| |
форсажные камеры сгорания для увеличения тяги путём сжигания дополнительного
топлива (рис. 2). Введение второго контура при отсутствии форсажа являет
основным средством повышения экономичности ТРД вследствие уменьшения потерь
энергии с отбрасываемой струёй, обусловленного уменьшением её среднемассовой
скорости. Экономичность ТРДД зависит от параметров рабочего процесса и
уменьшается с повышением скорости полёта. Поэтому нефорсированные ТРДД
применяются в основном на дозвуковых пассажирских и транспортных самолётах, на
которых они с 60х гг. стали основным типом двигателя. ТРДД с форсажными
камерами (ТРДДФ) широко применяются на сверхзвуковых самолетах для повышения
экономичности при полёте с дозвуковой скоростью, а также для расширения
диапазона изменения характеристик двигателя.
Важнейшим параметром ТРДД является степень двухконтурности т. Находящиеся в
эксплуатации ТРДД дозвуковых самолётов имеют m = 0,5—2 и, как правило, смешение
потоков в общем реактивном сопле, или m = 4—8 и раздельное истечение потоков (в
этом случае вентилятор одноступенчатый).
Значения удельного расхода топлива в дозвуковом ТРДД находятся в пределах Суд =
0,08—0,058 кг/(Н{{·}}ч) при Маха числе полёта М{{?}} = 0,8 на высоте H = 11 км.
Меньшие значения относятся к ТРДД с большей степенью двухконтурности. ТРДД
сверхзвуковых самолётов имеют при М{{?}} = 2,2 и H = 11 км на нефорсированном
режиме Суд = 0,13—0,14 кг/(Н{{·}}ч) и до 0,2 кг/(Н·ч) на полном форсаже.
Для ТРДД дозвуковых самолётов наибольший интерес представляет дроссельная
характеристика на крейсерском режиме полёта (рис. 3), показывающая изменение
экономичности двигателя в зависимости от режима его работы. На протекание
дроссельной характеристики ТРДД сильно влияет значение степени двухконтурности
на расчётном режиме mp. Для ТРДДФ сверхзвуковых манёвренных самолётов важны
высотно-скоростные характеристики в полном диапазоне изменения условий полёта
(рис. 4). Дросселирование здесь производится в основном изменением подачи
форсажного топлива. Протекание высотно-скоростных характеристик ТРДД
обеспечивается принятой программой регулирования, задающей закон изменения
параметра регулирования в зависимости от внешних условий, например nк = f(р*вх,
Т*вх) или nк = const, где nк — частота вращения компрессора, р*вх и Т*вх —
полное давление и температура торможения воздуха на входе в двигатель. На рис.
4 виден характерный для ТРДДФ широкий диапазон изменения тяги при изменении
условий полёта и режима работы двигателя.
По конструкции ТРДД разделяются на одно-, двух- и трёхвальные, с передним и
задним вентиляторами. Передний вентилятор работает всегда на оба контура (см.
рис. 1 и 2), задний — только на наружный контур (свободная турбовентиляторная
приставка). Наибольшее распространение получили двух- и трёхвальные ТРДД с
передним вентилятором. Второе название ТРДД — турбовентиляторный двигатель —
также нашло широкое распространение, но его чаще применяют, имея в виду ТРДД с
большой степенью двухконтурности.
Впервые ТРДД был предложен А. М. Люлькой в 1937. Первые ТРДД для пассажирских
самолётов были созданы во 2й половине 50х гг. (за рубежом — «Конуэй»
английской фирмы «Роллс-Ройс», в СССР — Д20П в ОКБ П. А. Соловьёва).
Лит.: Теория двухконтурных турбореактивных двигателей, под ред. С. М. Шляхтенко,
В. А. Сосунова, М. 1979.
А. Л. Пархомов.
Рис. 1. Схемы ТРДД: а — с раздельным истечением потоков; б — со смешением
потоков; 1 — одноступенчатый вентилятор; 2 — компрессор; 3 — камера сгорания;
4 — турбина компрессора; 5 — турбина вентилятора; 6 — наружный контур; 7 —
реактивные сопла; 8 — смеситель.
Рис. 2. Схемы ТРДД с форсажем: а — в наружном контуре; б — в
форсажно-смесительной камере; 1 — двухступенчатый вентилятор; 2 — форсажная
камера наружного контура; 3 — форсажно-смесительная камера.
Рис. 3. Дроссельные характеристики ТРДД для дозвуковых самолётов при различных
значениях mp (M{{?}} = 0,8 и H = 11 км, {{}} — отношение тяги к взлетной тяге,
{{}} — частота вращения турбокомпрессора, отнесённая к значению на взлётном
режиме; на рис. показаны расчётные точки).
Рис. 4. Высотно-скоростные характеристики ТРДДФ ({{}} — отношение тяги к
взлётной тяге при полном форсаже; {{}}ф — температура форсажа; штриховые линии
соответствуют работе двигателя с выключенным форсажем).
Турбулентное течение — течение жидкости или газа, характеризующееся
беспорядочным, нерегулярным перемещением его объёмов и их интенсивным
перемешиванием (см. Турбулентность), но в целом имеющее плавный, регулярный
характер. Образование Т. т. связано с неустойчивостью ламинарного течения при
больших Рейнольдса числах (см. Переход ламинарного течения в турбулентное). При
исследовании Т. т. различают пристенные течения (турбулентный пограничный слой,
течения в трубах и каналах) и свободные течения (турбулентные струи, следы
аэродинамические, слои смешения).
Т. т. имеют широкое распространение в природных явлениях и технических
устройствах и характеризуются огромными по сравнению с ламинарными течениями
значениями коэффициента переноса (см. Переносные свойства среды), что приводит
к гораздо б{{?}}льшим силам трения (см. Турбулентное трение), тепловым и
массовым потокам. Во многих технических приложениях это является вредным и
заставляет искать пути для их снижения (см., например, Ламинаризация
пограничного слоя); в некоторых случаях наоборот — именно реализация Т. т.
приводит к уменьшению аэродинамического сопротивления тела (см. Кризис
сопротивления). С другой стороны, многие технические устройства (авиационные
двигатели, эжекторы и т. п.) используют высокую интенсивность процессов
перемешивания и повышенную скорость распространения химических реакций
|
|