельная тяга — только на 30%.

Влияние температуры при форсировании Т_ФОРС на удель­ный расход топлива и удельную тягу показано на рис. 40.

При неработающей форсажной камере ее детали создают дополнительное сопротивление течению газа в двигателе, что незначительно уменьшает тягу двигателя и ухудшает его экономичность по сравнению с двигателем без форсажной камеры.

Третий способ форсирования — это охлаждение воздуха, сжимаемого в компрессоре, охлаждающей жидкостью, впрыскиваемой в поток воздуха. Охлаждающие жидкости вода, спирт, их смеси, аммиак и т. д.— охлаждают воздух, отнимая от него тепло на свое испарение.

За счет охлаждения воздуха уменьшается работа сжатия, расходуемая на каждый килограмм воздуха, и понижается температура конца сжатия.

Рис. 40. Влияние температуры форсирования перед реактивным насадком на С_р и Р_УД

Так как количество сжимаемого воздуха остается постоян­ным (G_СЕК = пост.), то, затрачивая ту же мощность тур­бины, компрессор будет сжимать воздух до большего дав­ления.

Перепад давления, срабатываемый в турбине, остается постоянным; перепад же давления, срабатываемый вреак­тивном насадке, увеличивается, а это приводит к увеличе­нию скорости истечения газов и, следовательно, тяги дви­гателя.

Чаще всего для охлаждения воздуха, сжимаемого в компрессоре, в поток воздуха на всасывании впрыскивают воду.

Однако применение этого простого способа форсирования требует больших расходов воды.

ХАРАКТЕРИСТИКИ ТРД

Тяга, удельный расход топлива и другие параметры тур­бореактивного двигателя зависят от атмосферных условий, от скорости и высоты полета, а также от режима работы дви­гателя.

Изменение тяги и удельного расхода двигателя в зависимости от числа оборотов называется характеристикой ТРД по числу оборотов, в зависимости от высоты полета — высотной характеристикой и от скорости полета — скоростной характеристикой.