 |
Рабочий процесс и характеристики турбовальных, турбовинтовых и турбовинтовентиляторных ГТД
|
|
|
|
Схемы основных типов авиационных ГТД непрямой реакции с указанием характерных сечений их воздушно-газового тракта были приведены на
рис. 0.2.
При формулировании задач ниже, кроме обозначений и индексов, указанных ранее, используются также следующие обозначения:
- 
- расчетная высота висения вертолета;
- 
- частота вращения ротора газогенератора (турбокомпрессора) ТВаД;
- 
- частота вращения ротора свободной турбины ТВаД;
- 
- мощность, передаваемая от вала двигателя на редуктор;
- 
- удельный расход топлива ТВаД;
- 
- эквивалентная мощность ТВД или ТВВД;
- 
- удельный расход топлива ТВД или ТВВД;
- 
- степень понижения давления в свободной турбине;
- 
- КПД воздушного винта или винтовентилятора;
- 
- КПД редуктора;
индексы:
- т.к - турбокомпрессор (газогенератор) ТВаД;
- с.т - свободная турбина;
- р - расчетный режим.
В ряде задач будет использоваться примерная характеристика одновального газогенератора (турбокомпрессора) ТВаД, изображенная (в относительных величинах) на рис. 7.1. Здесь 
, 
, 
и 
.
Используется также приведенный на рис. 7.2 примерный график предельных режимов работы высотного вертолетного ГТД с 
2,2 км. А на рис. 7.3 дана типовая характеристика свободной турбины (в относительных координатах), где все величины отнесены к расчетному режиму, причем
.
Во всех задачах, где необходимо использовать такие характеристики, будет полагаться, что они относятся к условиям данной задачи.
Во всех задачах будет предполагаться также, что 
и что в свободной турбине 
1,33 и 
287,4 Дж/(кг×К).
|
|
| Рис. 7.1. Характеристика газогенератора (турбокомпрессора) ТВаД | Рис.7.2. Линии предельных режимов работы |
|
| Рис. 7.3. Типовая характеристика свободной турбины; р - расчетный режим |
7.1. Определить мощность, передаваемую на вал винта (винтовентилятора), и реактивную тягу, создаваемую ТВД (ТВВД) в полете при скорости 
800 км/ч, если 
; 
60 кг/с; КПД винта (винтовентилятора) 
0,8; КПД редуктора 
0,98; а распределение работы цикла между винтом и реакцией – оптимальное.
|
|
|
7.2. Определить удельный расход топлива 
у ТВД, рассмотренного в предыдущей задаче, если известно, что коэффициент избытка воздуха в камере сгорания этого двигателя равен 
3,7. Принять 
14,9.
7.3. Определить удельные параметры ТВаД (
) на режиме висения у земли в стандартных атмосферных условиях, если известны 
; 
= 1450 К; 
0,82; 
0,88; 
0,98; 
. Кинетическую энергиею струи газа на выходе из двигателя считать пренебрежимо малой по сравнению с работой цикла. Принять 
1,21 кДж/(кг×К).
7.4. ТРД и ТВаД в условиях полета на Н = 5 км со скоростью V = 360 км/ч имеют одинаковые параметры цикла: 
12; 
5; 0,85; 0,9; 
1,04. Как и на сколько процентов изменятся удельные параметры этих двигателей, если при прочих неизменных условиях степень подогрева рабочего тела в цикле увеличить до 
6?
7.5. Вертолетный ГТД (без ПЗУ) на взлетном режиме при данных атмосферных условиях имеет 
3,5 и развивает мощность (без ее ограничения) 
1500 кВт. Как изменится эта мощность при тех же атмосферных условиях, если в результате установки ПЗУ 
на взлетном режиме упадет с 1,0 до 0,98? Изменением КПД свободной турбины и отбора воздуха пренебречь.
7.6. ТВаД на взлетном режиме (в САУ) развивает мощность на валу 
1200 кВт при частоте вращения турбокомпрессора 
15000 об/мин и температуре газа 
1500 К. Определить 
, 
и при взлете с высокогорной площадки, расположенной на высоте 3 км над уровнем моря, если программой управления двигателя предусмотрено ограничение 
15000 об/мин, а 
и 
на взлетной площадке соответствуют стандартной атмосфере. Возможным изменением мощностного КПД свободной турбины пренебречь.
|
|
|
7.7. При работе высотного ТВаД на максимальном режиме в расчетных условиях (в точке р на рис. 7.2) температура газа перед турбиной равна 
1350 К. Используя представленную на рис. 7.2 область предельных режимов работы ТВаД и характеристику газогенератора (рис. 7.1), определить значение 
и на максимальном режиме при взлете с земли в САУ.
7.8. В условиях предыдущей задачи найти (с использованием характеристики газогенератора, рис. 7.1) удельный расход топлива при взлете с земли в САУ, если на расчетном режиме (в точке р на рис. 7.2) он равен 
0,315 кг/(кВт×ч).
7.9. Используя характеристики газогенератора (рис. 7.1) и свободной турбины (рис. 7.3), определить относительное изменение , 
и в расчетных условиях (при 
) при снижении частоты вращения турбокомпрессора (газогенератора) от 100% до 95%, если при этом значение 
осталось неизменным, 
1,0, а на расчетном режиме 
3,5.
7.10. Используя данные, приведенные на рис. 7.1 рис. 7.2, определить относительное изменение максимальной мощности вертолетного двигателя на земле (при 
760 мм рт.ст.), если температура воздуха в атмосфере увеличивается от 
до 
. Принять 
const; 
; а значение 
при 
равным 3,2.
РЕШЕНИЯ
|
|
|
