РАСХОДЫ ГОРЮЧЕГО У САМОЛЕТОВ С ТУРБОРЕАКТИВНЫМИ ДВИГАТЕЛЯМИ

Рассмотрим вначале вопросы, связанные с определением рас­ходов горючего в горизонтальном полете. Для самолетов с ТРД определение сетки километровых и часовых рас­ходов горючего при горизонтальном полете значительно проще, чем для самолетов с поршневыми двигателями и винтом изменяе­мого шага, так как при заданных полетном весе, высоте полета и температуре воздуха скорость реактивного самолета однознач­но связана с оборотами двигателя. Применение закона подобия,

в частности;, метода оборотов, еще более упрощает задачу, так как позволяет, как мы это сейчас покажем, по результатам испы­таний с одним полетным весом определять расходы горючего для других весов.

В гл. XI было доказано, что при соблюдении постоянства

параметров G —G — и п

н самолета с ТРД происходит на подобных режимах, т. е. при М = const и — су = const. Следовательно, в горизонтальном по-

лете

Для турбореактивных двигателей с нерегулируемым соплом применим закон подобия, в соответствии с которым [см. гл. VII, § 5, формулу (7.53)]

В небольшом диапазоне изменения параметров допустимо счи­тать коэффициент полноты сгорания 8 постоянным. Тогда

QBP=Q— ■|/^==/з(М, япи). (16.19)

РнУ 1 н

Из сопоставления формул (16. 17) и (16. 19) следует, что при­веденный расход горючего при горизонтальном полете зависит от Gnp и М, т. е.

QnP=h(Gnp, М). (16.20)

На фиг. 16.22 показан примерный вид сетки приведенных расходов горючего Qnp в зависимости от Gnp и числа М для само­лета с ТРД.

Километровый расход горючего в горизонтальном полете равен

4 =

или, заменяя Q его значением по формуле (16.19), а ско­рость V выражением Ма= М )/ kg/іТц, получим

Р о_______ Опр______ 2пр

Рн~ уйёЩн ~^м’

где а0 — скорость звука в нормальных условиях (а^—-340,2 м/сек). Сопоставляя формулу (16.21) с формулами (16.17) и (16.20),

мы видим, что в горизонтальном полете приведенный километро­вый расход <7пР зависит от Gnp и М:

<7пР = ?-=Л(С„р. М). (16.22)

Рн

Типичная сетка приведенного километрового расхода в завися — мости от GnP и М представлена на фиг. 16.23.

Фиг. 16. 22. Примерный вид сетки приведен­ных часовых расходов горючего в зависим мости от приведенного веса и числа М.

В гл. XI было указано, что для определения из полетных испытаний сетки кривых М =/(Оп, Гпр) или M=/(Gnp, япр) (фиг. 16.24) необходимо выполнить на ряде высот установив­шиеся горизонтальные площадки во всем диапазоне скоростей полета. Если на этих площадках производить одновременно с замерами скорости и числа оборотов замеры часового рас­хода горючего Q, то, кроме сетки М =/(Gnp, ппр), могут быть построены сетки Qnp=/(GnD, М) и qnp=f(0„v, М). Так как каждой высоте полета при летных испытаниях соответствует определенное значение Gnp, то, подсчитав для каждой пло­щадки на этой высоте число М, приведенный расход горю-

ЧЄГО <?„,-<?*]/t = “ ТаКЖЄ > = nV

лучим по испытаниям на данной высоте одну из кривых фи­гур 16.22 и 16. 23; проделав аналогичную обработку для остальных высот, получим и остальные кривые.

і

і

і

| і

і

Фиг. 16.24. Зависимость числа М в горизонтальном полете от приведенного веса и приведенного числа оборотов двигателя.

 

Имея представленные на фиг. 16.22—16.24 сетки обобщен­ных характеристик горизонтального полета, полученных по ре­зультатам летных испытаний, легко определить часовой или ки­лометровый расход горючего для любых условий горизонтального полета. Действительно, пусть тре­буется найти километровый и часовой расход горючего в гори­зонтальном полете при полетном весе самолета G, скорости по прибору К™, высоте полета Нр и температуре наружного воз­духа Тн. Найдя указанным ранее способом по КПР и Ящ, индика­торную скорость Vi и зная для высоты Нр давление воздуха рн, р) У і

находим Gnv—G — и М=——z—. После этого по фиг. 16.24 Рн 44,4V рн

находим по GnP и М приведенные обороты ппр. По Gnр и М по фиг. 16.22 и 16.23 находим QnP и qWl а затем подсчитываем для наших условий полета

рлл/~ La

пр Ро У Т0 ■

В некоторых частных случаях удобнее вместо рассмотренных выше графиков применять графики другого вида. Так, при за­данном полетном весе самолета G каждому значению Gnp соот­ветствует определенное значение давления воздуха рн. следова­тельно, и определенная барометрическая высота Нр; кроме того, при данном Нр каждому числу М соответствует определенное значение индикаторной скорости V*. Из формул (16. 19), (16.201 и (16.22) видно, что при G=const

Я = Ъ{НР, V,), (16.24)

а в гл. XI было показано, что в этом случае (G = const)

У, = ъ(Нр, Пар). (16.25)

Следовательно, для постоянного полетного веса G могут быть

построены графики, представляющие зависимость —q и ппр

У I н

от индикаторной скорости Vi или от приборной скорости V„p (точнее Уприспр) для разных постоянных высот Нр (фиг. 16. 25, 16.26 и 16.27).

