- •Входные устройства
- •1.1. Назначение и принцип работы
- •1.3. Особенности дозвуковых входных устройств
- •1.4. Типы сверхзвуковых входных устройств
- •1.5. Помпаж и "зуд" сверхзвуковых входных устройств
- •1.7. Ограничения по устойчивой работе входных устройств
- •2. Компрессор
- •2.1. Теория ступени компрессора гтд
- •2.2. Схема и принцип действия ступени осевого компрессора
- •2.3. Схемы и особенности работы центробежной
- •2.4. Основные параметры ступени компрессора
- •2.5. Основные параметры компрессорных решеток профилей
- •2.6. Влияние радиальных и осевых зазоров на работу ступени
- •2.8. Распpеделение pаботы сжатия между ступенями компpессоpа
- •2.9. Общее представление о характеристиках компрессоров
- •2.10. Применение теории подобия к течению газа в компрессоре
- •2.11. Характеристики ступени компрессора
- •2.12. Характеристики многоступенчатых компрессоров
- •2.13. Срывные и неустойчивые режимы работы
- •2.14. Рабочие режимы и запасы устойчивости компрессора
- •2.15.4. Влияние неравномерности потока перед компрессором
- •2.15.5. Влияние нестационарности потока
- •2.15.7. Влияние искажения размеров, формы
- •2.16. Регулирование компрессоров гтд
- •2.16.1. Методы регулирования компрессоров
- •2.16.2. Перепуск воздуха
- •2.16.3. Поворот лопаток компрессора
- •2.16.4. Применение двух- и многокаскадных компрессоров
- •2.17. Ограничения по устойчивой работе компрессора
- •3. Камера сгорания
- •3.1. Требования к камерам сгорания и их основные параметры
- •3.2. Основные понятия о процессе горения топлива
- •3.3. Схемы основных камер сгорания и организация
- •3.4. Эксплуатационные характеристики камер сгорания
- •3.5. Ограничения по устойчивости горения в камерах сгорания
- •3.6. Реактивные топлива и их свойства
- •3.6.1. Краткие сведения о методах получения авиационных топлив
- •3.6.2. Эксплуатационные свойства топлив
- •4. Турбина
- •4.1. Схема и принцип работы ступени газовой турбины
- •4.2. Основные параметры ступени газовой турбины
- •4.3. Основные параметры и характеристики турбинных решеток
- •4.4. Охлаждение лопаток турбин
- •4.5. Многоступенчатые турбины
- •4.6. Основные параметры турбины со ступенями давления
- •4.7. Формы проточной части и распределение работы (теплоперепада) между ступенями
- •4.8. Турбины со ступенями скорости
- •4.9. Характеристики газовых турбин
- •4.10. Характеристики ступени турбины
- •4.11. Особенности характеристик многоступенчатых турбин
- •4.12. Регулирование турбин поворотом лопаток сопловых аппаратов
- •5. Выходные устройства
- •5.1. Назначение и основные типы выходных устройств
- •5.2. Сужающиеся сопла
- •5.3. Сопла Лаваля, их основные параметры и способы оценки потерь
- •5.4. Характеристики и регулирование сопел Лаваля
- •5.5. Эжекторные сопла
- •5.6. Понятие о реверсе и девиации тяги
- •6. Турбореактивные двигатели
- •6.1. Схемы трд, изменение параметров
- •6.2. Тяга силовых установок
- •6.3. Изображение действительного цикла гтд в рабочей
- •6.4. Эксплуатационные характеристики трд
- •6.4.1. Основные виды характеристик трд
- •6.4.2. Номенклатура основных режимов работы
- •6.4.3. Дроссельные характеристики
- •6.4.4. Скоростные характеристики одновальных трд
- •6.4.5. Высотные характеристики
- •6.5. Влияние наружных условий на параметры гтд
- •6.6. Приведение параметров рабочего процесса двигателя
- •6.7. Программы регулирования гтд
- •6.7.1. Совместная работа элементов гтд
- •6.7.2. Задачи регулирования трд и трдф.
2.14. Рабочие режимы и запасы устойчивости компрессора
в системе ГТД
Значения степени сжатия и расхода воздуха, соответствующие какому-либо конкретному рабочему режиму, изображаются на характеристике компрессора рабочей точкой. Важное значение в теории ГТД имеют точки, соответствующие установившимся режимам работы двигателя, т.е. постоянным во времени значениям частоты вращения, подачи топлива и других параметров и факторов, которые могут влиять на работу элементов двигателя.
