6.4.3. Дроссельные характеристики

Дроссельными характеристиками называются зависимости тяги и удельного расхода топлива от режима работы двигателя, задаваемого положением РУД, при неизменных М и Н и принятой программе регулирования.

Изменение режима работы ТРД в большинстве случаев сопровождается изменением частоты вращения его ротора. Поэтому дроссельные характеристики ТРД обычно изображают в виде зависимостей тяги и удельного расхода топлива от частоты вращения и именуют характеристиками по частоте вращения.

Дросселирование - уменьшение подачи топлива в двигатель - приводит к снижению температуры газа перед турбиной, к уменьшению работы и мощности турбины, следовательно, к снижению частоты вращения. Это влечет за собой быстрое снижение тяги, снижение удельного расхода топлива до минимального значения, а затем его увеличение.

При уменьшении частоты вращения одновременное снижение степени сжатия компрессора и температуры газов перед турбиной приводит к очень интенсивному уменьшению скорости газов на выходе из реактивного сопла и удельной тяги двигателя. Но при более сильном дросселировании из-за начинающегося роста температуры газов перед турбиной снижение удельной тяги несколько замедляется. Суммарная тяга при уменьшении частоты вращения снижается еще быстрее, чем удельная тяга, из-за интенсивного уменьшения расхода воздуха.

На протекание характеристики удельного расхода топлива по частоте вращения решающее значение оказывает изменение степени сжатия компрессора, температуры газов перед турбиной и КПД компрессора. Обычно при максимальной частоте вращения двигатель имеет не оптимальные параметры по экономичности - у него температура газов перед турбиной больше экономической. В этом случае первоначальное дросселирование двигателя, сопровождающееся резким уменьшением температуры газов перед турбиной, является благоприятным для экономичности двигателя, так как, несмотря на уменьшение степени сжатия компрессора температура газов перед турбиной приближается к экономической.

На этом участке дроссельной характеристики одновременно увеличивается КПД компрессора. Эти факторы приводят к снижению удельного расхода топлива при переходе с максимального на крейсерские режимы обычно на 5-10%. Дальнейшее дросселирование из-за значительного снижения степени сжатия компрессора приводит к ухудшению использования тепла в цикле, и удельный расход топлива резко возрастает.

На протекание дроссельных характеристик высокотемпературных двигателей с охлаждением турбины воздухом, отбираемым от компрессора, оказывает влияние отключение охлаждения, которое производится обычно на оборотах, равных 0,9...0,95 от максимальных, когда температура газов перед турбиной понижается настолько, что надобность в охлаждении турбины отпадает. Подача на этих режимах в каналы системы охлаждения воздуха (обычно в количестве 5-10% от расхода воздуха через двигатель) приводит к потере его работоспособности и к ухудшению экономичности

двигателя. Его отключение вызывает некоторое увеличение тяги и снижение удельного расхода воздуха. Экипаж должен следить за выключением охлаждения при полете на крейсерских режимах по имеющейся сигнализации.

Наличие на двигателе элементов, изменяющих проточную часть (перепуск воздуха из компрессора, изменение площади критического сечения сопла), оказывает влияние на протекание дроссельных характеристик.

В диапазоне изменения частоты вращения от максимальной до частоты открытия клапанов перепуска, где перепуск закрыт, характер изменения тяги и удельного расхода не отличается от обычного. При открытии клапанов перепуска, часть воздуха сбрасывается в атмосферу. Уменьшение расхода газа приводит к снижению мощности турбины, поэтому для поддержания равновесного режима увеличивается подача топлива в камеру сгорания, что приводит к увеличению температуры газов перед турбиной. Тяга при этом из-за уменьшения расхода газа скачкообразно уменьшается, а удельный расход топлива скачкообразно увеличивается, что объясняется непроизводительным расходованием энергии топлива на сжатие воздуха, перепускаемого в атмосферу.