Удельный расход топлива авиационного двигателя формула

Удельные параметры авиационных ГТД

Тяга, мощность и удельные параметры авиационных двигателей (продолжение)

Удельные параметры авиационных ГТД

Авиационные двигатели прежде всего характеризуются основными данными, к которыму ГТД прямой реакции относятся:

1) Р – реактивная тяга, Н;

3) Gт.ч – часовой расход топлива, кг/ч;

4) mдв – масса двигателя, кг;

5) габаритные размеры двигателя: D – диаметр, мм;

У ГТД непрямой реакции взамен тяги рассматривается:

— эквивалентная мощность Nэкв, кВт (будет рассмотрена далее).

Эти основные данные для конкретных условий полета обычно указывают в паспорте конкретного двигателя. Но эти параметры не годятся для сравнительной оценки совершенства различных двигателей.

Для сравнительной оценки эффективности и уровня технического совершенства ГТД используются относительные величины, называемые удельными параметров двигателя.

С помощью удельных параметров оценивают тяговую (мощностную) эффективность двигателя, его экономичность, а также массовые и габаритные показатели. Для двигателей прямой реакции удельные параметры определяют по отношению к развиваемой двигателем тяге, а для ГТД непрямой реакции – к его мощности.

Удельные параметры ГТД прямой реакции

Удельной тягой Руд называется отношение тяги к расходу воздуха через двигатель

Мы выводили формулу . С учетом допущений, принятых при ее выводе, Руд = ссV.

Эта формула справедлива как для одноконтурных, так и для двухконтурных двигателей со смешением потоков. Для двухконтурных двигателей с раздельными контурами формулы для определения Руд будут даны ниже.

Единицей удельной тяги является Н×с/кг или м/с (поскольку 1 Н = 1 кг×м/с 2 ), т.е. удельная тяга имеет размерность скорости.

Удельная тяга – один из наиболее важных параметров ВРД. Чем выше Руд, тем большую абсолютную тягу создает двигатель при заданном расходе воздуха в рассматриваемых условиях полета. Или же с увеличением Руд снижается потребный расход воздуха для получения заданной тяги. Следовательно, повышение Руд снижает размеры и массу двигателя, но может ухудшать экономичность.

Для справки – в стартовых условиях у ТРДФ и ТРДДФ истребителей удельная тяга может достигать 1200 м/с, у ТРД и ТДДДсм – 700…800 м/с, у ТРДД самолетов ВТА — 300…400 м/с.

Удельным расходом топлива Суд называется отношение часового расхода топлива к тяге, развиваемой двигателем

Удельный расход топлива характеризует экономичность двигателя, т.к. показывает, сколько при заданных условиях полета требуется топлива двигателю, чтобы в течение одного часа создавать тягу, равную 1 Н. Единица Суд – кг/(Н×ч).

Для справки – в стартовых условиях у ТРДФ и ТРДДФ истребителей Суд составляет около 0.2 кг/(Н×ч), у ТРД и ТДДДсм – 0.07…0.09 кг/(Н×ч), у ТРДД самолетов ВТА — 0.04…0.06 кг/(Н×ч).

Удельной массой двигателя gдв (кг/Н) называется отношение массы двигателя mдв к его тяге

Снижение массы двигателя, а следовательно, и массы силовой установки, имеет важнейшее значение для улучшения летных характеристик летательного аппарата, таких, как располагаемый запас топлива, полезная нагрузка, а также дальность полета, потолок, скороподъемность и скорость полета. Современный уровень gдв для двигателей истребителей – 0.01 кг/Н.

Лобовой тягой Рлоб (Н/м 2 ) называется отношение максимальной тяги к площади наибольшего (лобового) поперечного сечения двигателя Fлоб:

Величина Рлоб имеет важнейшее значение для оценки возможности обеспечения заданной тяги при габаритных ограничениях на максимальный диаметр двигателя (например, при размещении двигателя в фюзеляже самолета). При расположении двигателя в гондоле величина Рлоб в значительной степени определяет внешнее сопротивление силовой установки. В однотипных двигателях увеличение Рлоб косвенно свидетельствует об улучшении их массовых характеристик.

Удельным импульсом тяги двигателя Jуд (Н×с/кг) называется отношение тяги к секундному расходу топлива Jуд = Р/Gт.

Читайте также:  Какое масло заливать в двигатель культиватора хендай

Удельный импульс является величиной, обратной удельному расходу топлива Jуд=3600/Суд. Его размерность совпадает с размерностью удельной тяги. Он используется для оценки экономичности прямоточных, комбинированных и ракетных двигателей.

