Высотная характеристика реактивного двигателя

Высотная характеристика реактивного двигателя

ВЫСОТНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ТУРБОРЕАКТИВНОГО ДВИГАТЕЛЯ

Высотная характеристика ТРД показывает изменение тяги и удельного расхода топлива от высоты полета.

Высотная характеристика снимается при испытании ТРД при следующих условиях: с 0 = пост., n = пост., Т 3 = пост, т. е. при полете на неизменной скорости, при работе двига­теля на постоянных числах оборотов и неизменной темпера­туре газов перед турбиной.

Высотная характеристика одного из выполненных турбо­реактивных двигателей приведена на рис. 47. Как видно из рисунка, с увеличением высоты полета тяга двигателя непре­рывно уменьшается и на высоте 10 км составляет около 46% от максимальной тяги, развиваемой двигателем на земле Н=0).

Падение тяги объясняется уменьшением удельного веса воздуха с высотой, следовательно, уменьшением секундного расхода воздуха, протекающего через двигатель с увеличением высоты полета.

С подъемом на высоту температура окружающего воз духа понижается, это улучшает работу компрессора. Сте­пень сжатия двигателя повышается. Поэтому с увеличением высоты полета удельный расход топлива уменьшается. На высоте 11 км удельный расход топлива ТРД составляет примерно 80% от удельного расхода на земле (рис, 48).

Рис. 47. Высотная характеристика ТРД.

Рис. 48. Изменение удельного расхода топлива по высоте полета.

Турбореактивный двигатель более экономичен на боль­ших высотах. Самолет с ТРД при полетах на высоте проле­тит большее расстояние и продержится в воздухе дольше, чем при полете на малой высоте.

СКОРОСТНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ТУРБОРЕАКТИВНОГО ДВИГАТЕЛЯ

Скоростная характеристика ТРД показывает изменение тяги и удельного расхода топлива от изменения скорости полета.

Скоростная характеристика строится при следующих условиях: Н = пост., п = пост., Тз = пост., т. е. при полете, ни постоянной (неизменной) высоте, при работе двигателя на ‘постоянные числах оборотов и при неизменной темпера­туре газов перед турбиной.

Скоростная характеристика турбореактивного двигателя показана на рис. 49. Как видно из рисунка, тяга двигателя с увеличением скорости полета от нуля до 700—900 км i час медленно уменьшается, примерно до 80% от тяги, которую развивал двигатель при работе на месте (от Р МАКС ). При дальнейшем увеличении скорости тяга начинает возрастать.

Рис. 49. Скоростная характеристика ТРД.

Чем объяснить такой характер изменения тяги с увели­чением скорости полета?

Т яга, как мы знаем, определяется произведением секунд­ного расхода воздуха на разность скоростей воздушного Потока на выходе из двигателя и на входе в него:

До скорости полета 700—900 км/час секундный расход воздуха растет очень медленно, а разность скоростей с 5 — с о уменьшается очень сильно, поэтому тяга ТРД падает.

При скоростях полета свыше 700—900 км/час за счет скоростного напора секундный расход воздуха G СЕК начинает увеличиваться быстрее и, хотя разность скоростей с 5 — с о продолжает уменьшаться, тяга ТРД начинает увеличи­ваться.

Удельный расход топлива с увеличением скорости полета непрерывно увеличивается.

У дельный расход топлива определяется по уравнению:

При увеличении скорости полета будут изменяться разность температур Т 3 — Т 2 и удельная тяга.

С увеличением скорости полета за счет торможение потока увеличивается температура воздуха на входе в ком­прессор и соответственно увеличивается температура воз­духа на входе в камеру сгорания Т 2 .

Читайте также:  Каменс двигатель газель сапун как снять

Рис. 50. Изменение удельного расхода топлива по скорости полета.

При постоянной температуре газов за камерой сгорания Т 3 разность Т 3 — Т 2 будет уменьшаться. Эта разность тем­ператур определяет количество тепла (а следовательно, и количество топлива), расходуемого на нагрев одного кило­грамма воздуха.

Удельная тяга с увеличением скорости полета умень­шается быстрее, чем разность температур Т 3 — Т 2 , поэтому удельный расход топлива увеличивается.

Для выполненных турбореактивных двигателей удельный расход топлива при работе на месте (когда скорость полети с 0 = 0) на максимальных оборотах лежит в пределах 0,80—1,05 (кг топл/кг тяги в час) и при увеличении скорости полета до 1000 км/час повышается до 1—1,5 (кг топл/кг тяги в час).

Удельный расход топлива на скорости полета 1000 км/час, превышает удельный расход топлива при работе двигателя на земле на месте примерно на 35—40% (рис. 50).