Из формул (16.23)’—(16.25) вытекает следующее важное правило: для заданного полетного веса G при заданной высоте полета по высотомеру (#p=const) километровый расход q завн-

сит только от индикаторной (или приборной) скорости, но не за­висит от температуры воздуха; следовательно, при горизон­тальном полете на одной и той же высоте и на

одной и той же скорости по прибору километ­ровый расход горючего остается неизменным, независимо от температуры воздуха. Аналогии-
нов правило1 относится и к величинам ——и nnv—n -■ f Jsl еле-

V т„ у тн

довательно, при одних и тех же значениях Нр и Vnp часовой рас­ход горючего Q и потребные для горизонтального полета обо­роты изменяются по следующему закону:

Таким образом при горизонтальном полете на заданных высоте Нр и скорости Vnp часовой расход горючего и потребные обо­роты в летних условиях выше, чем в зимних.

Графики, изображенные на фиг. 16.25 и 16.27, легко пере­строить для стандартных температурных условий на каждой

высоте полета. Для этого полагаем Г# = ГСТ и rtCT—nw

где Гст — стандартная температура на данной высоте Нр. Для иллюстрации на фиг. 16.28 и 16.29 показаны типичные зави­симости часового расхода горючего и оборотов от высоты по­лета и скорости по прибору для стандартных условий. Анало­гичные графики легко построить и для любых других темпера­турных условий.

Таким образом для самолетов с ТРД определение подробной сетки расходов горючего в горизонтальном полете сводится к выполнению площадок на разных скоростях на нескольких вы­сотах, а затем к пересчету полученных обобщенных сеток при помощи формул, основанных на законах подобия.

Как показывают расчеты и эксперименты, в некоторых слу­чаях на самолетах, на которых установлено несколько турбо­реактивных двигателей, можно достигнуть уменьшения кило­метрового расхода q, если в горизонтальном полете работает только часть двигателей, а остальные двигатели вы­ключены и работают на режиме авторотации. Объясняется это

Фнг. 16.29. Число оборотов двигателя в стандарт­ных условиях в зависимости от скорости по при­бору и высоты полета.

тем, что у ТРД удельный расход топлива, приходящийся на 1 кг развиваемой силы тяги, уменьшается по мере увеличения числа оборотов, в связи с чем может оказаться, что, несмотря на сопротивление остановленных двигателей, выгоднее получать тягу, необходимую для горизонтального полета на данной ско­рости, путем перевода части двигателей на большие обороты и выключения остальных двигателей, чем при работе всех двига­телей на средних оборотах. При проведении испытаний для определения расходов горючего на самолетах с несколькими ТРД целесообразно на каждой высоте на 1—2 скоростях полета определить расход горючего при остановке части двигателей.

Перейдем теперь к приведению расхода горю­чего’ при наборе высоты к стандартным усло­виям, причем мы будем предполагать, что подъем при разных температурных условиях производится при одном и том же числе оборотов (обычно номинальном).

Проделав вывод, аналогичный приведенному для самолетов с поршневыми двигателями (§ 3), получим, что отношение рас­ходов горючего в стандартных и фактических условиях в одном и том же интервале высот Н=Нр2 — Нр1 (см. фиг. 16. 21) равно

Д^н. ст Qct Дтст

где Л Тс*г и Дтф—время набора высоты ДН соответственно’ в стандартных и фактических условиях, определяемое по соответ­ствующим барограммам полета.

Как было показано в гл. VII [см. формулу (7.58)], при по­стоянном числе оборотов п

о Q

ппр dQ М dQ

где г =-^—- и гм =————— —показатели изменения часового

" Q дппр м Q дМ

расхода горючего в зависимости от изменения приведенного числа оборотов и числа М. Типичный вид графиков показателей гЛ и приведен на фиг. 7. 23 и 7. 24. Так как показатель гм при числах М, соответствующих режиму набора высоты, очень мал (см. фиг. 7.23), то с достаточным приближением можно считать, что

Ост 1 5 Тн

f = 1+-(1 — О-", (16.27)

V(f) L * н

где 8Тн = Тст — Тф. Как видно из фиг. 7.24, показатель гп мо­жет быть принят постоянным. Если в качестве среднего значения этого показателя принять гп = 4, то

Qст з ътfj

Qcf) 2 тн

Следовательно,

Д^Н. СТ L 3 в TfJ Д~С1

Д^Н. Ф 2 Гя/дтф

Определив расходы горючего ДИ7НСТ при наборе высоты в стан­дартных условиях для ряда интервалов высот ДН, суммирова­нием находим зависимость этого расхода от высоты полета, т. е. W„.CT=f(HP).