Совместная работа турбины и выходного сопла

У ТРД, как и у ГТД любой другой схемы, условием совместной работы турбины и выходного сопла является равенство расходов газа через минимальное сечение соплового аппарата (СА) ступени турбины и для критического сечения выходного сопла. . И ,

где - коэффициент расхода;

- площади горла СА и критического сечения сопла;

- относительная плотность тока.

Из этого уравнения следует, что

Считая процесс течения газа в турбине и выходном устройстве реальным (политропическим) с показателем политропы и учитывая, что

, получим или , тогда имеем , тогда из (4.2) окончательно подучим .

У современных двигателей практически на всех режимах имеет место критический перепад давлений на Ι СА в турбине и сверхкритический перепад в выходном устройстве. Это означает, что и ,

тогда , т.е. и .

Следует указать, что в многоступенчатых турбинах изменение происходит в основном за счет изменения перепада давлений в ее последней ступени. В остальных же ступенях турбины перепады давлений практически сохраняются неизменными, что обеспечивает постоянство . Следовательно, зависит только от соотношения проходных сечений выходного устройства и соплового аппарата турбины.

Выполнить регулируемый СА, являющийся самым теплонапряженным узлом, крайне сложно, поэтому обычно и .

Этим условием широко пользуются при доводке двигателя в целях согласования режимов компрессора и турбины.

Однако, для того чтобы определить рабочую точку на характеристике турбины, надо знать еще один параметр . Как будет показано дальше, он определяется из условий совместной работы компрессора и турбины. При параметр частоты вращения сохраняется практически постоянным. В таком случае режим работы турбины при всех режимах работы двигателя остается подобным. В тех же случаях, когда , а следовательно, и изменяются более существенно, определяют по характеристикам турбины (см.рис.4.1).

Рис.4.1. Характеристика турбины