Источник

ВЫСОТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ТРД И ТРДФ

Высотной характеристикой ТРД называется, как вы знаете, зависимость тяги и удельного расхода топлива от высоты полёта при МН = const. При её построении принято считать, что атмосферные условия изменяются с высотой так, как предусмотрено ГОСТ 4401 – 81 «Стандартная атмосфера. Параметры».

Рассмотрим качественный характер протекания высотных характеристик ТРД, показанный на рис. 38.6.

1). Температура ТН линейно понижается с высотой (на 6,5 К за каждый км) до высоты Н ≈ 11 км, а затем до Н ≈ 20 км остается постоянной (минус 56,5 о С). Пропорционально ТН изменяется (при ) и . Поэтому при приведенная частота вращения возрастает, что ведет к увеличению и .

Рис.38.6. Относительное протекание высотных характеристик ТРД

2). По этой причине расход воздуха через двигатель уменьшается заметно медленнее, чем давление атмосферы рН. Это следует как из анализа формулы для расхода воздуха Gв= , так и из того, что вследствие возрастания давление перед турбиной падает медленнее, чем рН, а при расход газа через турбину пропорционален . На высотах более 11 км поэтому здесь расход воздуха через двигатель пропорционален рН .

3). С увеличением высоты полета (до Н = 11 км) из-за снижения ТН степень подогрева рабочего тела в цикле двигателя возрастает. Это ведет к возрастанию работы цикла и, соответственно, к увеличению удельной тяги.. В результате тяга двигателя уменьшается с высотой еще медленнее, чем расход воздуха. И при увеличении высоты полета до Н = 11 км, когда давление атмосферы уменьшается почти в 5 раз, тяга двигателя обычно уменьшается только в 3,2 … 3,5 раза. Выше Н = 11 км тяга уменьшается пропорционально рН .

4). Увеличение степени повышения давления и степени подогрева рабочего тела в цикле двигателя приводит к возрастанию внутреннего КПД и, как следствие, к повышению экономичности двигателя. В результате удельный расход топлива при подъеме на высоту (до Н = 11 км) несколько снижается. На высотах более 11 км параметры цикла уже не меняются, и поэтому здесь остается постоянным – режим работы двигателя сохраняется подобным режиму работы на Н = 11 км.

Читайте также:  Почему падает температура двигателя при движений калина

Но на больших высотах это подобие может быть нарушении из-за того, что числа Рейнольдса (пропорциональные плотности воздуха или газа) с подъемом не высоту уменьшаются и могут выйти за пределы области автомодельности И тогда из-за уменьшения чисел Re начнется заметное возрастание гидравлических потерь прежде всего в компрессоре, а может быть и в других элементах двигателя, что повлечет за собой увеличение удельного расхода топлива и дополнительное снижение тяги (см. штриховые линии на рис. 39.6 в области H > 11 км).

Относительное протекание высотных характеристик ТРДФ качественно не отличается от рассмотренных высотных характеристик ТРД.

Рис.18.12. Высотно-скоростные характеристики ТРД для режима «максимал» при программе управления n=const, =const

Весь приведенный выше анализ протекания скоростных и высотных характеристик ТРД и ТРДФ был выполнен в предположении, что программа управления двигателем поддерживает все время неизменные значении n и . Но, поскольку при температура , как вы уже знаете, меняется незначительно, а при частота вращения изменяется также незначительно, протекание этих характеристик будет иметь аналогичный характер и при других программах управления. Исключением является только программы (или её часть), поддерживающая , так как в этом случае , а вместе с ней и степень подогрева , существенно возрастают с ростом скорости полета, а не снижается, что приводит к непрерывному возрастанию тяги двигателя с ростом V. А при увеличении высоты полета (и МН = const) режим работы двигателя сохраняется подобным и тогда .

Дата добавления: 2018-05-10 ; просмотров: 1033 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Источник

25)Высотная характеристика авиационного поршневого двс.

Влияние высоты на мощность двигателя. С увеличением высоты понижаются температура, давление и плотность окружающей среды. Вследствие этого с подъемом на высоту будет уменьшаться и весовой заряд цилиндров, соответственно уменьшается и мощность двигателя.

Двигатели, которые не могут сохранять свою номинальную мощность с подъемом на высоту, называются невысотными. Падение мощности с высотой у таких двигателей очень велико. Например, на высоте 5000 м эффективная мощность невысотного двигателя будет в 2 раза меньше, чем на земле при тех же оборотах коленчатого вала.

Мощность, развиваемая двигателем на высоте при полном открытии дроссельной заслонки, постоянном числе оборотов и постоянном составе смеси (α = const) подсчитывается по формуле: NeH = NeA , (20)

где NeH – мощность двигателя на высоте; Ne – мощность двигателя на земле (мощность по внешней характеристике) при полном открытии дроссельной заслонки; А – коэффициент падения мощности при подъеме на высоту. Коэффициент А зависит от давления и температуры окружающего воздуха.

