|
|
Главная » 2010 » Февраль » 22 » ОСНОВНЫЕ ТИПЫ И ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ ВРД
02:05 ОСНОВНЫЕ ТИПЫ И ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ ВРД |
Наиболее простым типом газотурбинного двигателя прямой реакции является турбореактивный (ТРД). Двигатель состоит из воздухозаборника, компрессора, камеры сгорания, турбины и реактивного сопла. Характерными являются сечения:
1) струи невозмущенного потока перед входом в двигатель (Н);
2) за воздухозаборником (В);
3) за компрессором (К);
4) за камерой сгорания (Г);
5) за турбиной (Т);
6) на срезе сопла (С).
При полете со скоростью Vn набегающая струя воздуха частично сжимается в воздухозаборнике. В результате уменьшения кинетической энергии воздуха происходит его динамическое сжатие (точка В). Дальнейшее сжатие воздуха происходит в компрессоре (точка К). При больших сверхзвуковых скоростях динамическое сжатие так возрастает, что может составлять существенную долю всего повышения давления в двигателе. Так, например, у самолета Ту-144 уже при скорости Vn = 2200 км/ч повышение давления воздуха в воздухозаборнике равно девяти и такова же степень повышения давления в компрессоре. При больших Vu повышение давления в воздухозаборнике становится большим, чем в компрессоре.
Из компрессора воздух поступает в камеру сгорания 3, где в него впрыскивается горючее (как правило, авиационный керосин), и затем происходит сгорание топливовоздушной смеси, в процессе которого температура продуктов сгорания повышается до величины, допускаемой жаропрочностью горячей части двигателя (точка Г). В турбине 4 часть потенциальной энергии газов преобразуется в механическую работу на валу, передаваемую компрессору 2. Степень понижения давления газа в турбине, необходимая для получения работы на валу, равной работе, затрачиваемой на сжатие воздуха в компрессоре, преодоление трения в подшипниках и привод вспомогательных агрегатов, всегда меньше, чем степень повышения давления в компрессоре, из-за возрастания работоспособности продуктов сгорания в связи с их высокой температурой. Перед реактивным соплом, следовательно, избыточное давление всегда больше давления в воздухозаборнике, перед компрессором а температура перед соплом всегда выше температуры торможения набегающего потока. Поэтому скорость истечения продуктов сгорания из реактивного сопла ТРД больше скорости полета, что и обусловливает появление реактивной тяги двигателя.
Турбореактивный двигатель с форсажной камерой (ТРДФ) отличается от рассмотренного выше ТРД наличием форсажной камеры 5 между турбиной 4 и реактивным соплом 6. В эту камеру подается дополнительное количество топлива через специальные форсунки. Процесс горения организуется и стабилизируется с помощью фронтового устройства, обеспечивающего перемешивание испаренного топлива и основного потока, содержащего некоторое количество кислорода, не использованного при сгорании топлива в основной камере 3. Повышение температуры, связанное с подводом тепла в форсажной камере, увеличивает располагаемую энергию продуктов сгорания и, следовательно, скорость истечения из реактивного сопла. Соответственно возрастает, и реактивная тяга. ТРДФ обычно предназначается для сверхзвуковых скоростей полета и поэтому оборудуется сверхзвуковым воздухозаборником /. В связи с тем, что при больших скоростях полета степень расширения в реактивном сопле ТРДФ получается больше критической, оно выполняется в виде сопла Лаваля, т. е. с расширяющейся частью после критического сечения.
Находят применение двухконтурные двигатели с форсажными камерами (ТРДДФ).
Большое распространение в авиации получили турбовинтовые двигатели (ТВД) и их разновидность — турбовальные двигатели для вертолетов. Принципиальная схема и рабочий процесс ТВД, как и у ТРДД без форсажной камеры (см. рис. 1.3). Различие заключается лишь в том, что в ТРДД избыточная мощность турбины затрачивается на привод вентилятора, сжимающего воздух во внешнем контуре, а в ТВД — на привод винта (через редуктор). И винт, и внешний контур выполняют по существу одну и ту же функцию — ускорения дополнительной массы воздуха и получения в результате этого дополнительной силы тяги.
Как было сказано выше, при больших сверхзвуковых скоростях полета повышение давления за счет динамического сжатия воздуха может быть достаточно большим. Поэтому можно создавать воздушно-реактивные двигатели для больших скоростей полета без использования компрессора и турбины. Такие двигатели получили название прямоточных Двигателей (ПВРД). Схема ПВРД для сверхзвуковых скоростей полета (СПВРД) показана на рис. 1.5. Здесь сжатие набегающего потока осуществляется в воздухозаборнике, после которого воздух с дозвуковой скоростью поступает в камеру сгорания 2. Процесс сгорания заканчивается перед реактивным соплом типа сопла Лаваля.
При очень больших скоростях полета, превышающих Мп = 7 ... 8, сжатие воздуха в воздухозаборнике ПВРД целесообразно производить не до дозвуковой, а до умеренной сверхзвуковой скорости, так как в этом случае уменьшаются потери полного давления в воздухозаборнике и эффективность рабочего процесса повышается. Такой двигатель называется сверхзвуковым прямоточным ВРД (ГПВРД). Снижение давления и температуры на входе в камеру сгорания ГПВРД при сжатии воздуха до сверхзвуковой скорости оказывается целесообразным и по другим соображениям, в том числе из-за облегчения условий работы основных узлов двигателя. В то же время возникают значительные трудности с организацией процесса сгорания в сверхзвуковом потоке вследствие малого времени пребывания топливовоздушной смеси в камере сгорания и ряда других особенностей высокоскоростных течений.
|
|
Категория: Другое |
Просмотров: 1981 |
Добавил: Serg
| Рейтинг: 0.0/0 |
Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи. [ Регистрация | Вход ] |
|
|