Для большинства схем авиационных ГТД каждому значению приведенной частоты вращения на установившихся режимах соответствует при заданных условиях регулирования двигателя только одна рабочая точка. Так, например, в ТРД с неизменными геометрическими формами всех его элементов нельзя изменить приведенный расход воздуха, не изменив при этом частоту вращения. Соединив такие рабочие точки, относящиеся к различным значениям частоты вращения, получим рабочую линию (линию рабочих режимов). Таким образом, рабочая линия представляет собой совокупность всех установившихся режимов работы компрессора в системе конкретного ГТД при заданных условиях его регулирования.
Форма и расположение рабочей линии в поле характеристики компрессора зависят от расчетных параметров компрессора, типа двигателя и закона его регулирования. На характеристике нерегулируемого компрессора (с высокой степенью повышения давления), работающего в системе одновального ТРД. Рабочая линия пересекает границу устойчивой работы компрессора в двух точках "н" и "в". Первая из них лежит в области значений приведенных оборотов, меньших расчетного, и поэтому соответствующее ее нарушение устойчивой работы компрессора называется "нижним срывом".
Неустойчивая работа компрессора, возникающая при увеличении приведенных оборотов называется "верхним срывом". У регулируемых компрессоров и у компрессоров с малыми расчетными значениями степени сжатия (менее 5...6) нижний срыв обычно отсутствует.
Нарушение устойчивой работы компрессора ГТД (часто называемое потерей газодинамической устойчивости двигателя) является одним из наиболее опасных отказов авиационной силовой установки. Поэтому в эксплуатации работа на режимах, где рабочая точка располагается вблизи границы устойчивости, т.е. где запас устойчивости мал, недопустима.
Следует подчеркнуть при этом, что изменение приведенных оборотов может происходить как за счет изменения действительной (физической) частоты вращения, так и за счет изменения температуры воздуха на входе в компрессор. Так, при работе двигателя с частотой вращения 100% в условиях взлета при температуре наружного воздуха минус 50 град. приведенная частота вращения составит 114%, а в условиях полета в стратосфере с числом М = 3 при t = -56,5 град. будем иметь приведенные обороты, равные 69%.
Для предотвращения неустойчивой работы двигателя при высоких приведенных оборотах необходимо, чтобы значение максимальных приведенных оборотов было выше, чем самое высокое значение фактических приведенных оборотов, которое может встречаться в эксплуатации. Если это условие не выполняется, то приходится вводить ограничение максимально допустимого значения приведенных оборотов либо с помощью автоматических устройств, либо в инструкции по эксплуатации двигателя.
Исключить в эксплуатации режимы, лежащие в области приведенных оборотов меньше оборотов "нижнего срыва", нельзя, так как они должны неизбежно использоваться в процессе запуска двигателя и вывода его на основные эксплуатационные режимы.
Поэтому в двигателях с высокими значениями степени сжатия компрессор выполняется регулируемым.
2.15. Влияние условий эксплуатации на характеристики компрессоров
2.15.1. Общие положения
Наиболее существенное влияние на характеристики компрессора могут оказать следующие отклонения от принятых условий:
- изменение влажности атмосферного воздуха;
- неравномерность поля параметров потока на входе в компрессор;
- нестационарность потока воздуха перед или за компрессором;
- искажение геометрических размеров и изменение состояния поверхности лопаток.
2.15.2. Влияние высоты полета
С подъемом на высоту уменьшается давление воздуха. При значения давления, меньших критического, падает КПД и степень повышения давления, в результате чего запас устойчивости компрессора на больших высотах полета может существенно сократиться.
2.15.3. Влияние влажности воздуха
При отрицательных температурах наружного воздуха даже при высокой относительной влажности влагосодержание составляет менее 0,005, т.е. менее 5 г паров на 1 кг воздуха, и его влияние не ощущается. Однако в условиях полета на малой высоте в жаркий день при большой относительной влажности влагосодержание может достигать значений 0,05...0,08, и влияние влажности на работу компрессора становится заметным.
Увеличение влажности воздуха ведет прежде всего, к увеличению скорости звука во влажном воздухе и, следовательно, к снижению чисел М, с которыми обтекаются лопатки компрессора при заданном значении частоты вращения.