Удельные параметры ГТД непрямой реакции

Здесь используются аналогичные удельные параметры, но отнесенные не к тяге, а к развиваемой двигателем мощности.

Удельной мощностью Nе уд (кВт×с/кг) называется отношение мощности Nе к расходу воздуха через двигатель Gв, т.е.

Удельным расходом топлива Се называется отношение часового расхода топлива к мощности, развиваемой двигателем

Удельной массой двигателя gдв N (кг/кВт) называется отношение массы двигателя к его максимальной мощности

Если двигатель, помимо мощности на валу Nе , развивает реактивную тягу Р, то принято использовать понятие эквивалентной мощности Nэкв, которая учитывает также мощность, создаваемую реактивной тягой. Тогда во всех выражениях используется Nэкв.

Удельные параметры одного и того же двигателя изменяются с изменением числа М полета, высоты полета и режима работы двигателя. На практике чаще всего для сравнения различных двигателей используются удельные параметры, соответствующие земным условиям (V = 0; Н = 0) и максимальному или форсированному режимам работы двигателя, или указываются их значения для некоторых характерных режимов полета.

Дата добавления: 2018-05-10 ; просмотров: 2491 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Источник

Теория авиационных двигателей

(полное наименование дисциплины)

СПЕЦИАЛЬНОСТЬ Эксплуатация самолетов, вертолетов и авиационных двигателей.

КАФЕДРАЛЬНЫЙ ТЕКСТ ЛЕКЦИИ

Раздел 1. Параметры и характеристики элементов

авиационных силовых установок

Тяга, мощность и удельные параметры авиационных двигателей.

Теория ступени компрессора ГТД

Обсуждено на заседании ПМК

Учебные и воспитательные цели:

Изучить абсолютные и удельные параметры двигателей прямой и непрямой реакции

Изучить схему и принцип действия ступени осевого компрессора

Время: 2 часа

План лекции:

Тема №2. Тяга, мощность и удельные параметры авиационных двигателей (продолжение)

Удельные параметры авиационных ГТД

Тема №3. Теория ступени компрессора ГТД.

Назначение компрессоров ГТД, их типы и основные требования к ним.

Схема и принцип действия ступени осевого компрессора

Литература:

Теория авиационных двигателей. Часть 1. Под ред. Ю.Н. Нечаева. М.: ВВИА им. Н.Е. Жуковского, 2006., стр. 54-63.

Тема 2. Тяга, мощность и удельные параметры авиационных двигателей (продолжение)

2.5. Удельные параметры авиационных гтд

Авиационные двигатели прежде всего характеризуются основными данными, к которым у ГТД прямой реакции относятся:

1) Р – реактивная тяга, Н;

3) Gт.ч – часовой расход топлива, кг/ч;

4) mдв – масса двигателя, кг;

5) габаритные размеры двигателя: D – диаметр, мм;

У ГТД непрямой реакции взамен тяги рассматривается:

— эквивалентная мощность Nэкв, кВт (будет рассмотрена далее).

Эти основные данные для конкретных условий полета обычно указывают в паспорте конкретного двигателя. Но эти параметры не годятся для сравнительной оценки совершенства различных двигателей.

Для сравнительной оценки эффективности и уровня технического совершенства ГТД используются относительные величины, называемые удельными параметров двигателя.

С помощью удельных параметров оценивают тяговую (мощностную) эффективность двигателя, его экономичность, а также массовые и габаритные показатели. Для двигателей прямой реакции удельные параметры определяют по отношению к развиваемой двигателем тяге, а для ГТД непрямой реакции – к его мощности.

Удельные параметры ГТД прямой реакции

Удельной тягой Руд называется отношение тяги к расходу воздуха через двигатель

Мы выводили формулу . С учетом допущений, принятых при ее выводе, Руд = ссV.

Эта формула справедлива как для одноконтурных, так и для двухконтурных двигателей со смешением потоков. Для двухконтурных двигателей с раздельными контурами формулы для определения Руд будут даны ниже.

Единицей удельной тяги является Нс/кг или м/с (поскольку 1 Н = 1 кгм/с 2 ), т.е. удельная тяга имеет размерность скорости.

Удельная тяга – один из наиболее важных параметров ВРД. Чем выше Руд, тем большую абсолютную тягу создает двигатель при заданном расходе воздуха в рассматриваемых условиях полета. Или же с увеличением Руд снижается потребный расход воздуха для получения заданной тяги. Следовательно, повышение Руд снижает размеры и массу двигателя, но может ухудшать экономичность.

