- •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.
4.7. Формы проточной части и распределение работы (теплоперепада) между ступенями
По мере понижения давления при переходе от ступени к ступени плотность газа падает. Падение плотности должно быть компенсировано увеличением либо осевой скорости газа, либо площади поперечного сечения проточной части (высоты лопаток). В выполненных конструкциях многоступенчатых турбин увеличение осевой скорости от ступени к ступени обычно сочетается с одновременным увеличением высоты лопаток.
Конкретная форма меридиального профиля проточной части турбины определяется прежде всего конструктивными и технологическими соображениями. Наиболее употребительны следующие формы:
1) с постоянным наружным диаметром;
2) с постоянным (или близким к постоянному) средним диаметром;
3) постоянным внутренним диаметром;
4) с возрастающим внутренним диаметром.
Первая и третья формы имеют некоторые технологические преимущества. В схеме 2 наименее вероятен отрыв потока с поверхностей втулки или корпуса (они имеют меньший наклон к оси турбины, чем в схемах 1 или 3. Схема 4 может оказаться целесообразной, например, в тех случаях, когда частота вращения первых ступеней значительно выше, чем последних.
На выходе из первых ступеней может быть допущена значительная закрутка газового потока, что позволяет несколько увеличить коэффициент нагрузки в этих ступенях. Остаточная закрутка газового потока на выходе из последней ступени нежелательна, так как приводит к увеличению потерь в элементах тракта ГТД, расположенных за турбиной.
4.8. Турбины со ступенями скорости
Малоразмерные турбины вспомогательного назначения (например, для привода насосов систем питания, для твердотопливных стартеров и т.д.), в тех случаях, когда их КПД имеет второстепенное значение, часто выполняются по схеме со ступенями скорости. Такая схема позволяет упростить конструкцию, а в некоторых случаях и снизить ее массу при заданной мощности на валу.
В сопловом аппарате турбины газ расширяется до давления, равного давлению за турбиной, т.е. в нем используется весь располагаемый теплоперепад (турбина активная). В остальных венцах турбины давление газа не изменяется (или почти не изменяется), а происходит только изменение (уменьшение) его скорости. Отсюда и происходит название "турбина со ступенями скорости".
4.9. Характеристики газовых турбин
Как и у компрессора, форма проточной части турбины и форма лопаток каждого ее венца соответствует изменению плотности газа по тракту и форме треугольников скоростей только на одном (расчетном) режиме работы турбины. В различных условиях эксплуатации ГТД частота вращения ротора, температура газа на входе и другие величины, определяющие режим работы турбины, могут изменяться в значительных пределах. Это приводит к перераспределению теплоперепада между ступенями, к изменению формы треугольников скоростей и углов атаки и в конечном счете к изменению КПД, работы на валу и других параметров турбины. Зависимости, определяющие изменение основных параметров турбины при изменении режима ее работы, называются характеристикой турбины.
4.10. Характеристики ступени турбины
По мере роста степени понижения давления газа в ступени растет соответственно и перепад давления на сопловом аппарате. Увеличение отношения давления перед сопловым аппаратом к давлению за ним вызывает увеличение скорости истечения газа из соплового аппарата и рост расхода газа. Однако это увеличение будет продолжаться лишь до тех пор, пока перепад на сопловом аппарате не станет близким к критическому (произойдет "запирание" соплового аппарата) или пока не будет достигнута скорость звука в межлопаточных каналах находящегося за ним рабочего колеса ("запирание" колеса). Дальнейшее увеличение степени понижения давления уже не будет оказывать влияния на параметр расхода. Значение степени понижения давления, выше которого параметр расхода остается неизменным (назовем его условно критическим), в активной ступени практически равно критическому перепаду давлений на сопловом аппарате. но в реактивной ступени оно соответственно выше.
КПД всей турбины в целом больше, чем КПД отдельно взятой ступени. Физически это объясняется тем, что тепло, выделившееся в результате гидравлических потерь в предыдущей ступени, увеличивает теплосодержание и, следовательно, работоспособность газа в последующей ступени.