4. Расчёт основных параметров двигателя

Удельная тяга при форсаже при полном расширении газов в реактивном сопле

.

Удельный расход топлива при форсаже

.

Весовой расход воздуха и газов через двигатель

;

.

Величина эффективной мощности компрессора и турбины ТРДФ определяется, как для ТРД. При этом определение ведётся по расходу газа .

Эффективная мощность ТРДФ (для случая полного расширения газов в сопле)

.

Тяговая мощность ТРДФ

.

Эффективный к.п.д. ТРДФ

.

Полётный к.п.д. ТРДФ

.

Полный (экономический) к.п.д. ТРДФ

.

5. Предварительная оценка диаметральных размеров сечений двигателя

Расчёт размеров характерных сечений ТРДФ а–а, 1–1, 2–2, 3–3, 4–4 и 5–5 ведётся так же, как для ТРД. Поэтому дальнейшая оценка диаметральных размеров сечений ТРДФ сводится к расчёту сечения на выходе из форсажной камеры сгорания, т.е.

.

Диаметр форсажной камеры на выходе

.

Обычно , причём конкретные соотношения определяются выбором числа [6].

Глава 4 Термодинамический расчёт твд

1. Особенности расчёта параметров твд

Расчёт параметров ТВД в основном проводится по тем же соотношениям и в той же последовательности, что и расчёт ТРД. Вместе с тем в ТВД работа турбины превышает работу компрессора, а степень расширения в турбине определяется из условия оптимального распределения свободной энергии между воздушным винтом и реактивным соплом. Это распределение энергии характеризуется оптимальной величиной скорости истечения из реактивного сопла, при которой суммарная тяга от винта и реакция выхлопной струи достигают максимального значения. Оптимальная скорость истечения из реактивного сопла определяется выражением [1; 8]

,

где – расчётная скорость полёта;

– к.п.д. турбины винта, ;

– к.п.д. воздушного винта, ;

– к.п.д. редуктора винта, ;

– коэффициент скорости в выходном сопле.

В расчёте параметров ТВД после определения оптимальной скорости истечения , может быть принята несколько большая величина , так как такое увеличение приведёт к снижению веса двигателя из-за уменьшения теплоперепада, срабатываемого в турбине, правда, ценой некоторого ухудшения его экономичности.

Кроме задания значения скорости истечения расчёт распределения энергии между винтом и реактивным соплом может быть произведён путём задания коэффициента распределения свободной энергии в двигателе или задания степени расширения газов в сопле . Ниже расчёт ведётся по .

Характерные сечения ТВД выделены на рисунке 4.1.

Рисунок 4.1. Схема и расчетные сечения ТВД

2. Предварительные расчёты твд

Предварительные расчёты выполняются для двух–трёх значений температуры , четырёх–пяти значений степени сжатия компрессора и двух–трёх значений скорости истечения газов . При этом рекомендуются следующие интервалы [6, 8, 11]:

• температуры ;

• степени повышения давления ;

• скорости истечения газов из сопла

– для самолётных ТВД и

– для вертолётных ТВД.

Далее определяется по аналогии с расчётом ТРД величина свободной энергии в двигателе при различных сочетаниях , и .

Определяется удельная эффективная мощность ТВД для различных сочетаний и по формуле

.

Оценивается температура заторможенного потока воздуха за компрессором для соответствующего

,

где .

По температурам и по графикам приложения 1 определяется величина коэффициента избытка воздуха .

Определяется эффективный удельный расход топлива

.

После окончания предварительных расчётов заполняется таблица результатов и строятся графики функций

, ,

по которым определяется исходное сочетание , и в зависимости от типа летательного аппарата, куда предназначен двигатель.