Читайте также:  Что такое пршивка двигателя

Для справки – в стартовых условиях у ТРДФ и ТРДДФ истребителей удельная тяга может достигать 1200 м/с, у ТРД и ТДДДсм – 700…800 м/с, у ТРДД самолетов ВТА — 300…400 м/с.

Удельным расходом топлива Суд называется отношение часового расхода топлива к тяге, развиваемой двигателем

Удельный расход топлива характеризует экономичность двигателя, т.к. показывает, сколько при заданных условиях полета требуется топлива двигателю, чтобы в течение одного часа создавать тягу, равную 1 Н. Единица Суд – кг/(Нч).

Для справки – в стартовых условиях у ТРДФ и ТРДДФ истребителей Суд составляет около 0.2 кг/(Нч), у ТРД и ТДДДсм – 0.07…0.09 кг/(Нч), у ТРДД самолетов ВТА — 0.04…0.06 кг/(Нч).

Удельной массой двигателя дв (кг/Н) называется отношение массы двигателя mдв к его тяге

Снижение массы двигателя, а следовательно, и массы силовой установки, имеет важнейшее значение для улучшения летных характеристик летательного аппарата, таких, как располагаемый запас топлива, полезная нагрузка, а также дальность полета, потолок, скороподъемность и скорость полета. Современный уровень дв для двигателей истребителей – 0.01 кг/Н.

Лобовой тягой Рлоб (Н/м 2 ) называется отношение максимальной тяги к площади наибольшего (лобового) поперечного сечения двигателя Fлоб:

Величина Рлоб имеет важнейшее значение для оценки возможности обеспечения заданной тяги при габаритных ограничениях на максимальный диаметр двигателя (например, при размещении двигателя в фюзеляже самолета). При расположении двигателя в гондоле величина Рлоб в значительной степени определяет внешнее сопротивление силовой установки. В однотипных двигателях увеличение Рлоб косвенно свидетельствует об улучшении их массовых характеристик.

Удельным импульсом тяги двигателя Jуд (Нс/кг) называется отношение тяги к секундному расходу топлива Jуд = Р/Gт.

Удельный импульс является величиной, обратной удельному расходу топлива Jуд=3600/Суд. Его размерность совпадает с размерностью удельной тяги. Он используется для оценки экономичности прямоточных, комбинированных и ракетных двигателей.

Удельные параметры ГТД непрямой реакции

Здесь используются аналогичные удельные параметры, но отнесенные не к тяге, а к развиваемой двигателем мощности.

Удельной мощностью Nе уд (кВтс/кг) называется отношение мощности Nе к расходу воздуха через двигатель Gв, т.е.

Удельным расходом топлива Се называется отношение часового расхода топлива к мощности, развиваемой двигателем

Удельной массой двигателя дв N (кг/кВт) называется отношение массы двигателя к его максимальной мощности

Если двигатель, помимо мощности на валу Nе , развивает реактивную тягу Р, то принято использовать понятие эквивалентной мощности Nэкв, которая учитывает также мощность, создаваемую реактивной тягой. Тогда во всех выражениях используется Nэкв.

Удельные параметры одного и того же двигателя изменяются с изменением числа М полета, высоты полета и режима работы двигателя. На практике чаще всего для сравнения различных двигателей используются удельные параметры, соответствующие земным условиям (V = 0; Н = 0) и максимальному или форсированному режимам работы двигателя, или указываются их значения для некоторых характерных режимов полета.

Источник

ОСНОВНЫЕ ДАННЫЕ И УДЕЛЬНЫЕ ПАРАМЕТРЫ ГТД

Авиационный двигатель характеризуется прежде всего основными данными, к которым относятся:

P тяга ТРД(Ф), ТРДД(Ф), Н (кН);
N е эффективная мощность на валу ТВаД и ТВД (ТВВД), Вт (кВт);
N э эквивалентная мощность ТВД и ТВВД, включающая кроме N е, работу тяги собственно двигателя (см. гл. 8), Вт (кВт);
G т расход топлива, кг/с;
M дв масса двигателя, кг;
D, L габаритные размеры, мм;
t ресурс, ч;
S стоимость, руб.

Основные данные не могут служить критериями для сравнительной оценки совершенства различных двигателей. Сравнивают двигатели и оценивают их совершенство по относительным величинам: удельным параметрам и различным КПД (которые рассмотрены в гл. 5, 6 и 7). К важнейшим удельным параметрам относятся: удельный расход топлива и удельный вес, а также лобовая тяга, удельная объемная тяга и удельная тяга.

