1.6. Дроссельные, высотные и скоростные характеристики трдд

Характеристиками ТРДД принято называть зависимость тяги и удельного расхода топлива от режима работы двигателя, высоты и скорости полета.

Дроссельными характеристиками ТРДД называют зависимости тяги Я и удельного расхода С_уд топлива от частоты вращения ротора двигателя я_вд (рис. 1.7) при постоянной скорости и высоте полета и принятой программе регулирования. В двухвальном ТРДД в качестве параметра, определяющего ре­жим работы двигателя, может быть принята частота вращения ротора высокого давления л_вд.

Дроссельную характеристику иногда называют стендовой в связи с тем, что во многих случаях ее получают при работе двигателя на стенде, т. е. при условиях Н = 0; V„ = 0.

Как следует из рис. 1.7, с повышением частоты вращения происходит увеличение тяги ТРДД вследствие увеличения расхода топлива и соответственно температуры газов перед турбиной, скорости истечения из реактивного сопла, а также из-за увеличения расхода воздуха через двигатель.

Из рисунка видно, что при увеличении частоты вращения п_вд удельный расход топлива вначале резко снижается, достигает своего минимального значения, а затем наблюдается его плавное увеличение. Такой характер изменения С_уд объясняется следующим. При увеличении частоты вращения л_вд проис­ходит увеличение степени повышения полного давления в компрессоре Як£, в то время как температура перед турбиной 7"* вначале несколько снижается, а затем происходит ее увеличение. Увеличение л*_кт приводит к уменьшению количества топлива, приходящегося на 1 кг проходящего через двигатель воздуха, т. е. к уменьшению q_r, поэтому при режимах, характеризующихся низкими частотами вращения, увеличение последних приводит к интенсивному снижению С_уд. Этому способствует повышение КПД компрессора и турбины, а также некоторое уменьшение вначале Г*, вызывающее замедленное увели­чение удельной тяги Я_уд при увеличении л_вд.

Далее, при увеличении га_вд снижение С_уд постепенно замедляется, что. вызвано повышением Г*; при определенной частоте вращения С_уд достигает своего минимального значения, а затем происходит его некоторое увеличение. Это увеличение связано с тем, что при повышенных частотах вращения, близких к максимальной, повышение температуры перед турбиной Т*_г сказывается на величине С_уд в в большей степени, чем увеличение л*₂.

Высотными характеристиками ТРДД называют зависимости тяги и удельного расхода топлива от высоты полета (рис. 1.8) при постоянной скорости полета и принятой программе регулирования. Вы­сотные характеристики могут быть получены расчетным и экспериментальным путем.

Как следует из приведенного графика, с увеличением высоты полета (до Я= 11 км) тяга и удель­ный расход топлива уменьшаются.

Уменьшение Р при увеличении высоты полета объясняется следующим образом. При увеличении высоты полета плотность и температура окружающего воздуха уменьшаются, при этом увеличивается степень повышения давления в компрессорах, вследствие чего происходит возрастание удельной тяги двигателя. Однако вследствие уменьшения давления и плотности окружающего воздуха при увеличении высоты полета значительно снижается расход воздуха через двигатель, что и приводит к уменьшению тяги двигателя при подъеме на высоту.

При подъеме на высоту более 11 км тяга двигателя снижается пропорционально уменьшению плотности окружающего воздуха, так как плотность окружающего воздуха уменьшается, а температура практически остается постоянной.

Снижение удельного расхода топлива при увеличении высоты до 11 км объясняется характером изменения плотности воздуха, определяемой его температурой.

В отдельных случаях, ри полетах с небольшими скоростями, вследствие увеличения гидравли­ческих потерь в проточной части и снижения КПД компрессора на больших высотах кривая изменения Суд может иметь минимум, т. е. удельный расход топлива при увеличении высоты сначала снижается, достигает минимального значения, а затем незначительно повышается. При высоте полета более 11 км удельный расход топлива остается без изменений вследствие постоянства температуры окружающего воздуха.

Скоростными характеристиками ТРДД называют зависимости тяги и удельного расхода топлива при постоянной высоте и заданной программе регулирования от скорости полета (рис. 1.9). Скоростные характеристики, так же как и высотные, могут быть получены как расчетным, так и экспериментальным путем при летных испытаниях.

Уменьшение тяги двигателя при увеличении V„ связано с различным характером изменения его удельной тяги и расхода воздуха. При увеличении V„ в результате скоростного напора увеличивается степень повышения давления во входном устройстве, а следовательно, и общие степени повышения полного давления в обоих контурах, что приводит к увеличению скоростей истечения из общего реактивного сопла в ТРДД со смешением потоков контуров, или из отдельных реактивных сопел в ТРДД без смешения газа и воздуха. Однако скорости истечения увеличиваются менее интенсивно, чем растет скорость полета, поэтому удельная тяга ТРДД при увеличении скорости полета снижается. При увеличении скорости полета увеличивается также расход воздуха через двигатель, но этот процесс происходит медленнее, чем снижение Я_уд, в результате чего тяга ТРДД, равная произведению удельной тяги на расход воздуха, уменьшается.

Следует отметить, что в области околозвуковых скоростей полета при сравнительно небольших степенях двухконтурности возможно некоторое увеличение суммарной тяги ТРДД. Это связано с тем, что в этих случаях уменьшение удельной тяги сказывается на значении Р в меньшей степени, чем увеличение расхода воздуха через двигатель.

Увеличение удельного расхода топлива при возрастании скорости полета связано с тем, что хотя при увеличении V„ снижается относительный расход топлива q_T, но это снижение происходит менее интенсивно, чем уменьшение удельной тяги [см. формулу (1.14)].

Эксплуатационные (дроссельные, высотные и скоростные) характеристики ТРДД имеют большое практическое значение. В частности, они позволяют судить о летно-технических свойствах летатель­ного аппарата, определять наивыгоднейший профиль полета и режимы работы двигателя, устанавливать соответствие техническим условиям двигателей, вновь поступающих в эксплуатацию или прошедших ремонт, а также сравнивать различные двигатели между собой.

N