Высотной характеристикой невысотного двигателя называется зависимость его эффективной мощности и удельного расхода топлива от высоты полета при полном открытии дроссельной заслонки, при постоянных оборотах и неизменном качестве смеси.

Рис. 9. Высотная характеристика невысотного двигателя.

Высотными называются двигатели, которые сохраняют мощность до некоторой высоты, называемой расчетной. Расчетная высота двигателя не является потолком самолета – она всегда значительно ниже его.

Высотной характеристикой двигателя с нагнетателем называется зависимость его эффективной мощности и удельного расхода топлива от высоты при постоянных оборотах, составе смеси и постоянном (до расчетной высоты) давлении наддува.

Рис. 10. Высотная характеристика двигателя с ПЦН

На рис.10 показана высотная характеристика двигателя с приводным центробежным нагнетателем (ПЦН) при работе двигателя на номинальном режиме. Из характеристики видно, что эффективная мощность до расчетной высоты увеличивается, а удельный расход топлива падает.

Читайте также:  Как узнать какое масло надо заливать в двигатель

Повышение мощности двигателя при подъеме от уровня земли до расчетной высоты происходит вследствие увеличения весового заряда цилиндров свежей смесью. Падение мощности двигателя на высотах выше расчетной объясняется теми же причинами, что и падение мощности с подъемом на высоту невысотного двигателя, т.е. в основном уменьшением весового количества воздуха, поступающего в цилиндры двигателя.

Высотность поршневых двигателей с ПЦН ограничивается величиной 5000-6000 м вследствие большой мощности, потребляемой нагнетателем. Применение турбонагнетателей позволило довести высотность двигателей до 10000 м и более и одновременно значительно увеличить экономичность силовой установки в целом.

26)Как обеспечивается высотность авиационного поршневого двс?

Для поддержания мощности двигателя по высоте наибольшее распространение получил центробежный нагнетатель.

В двигателях без нагнетателя сохранение номинальной мощности до определенной высоты, т.е. получение высотности, может быть обеспечено только в том случае, если двигатель развивает свою номинальную мощность на уровне земли при неполностью открытой дроссельной заслонке. Такие двигатели называются «переразмеренными», так как рабочий объем их цилиндров избыточно велик для получения номинальной мощности на уровне земли. Такой «переразмеренный» двигатель дросселируется на земле до номинальной мощности, постоянство которой с высотой поддерживается путем постепенного открытия дроссельной заслонки. Очевидно, что такой путь обеспечения высотности двигателей является крайне нерациональным.

В настоящее время подавляющее большинство авиационных поршневых двигателей имеет установленный на впуске нагнетатель центробежного типа с приводом от вала двигателя или от газовой турбины, использующей энергию отработавших газов, удаляемых из цилиндров двигателя.

Нагнетатель выполняет две основные функции: увеличение мощности двигателя за счет наддува и обеспечение высотности двигателя, т.е. сохранении заданного значения наддува до некоторой расчетной высоты полета. Характеристики двигателей с нагнетателями обладают целым рядом особенностей. Особенно сильно сказывается установка нагнетателя на высотных характеристиках двигателя.

Удельный эффективный расход будет зависеть только от механического КПД, равного ξm = Ne/Ni. До расчетной высоты мощности Ne и Ni изменяются таким образом, что ξm возрастает и достигает наибольшего значения на Нр. После расчетной высоты мощность трения остается почти постоянной, а Ne и Ni падают. Вследствие этого ξm падает, удельный расход топлива растет.

Рис. 11. Высотная характеристика двигателя с турбонагнетателем

На рис.11 показана примерная высотная характеристика двигателя с турбонагнетателем. На уровне земли заслонка перепуска отработавших газов в атмосферу устанавливается в такое положение, чтобы обеспечивалось заданное значение давления наддува. С подъемом на высоту атмосферное давление падает, и чтобы поддержать постоянное давление наддува, необходимо увеличить число оборотов турбонагнетателя. Это достигается уменьшением перепуска отработавших газов в атмосферу путем прикрытия заслонки перепуска. На расчетной высоте полете заслонка перепуска закрывается полностью. При дальнейшем увеличении высоты давление наддува начинает падать, соответственно падает и мощность, развиваемая двигателем.

Показанное на рис.11 снижение эффективной мощности от земли до расчетной высоты объясняется повышением температуры воздуха на впуске в результате повышения сжатия воздуха в нагнетателе при увеличении его оборотов. Отмеченное падение мощности может быть устранено установкой радиатора для охлаждения воздуха, поступающего в двигатель.

Источник

Adblock
detector