Влияние температуры и давления на аэродинамические характеристики воздушных судов, тягу двигателей и расход топлива
Основные аэродинамические характеристики воздушных судов были рассмотрены выше, причем с точки зрения аэродинамики, а не метеорологии. Сейчас рассмотрим эту проблему с другой стороны.
Наибольшая сила тяги, которую может развить двигатель на данной высоте при максимальном режиме его работы, называется располагаемой тягой и обозначается Рр.
Располагаемая тяга турбореактивных двигателей (ТРД) в значительной мере определяется давлением и температурой воздуха на высоте полета. Эта зависимость следует из принципа работы двигателя, схема которого представлена на рис. 6.3.
Рис.6.3.Принципиальная схема турбореактивного авиационного двигателя:
1 – корпус; 2 – воздухозаборник; 3 – компрессор; 4 – камера сгорания;
3 – сопловый аппарат; 6 – турбина; 7 – реактивное сопло.
Атмосферный воздух, поступающий в ТРД при полете самолета со скоростьюV, сжимается в воздухозаборнике и далее в турбокомпрессоре. Сжатый, а следовательно, и нагретый воздух подается в камеру сгорания, в которую поступает топливо. Образовавшиеся при сгорании топлива газы вращают турбину и через реактивное сопло вытекают наружу. Скорость истечения газов С значительно превышает скорость полета самолета V, за счет чего и возникает реактивная тяга. Таким образом, в двигателе происходит изменение количества движения газов.
Из механики, на основании третьего закона Ньютона, известно, что импульс силы равен изменению количества движения, т.е. в общем случае можно записать:
Рр dt= d(mV) = m dV + V dm, (6.9)
Примем dt=1с. В окончательном виде получим
Рр = G рвоз (C - V)/g, (6.11)
Из последнего выражения видно, что тяга двигателя зависит от массы воздуха, проходящей через него в единицу времени, а следовательно, от температуры и давления. При полете на постоянной высоте тяга двигателя зависит только от температуры.
Говоря о расходе топлива, следует иметь в виду, что в авиации чаще всего используются два понятия о расходе топлива: часовой и километровый.
Часовой расход топлива (сh) показывает, сколько топлива расходует воздушное судно за час полета. Часовой расход зависит только от температуры воздуха, его плотности и скорости полета (оборотов двигателя). Измеряется часовой расход в кг/ч и в среднем составляет для самолета Ту-154 примерно 7000 кг/ч, для Ту-134 - 3500 кг/ч и для Ил-62 или Ил-86 - 9000-10 000 кг/ч.
Километровый расход топлива (ск) показывает, какое количество топлива необходимо воздушному судну для того, чтобы пролететь 1 км. Измеряется километровый расход топлива в кг/км и зависит не только от температуры, плотности воздуха и скорости полета, но и от скорости и направления ветра и направления полета. Если учесть, что скорость самолетов равна 800-900 км/ч, то километровый расход топлива составляет для них 5-10 кг/км.
Часовой и километровый расходы топлива связаны между собой соотношением
сh = ск V, (6 .12)
где V- скорость полета.
Из теории подобия можно получить зависимость фактического часового расхода топлива (сh, ф) от фактической температуры воздуха на высоте полета (Тф). Эта зависимость выглядит следующим образом:
сh, ф = сh, са √ Тф /Тса. (6 .13)
Из последнего выражения видно, что при переходе от зимы к лету, в отличие от автомобильного транспорта, часовой расход топлива на воздушном транспорте увеличивается, и это увеличение составляет 5-6 %.
Кроме часового и километрового расходов топлива» иногда в авиации используется такое понятие, как удельный расход топлива (ср), который показывает, какое количество топлива необходимо для создания 1 кг тяги. Измеряется удельный расход в [кг топлива/кг тяги], и для наших магистральных самолетов онравен ср = 0,4 - 0,6.
Дата добавления: 2020-12-11; просмотров: 799;