ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ В РЕАКТИВНОМ СОПЛЕ

Во избежание пережога двигателя температура газов перед турбиной не должна превышать определенной величины. Ввиду трудности измерения температуры перед турбиной измеряют температуру газов в реактивном сопле ТА и ограничивают ее ве­личину определенной максимально допустимой величиной Г4доП~

Температура газов в сопле Г4 зависит от режима работы двигателя.

Теория подобия показывает, что отношение температуры 7Т к температуре на входе Тх есть функция только двух величин: приведенных оборотов ппр и приведенного расхода воздуха GB, nv>:

~ — fit1 нр> <?в. пр ).

/1

Опасность пережога может возникнуть только при больших температурах, т. е. на режимах, близких к режиму максимально допустимых оборотов птах. Но на этих режимах у всех совре­менных двигателей с большой степенью сжатия истечение из реактивного сопла происходит на сверхкритическом режиме.

Вследствие этого Gв. пр тоже является функцией приведенных

т

оборотов. Следовательно, на этих режимах отношение — есть

Т

функция только приведенных оборотов.

В дальнейшем мы заменим истинную температуру на входе Тх температурой торможения и будем ее вычислять по формуле (5-2′):

Тла — Тн-

где V — в км/час такая замена вполне законна, ибо отношение — согласно теории подобия тоже является функцией только

приведенного числа оборотов. В соответствии с этим и приве­денное число оборотов будем вычислять по формуле (17.2)

висит только от пПР. Мы можем построить эту зависимость, если в полете запишем температуру наружного воздуха Тн, скорость Vобороты п и температуру в сопле Г4, что можно сделать по­путно в любом испытательном полете.

Вместо — удобнее вычислять величину ho

«а вместо япр величину

В соответствии с законом подобия

т* ___ / "шах 2_________ т1 ( "шах " -■ /~ 7*0 )___

*~Т* П )~Т°Т0[ П j •’Umax К tJ

К flmax hJ p( n 1 f p! "пр

П f Г0 V ^max f tJ ^max /

nmax г TlO /

Следовательно, величина тоже является функцией толь­ко относительных приведенных оборотов —1р—. В то же вре-

^шах

мя пользование этой величиной позволяет избежать построе-

7

ния предельных значений — 4-д-°-п- для данного двигателя. Кро-

ho ___

ме того, отношение ——р — = —-—|/ — является для задан-

^тах ^тах У ho

ного значения относительных оборотов —— функцией толь-

Лтах

ко Т1о, одинаковой для всех двигателей.

На фиг. 17.7 приведен образец полученной при эксперимен­те кривой зависимости Г* от А? п-Р-. Экстраполируя эту кривую

Ящах

до значения оп, получим предельное значение относитель­

ных приведенных оборотов, при которых имеет место — предельное значение температуры, если фактические обороты равны nmax. При другом значении фактических оборотов п необходимо кри­вую экстраполировать до значения

2 __

Очевидно, наихудшие условия при заданной скорости V» по — лучатся на границе стратосферы, где Ти имеет наименьшее зна­чение. При дальнейшем повышении высоты Тц остается неизмен­ным, а член в скобках увеличивается. Для высоты //=11 000 лс. получим {ри = 169,4 мм рт. ст.):

Если взять, например, l/i = 350 км/час, Тн= 206,5° К (на 10° меньше стандартной температуры), получим расчетное значение температуры на входе

Т10 = 206,5 (1 + -35°2- ) = 206,5 (1 + 0,0732) = 222° К = — 51° С.

10 1Ь70 000 / v ’

7іо=Па

При этой температуре на входе температура в сопле не должна превышать Г4доп. Этой температуре соответствуют отно­сительные приведенные обороты

Можно диаграмму_фиг. 17.7 перестроить непосредственно по температуре 7(4о) (фиг. 17.8), если подсчитать для каж-

С такой диаграммой можно производить те же операции, с той разницей, что для предельного значения получается

непосредственно температура на входе, при которой T^=TiROU, Так, из фиг. 17.8 видно, что для испытанного двигателя при п = Яшах предельная температура торможения на входе бу­дет —44°.

§ 5. ИСПЫТАНИЯ НА ПОМПАЖ

Помпаж у турбореактивных двигателей выражается в виде резких колебаний давления по газовоздущному тракту. На

и’ЗЩ)

фиг. 17.9 представлена типичная кривая степени сжатия в ком­прессоре в зависимости от приведенного расхода воздуха и при­веденных оборотов (или, что то же,— осевого и окружного чи­сел М). Для каждого двигателя существует определенная гра­ница устойчивости, при переходе за которую начинается пом­паж. На стационарных режимах зависимость г от GB. np идет по «эксплоатационной» кривой BD, находящейся на некотором рас­
стоянии от границы устойчивости. Помпаж может получиться в двух случаях: при резком движении дросселя или на больших оборотах при стационарном режиме и низкой температуре на входе.

При даче газа двигатель переходит на новый стационарный режим не по эксплоатационной кривой, а по некоторой кривой, более близкой к границе устойчивости. При умеренном темпе перемещения сектора газа (кривая BCD) помпаж не будет иметь места. При резкой даче газа (кривая BED) двигатель попадает в неустойчивую область и появятся вибрации. Испытания двига­теля на переходных режимах будут рассмотрены в следующем параграфе, а сейчас рассмотрим помпаж на стационарном ре­жиме.

Как указывалось в предыдущем параграфе, при оборотах близких к максимальным, согласно теории подобия, режим дви­гателя определяется только приведенными оборотами. При понижении температуры на входе приведенные обороты растут, как это показано пунктирным продолжением DA эксплоатацион­ной кривой (см. фиг. 17.9). При достаточно низкой температуре на входе, когда продолжение эксплоатационной кривой пересе­чется с границей устойчивости, произойдет помпаж. Этот режим МОЖНО определить приведенными критическими оборотами Япр. кр

или, еще лучше,— числом относительных оборотов — к-, пока­зывающим, каков запас оборотов по помпажу в процентах от максимальных оборотов.

Поэтому испытания на помпаж ведутся таким образом, чтобы определить величину /гпр. кр. Для этого летчик производит подъем на малой скорости на оборотах ятах, пока на некоторой высоте температура на входе не понизится настолько, что появятся пер­вые признаки помпажа. Летчик обнаруживает это явление в виде отдельных срывов давления, проявляющихся внешне в виде до­вольно резких хлопков. Для точной регистрации характера яв­ления необходимо в этот момент записать колебания давления за компрессором при помощи манографа. После этого летчик сбавляет обороты на 50—100—150 об/мин и продолжает подъем, пока снова не обнаружит хлопки. Таким путем будет получено несколько экспериментальных точек начала помпажа.

Обработка ведется следующим образом. На каждом режиме подсчитываются скорость Vi и температура на входе

Затем подсчитываются относительные приведенные обороты по формуле

Ятах Яшах

Можно также характеризировать режим помпажа непосред­ственно температурой на входе, при которой наступает помпаж при максимальных оборотах.

Зная эти величины, можно проверить, удовлетворяет ли дви­гатель требованиям надежной работы в РАТУ, которые уста­навливаются так же, как и РАТУ для проверки опасности пере­грева двигателя (см. § 4).