Газовые циклы реактивных двигателей и газотурбинных установок
Недостатки поршневых двигателей внутреннего сгорания: ограниченная мощность из-за периодичности их действия и невозможность полного адиабатного расширения ТРТ до давления окружающей среды, не позволили их использовать при больших скоростях полета. Поэтому при больших дозвуковых и при сверхзвуковых скоростях полета на летательных аппаратах устанавливаются различные типы реактивных двигателей.
Реактивные двигатели и газотурбинные установки обладают тем преимуществом по сравнению с поршневыми ДВС, что это двигатели непрерывного действия и могут реализовать любые потребные мощности. Кроме того, реактивные двигатели и газотурбинные установки позволяют осуществить более экономичные термодинамические циклы полного расширения ТРТ до давления окружающей среды.
Цикл Брайтона
Цикл Брайтона – это прямой газовый изобарный цикл полного расширения, состоящий из двух адиабатных и двух изобарных процессов:
Рисунок 18. – Цикл Брайтона – прямой газовый изобарный цикл полного расширения
где ac – адиабатное сжатие в диффузоре и компрессоре реактивного двигателя (ТРД);
cz – изобарный подвод теплоты q1 (в камеру сгорания ТРД);
zb – адиабатное расширение продуктов сгорания на турбине и в реактивном сопле двигателя;
ba – изобарный охлаждение выпускных газов в окружающей среде.
Совокупность этих процессов образует цикл с положительной результирующей работой .
Основные характеристики (параметры) цикла:
- степень сжатия , или степень повышения давления в процессе сжатия ;
- степень предварительного изобарного расширения ТРТ . Тогда термический кпд цикла Брайтона будет равен:
.
С ростом степени сжатия (или степени повышения давления П) термический кпд цикла Брайтона возрастает за счет более глубокого расширения газа, т.к. снижается температура Тb и теплота q2, отданная холодильнику. Результирующая работа цикла Брайтона больше работы цикла неполного расширения (цикла Дизеля) на величину при одинаковых степенях сжатия ТРТ и подведенной теплоты q1, что позволяет осуществить более экономичный термодинамический цикл полного расширения.
Цикл Гемфри
Цикл Гемфри – это прямой газовый изохорный цикл полного расширения. Этот цикл был реализован в пульсирующем прямоточном воздушно-реактивном двигателе, установленном на немецкой крылатой ракете Фау-1. В p-v и T-s координатах этот цикл представлен на следующих рисунках:
Рисунок 19. – Цикл Гемфри –прямой газовый изохорный цикл полного расширения
где ac –сжатие воздуха по адиабате в диффузоре или компрессоре; cz –подвод теплоты q1 по изохоре; zb – адиабатное расширение продуктов сгорания на турбине или в реактивном сопле; ba – изобарное охлаждение выхлопных газов в окружающей среде.
Основные характеристики (параметры) цикла:
- степень сжатия , или степень повышения давления в процессе сжатия П=рс/ра;
- степень повышения давления в процессе подвода теплоты q1 по изохоре .
Термический кпд цикла Гемфри равен:
.
Таким образом, термический кпд цикла Гемфри является прямой функцией степени сжатия (или П) и степени повышения давления в процессе подвода теплоты q1 по изохоре .
Дата добавления: 2021-07-22; просмотров: 449;