Читайте также:  Двигатель хонда g150 технические характеристики

Удельный расход топлива показывает, сколько топлива нужно затратить для получения 1 Н тяги (1 Вт мощности) в течение 1 ч:

C уд = ,кг / (Н · ч) [кг / (кН · ч)]; (1.2)

C е = ,кг / (Вт · ч) [кг / (кВт · ч)]; (1.2а)

C э = ,кг / (Вт · ч) [кг / (кВт · ч)]. (1.2б)

Величина C уд характеризует экономичность ТРД(Ф) и ТРДД(Ф), а C е и C э – соответственно экономичность ТВаД и ТВД (ТВВД). Величины C е и C э – называют соответственно эффективный и эквивалентный удельные расходы топлива.

Удельный вес – это отношение веса (силы тяжести) двигателя к его тяге:

Он характеризует конструктивное и термодинамическое совершенство ТРД(Ф) и ТРДД(Ф), которое оценивают также по удельной массе, по отношению массы двигателя к его тяге (мощности):

g д = ,кг/Н (кг/кН); g д N е = ;

g д N э = ,кг/Вт (кг/кВт).

Очевидно, что g дв = g g д, где g = 9,81 м/с 2 .

Удельный расход топлива и удельный вес, как будет показано в гл. 16 [42], в значительной степени определяют эффективность эксплуатации пассажирских и транспортных самолетов с дозвуковыми скоростями полета.

Лобовая тяга представляет собой отношение тяги двигателя к площади миделевого (максимального) сечения. Часто ее определяют по отношению к площади входа, которую легко найти, в том числе на начальном этапе выбора параметров, когда габаритные размеры двигателя неизвестны:

P F = ,H / м 2 (кН / м 2 ).

Величина P F при известной тяге двигателя однозначно определяет площадь входа. Пропорционально площади входа изменяется внешнее сопротивление двигателя, которое, кроме того, зависит от квадрата скорости полета. Поэтому лобовая тяга является характеристикой особо важной для двигателей, предназначенных для сверхзвуковых скоростей полета.

Удельная объемная тяга представляет собой отношение тяги двигателя к его объему:

P V = , H / м 3 (кН / м 3 ).

Она характеризует компактность двигателя и приобретает очень важное значение для подъемных двигателей, размещение которых в самолете связано со значительными трудностями.

Удельная тяга – это отношение тяги к расходу воздуха. Она показывает, какая тяга развивается двигателем в расчете на 1 кг воздуха, проходящего через него:

Величина P уд при известной тяге однозначно определяет расход воздуха через двигатель. По величине G в , в свою очередь, определяются площади характерных сечений на основании формулы расхода

где p *i , T *i – полное давление, Па, и полная температура рабочего тела, К, в рассматриваемом сечении; F i – эффективная площадь этого сечения, м 2 ; q ( l i ) – относительная плотность тока (газодинамическая функция); q ( l i ) = l i – численный коэффициент (кг · К /Дж) 0,5 ; m в = 0,0405 для воздуха, m г = 0,0397 для газа.

Площадь эффективного сечения проще определить по формуле

если известны скорость потока в этом сечении и его плотность r i = p i / R T i.

Удельная тяга, таким образом, оказывает определяющее влияние на диаметральные габариты двигателя и, следовательно, на его массу. Через удельную тягу выражается, как будет показано в гл. 7, удельный расход топлива.

Удельная тяга и удельный расход топлива ТРД при неизменных внешних условиях зависят главным образом от параметров рабочего процесса: температуры газа перед турбиной T *г и степени повышения давления в компрессоре p *к . Удельные параметры двухконтурного двигателя зависят, кроме того, от степени двухконтурности m и степени повышения давления в компрессоре (вентиляторе) наружного контура p *к II . На удельные параметры двигателей с форсажными камерами влияет также температура газа на выходе из форсажной камеры T *Ф . Анализ этих зависимостей занимает в курсе «Теория двигателей» одно из центральных мест (гл. 7 и 9).

Основные технические данные (кроме массы, габаритов, ресурса и стоимости) и удельные параметры выполненного двигателя зависят от внешних полетных и атмосферных условий и от режима работы двигателя. Поэтому в качестве характерных (используемых для сравнения) принимают данные и параметры двигателя в стандартных условиях при H = 0, M п = 0 на максимальном режиме, а также в условиях длительной работы двигателя на крейсерском режиме при расчетных значениях высоты и скорости полета (для современных авиалайнеров при H = 11 км, M п = 0,8).

Источник

Adblock
detector