- •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.
4.11. Особенности характеристик многоступенчатых турбин
Как и в осевом компрессоре при отклонении режима работы турбины от расчетного, происходит рассогласование режимов работы ее ступеней. Сущность и причины возникновения этого рассогласования в компрессоре и турбине в общем аналогичны. Изменение площади проточной части от ступени к ступени соответствут изменению плотности газа по тракту только на расчетном режиме работы. При изменении степени понижения давления степень изменения плотности газа по тракту турбины уже перестает соответствовать изменению площади проходных сечений, вследствие чего изменяется распределение скоростей газа по тракту турбины и значений отношения окружных и абсолютных скоростей в ее ступенях. В результате, как и в многоступенчатом компрессоре, ступени рассогласуются, и поэтому максимальные значения КПД в многоступенчатой турбине снижаются при уменьшении приведенных оборотов в большей степени, чем в отдельной ступени.
Близость режимов течения газа в лопаточных венцах большинства авиационных турбин к критическим весьма существенно влияет на характер распределения перепадов давления между ступенями при изменении общей степени понижения давления и приводит к сохранению почти неизменных значений степени понижения давления в первой ступени (ступенях) в широком диапазоне режимов работы турбины в целом.
До тех пор, пока степень понижения давления в какой-либо из ступеней превышает критическую, значения степени снижения давления во всех впереди расположенных ступенях будут оставаться неизменными, т.е. изменение общей степени понижения давления в турбине вообще не будет сказываться на значениях степени снижения давления в этих ступенях, а будет целиком обусловлено изменением степени снижения давления в последних (последней) ступенях.
Слабая зависимость степени понижения давления в первой ступени от режима работы турбины приводит к тому, что в широком диапазоне эксплуатационных режимов параметр расхода газа остается неизменным.
Как и для ступени, область возможного изменения степени снижения давления в многоступенчатой турбине ограничена максимальным значением, соответствующим условию достижения скорости звука по осевой составляющей скорости газа на выходе из последней ступени.
4.12. Регулирование турбин поворотом лопаток сопловых аппаратов
Создание турбин с регулируемыми (поворотными) сопловыми лопатками является технически значительно более сложной задачей, чем применение поворотных направляющих аппаратов в компрессоре, так как требует разработки поворотных узлов и торцевых уплотнений.
Поворот лопаток сопловых аппаратов турбин может производиться с целью:
- регулирования расхода газа через турбину;
- изменения в желаемом направлении формы треугольников скоростей;
- перераспределения работы между ступенями турбины.
5. Выходные устройства
5.1. Назначение и основные типы выходных устройств
Выходные устройства предназначены для обеспечения эффективного преобразования потенциальной энергии давления газов за турбиной в кинетическую энергию истечения газа, образования выходного импульса ГТД с минимальными потерями, для отвода выхлопных газов в атмосферу, а также для защиты от нагрева элементов конструкции воздушного судна, находящихся в зоне расположения двигателя.
Кроме того, выходные устройства должны обеспечивать необходимое изменение эксплуатационных режимов работы двигателя, регулирование направления вектора тяги (реверсирование) и величины тяги от максимальных положительных до максимальных отрицательных ее значений и необходимую степень глушения шума двигателя.
На силовых установках современных самолетов применяются разнообразные типы выходных устройств. На выбор их схемы значительное влияние оказывают назначение самолета, его основные режимы полета, соответствующие этим режимам степени понижения давления газа в сопле и другие факторы.
Кроме задачи эффективного преобразования потенциальной энергии газа в кинетическую энергию струи выходные устройства должны обеспечить необходимый закон регулирования двигателя, возможное снижение шума реактивной струи, отклонение вектора тяги в заданном направлении (реверс). Выходное устройство современного двигателя представляет собой сложную систему, от работы которой зависят летно-технические характеристики самолета.
Выходные устройства могут включать в себя ряд элементов, кроме выходного сопла, относятся: соединительные (удлинительные) трубы, служащие для подвода газа к соплу, устройства реверса или девиации тяги, системы подачи воздуха для охлаждения элементов конструкции и для снижения потерь в сопле и др.
Основным элементом выходного устройства любого типа является сопло. В нем осуществляется преобразование располагаемого теплоперепада в кинетическую энергию направленного движения. Одновременно с этим на ряде двигателей сопло используется для согласования режимов работы элементов турбокомпрессора путем регулирования площади его критического сечения. Такое регулирование площади критического сечения реактивного сопла позволяет на определенных режимах работы двигателя увеличивать тягу, повышать экономичность, улучшать приемистость, облегчать запуск, осуществлять включение и регулирование форсажа и т.п.
Особенно важна роль выходных устройств у многорежимных самолетов, которые должны иметь высокие летные характеристики как при сверхзвуковых, так и при больших дозвуковых скоростях полета. Основные требования, предъявляемые к выходным устройствам этих самолетов, - обеспечение малых потерь эффективной тяги и высокой экономичности силовой установки на всех основных режимах полета. Наряду с этим, выходные устройства во всех случаях должны иметь относительно простую конструкцию и малую массу.
Важнейшее влияние на выбор типа сопла и режим его работы оказывает располагаемая или полная степень понижения давления газа в сопле. Она определяется отношением полного давления перед соплом к статическому давлению в окружающей атмосфере.
Значения степени понижения давления зависят от типа двигателя, его режима, а также от скорости и высоты полета самолета. Значения степени понижения полного давления увеличиваются с возрастанием скорости полета и уменьшаются при уменьшении высоты на высотах менее 11 км.
В диапазоне дозвуковых скоростей полета степень понижения давления не превосходит 5-7. У двухконтурных двигателей, и тем более у ТВД, эти отношения давлений получаются еще более низкими. Это позволяет применять в силовых установках самолетов, предназначенных для дозвуковых и относительно небольших сверхзвуковых скоростей полета, сужающиеся выходные сопла, отличающиеся простотой конструкции и малой массой.
При сверхзвуковых скоростях полета (когда М > 1,3...1,5) значения степени понижения давления увеличиваются до 10-20. Сужающиеся сопла в этих условиях дают большие потери тяги из-за недорасширения газа. Поэтому возникает необходимость применения регулируемых сверхзуковых сопел. К числу таких сопел относятся сопла Лаваля, эжекторные сопла, сопла с центральным телом и другие типы сопел.