ХАРАКТЕРИСТИКИ ДВИГАТЕЛЕЙ, ПРИМЕНЯЕМЫХ НА САМОЛЕТАХ

На современных самолетах применяются силовые уста­новки с турбореактивными (ТРД) воздушно-реактивными двигате­лями (в том числе двух контурными ДТРД и форсажными ТРДФ) и турбовинтовыми (ТВД).

В воздушно-реактивных двигателях в качестве окислителя используют атмос­ферный кислород, поэтому их характеристики существенно зависят от параметров потока воздуха на входе в воздухозаборники, а значит от высоты и скорости (числа М) полета. Необходимое изменение параметров потока воздуха в камере сгорания двигателя может обеспечиваться за счет его предварительного сжатия в компрессоре. К бескомпрессорным воздушно-реактивным двигателям относятся ПВРД.

К компрессорным относятся ТРД, ДТРД и ТРДФ. В компрессорных воз­душно-реактивных двигателях поступающий в двигатель воздух сжимается как при торможении во входном устройстве, так и в компрессоре, приводимом в дви­жение газовой турбиной. Благодаря использованию компрессора, в этих двигателях достигается высокое сжатие поступающего воздуха, что обеспечивает необходимые тяговые характеристики двигателя и возможность получения тяги при работе дви­гателя на месте.

На многих ТРД для дополнительного сжигания топлива за турбиной уста­навливают форсажную камеру. Такие двигатели называются форсажными (ТРДФ). Возможность дополнительного сжигания топлива обеспечивается наличием в про­дуктах сгорания свободного кислорода, не использованного при реакции горения в основных камерах двигателя. При этом повышение температуры газов за тур­биной приводит к увеличению скорости истечения газов из сопла двигателя. Это позволяет при включении форсажа увеличить тягу на 50 % и более. Естественно, при этом возрастает и расход топлива. Время работы двигателя на форсажном режиме ограничено.

В последние годы широкое распространение получили двухконтурные турбо­реактивные двигатели (ДТРД). Двухконтурный турбореактивный двигатель —это газотурбинный двигатель, в котором избыточная мощность турбины передается ком­прессору или вентилятору, заключенному в кольцевой капот. Пространство внутри этого капота называется вторым контуром. Туннельное расположение компрессора внешнего контура позволяет сохранить высокий КПД компрессора на больших скоростях полета, а также, в случае необходимости, увеличивать тягу сжиганием дополнительного количества топлива за компрессором ‘внешнего контура. После сжатия в компрессоре воздух выбрасывается через реактивное сопло внешнего кон­тура.

Двухконтурные двигатели бывают с различным коэффициентом двухконтур — ности. Коэффициентом двухконтурности называется отношение количества воздуха, проходящего через внешний контур, к количеству воздуха, проходящего через внутренний контур. В настоящее время применяются двигатели с коэффициентом двухконтурности от нуля до 8 … 10.

Характеристики ТРД — зависимости тяги и удельного расхода топлива от высоты и скорости полета — называют высотно-скорост­ными или полетными характеристиками двигателя. На рис. 2.10 приведены типичные высотно-скоростные характеристики ТРД для определенного режима работы двигателя /гоб = const.

Характер изменения тяги в функции числа М зависит от термо­динамических параметров тракта двигателя — степени сжатия ком-

прессора атн, температуры перед турбиной Тт, а также степени двух — контурности т. Для дозвуковых двигателей тяга по М, как правило, вначале падает. Для сверхзвуковых, особенно на форсаже, наблю­дается рост тяги на сверхзвуковых числах М и затем ее резкое паде­ние при приближении температуры торможения воздуха Тторм = = Т (1 + 0,2М2) к температуре перед турбиной, т. е. на числах М порядка 3 и выше.

С увеличением высоты полета в летном диапазоне чисел М тяга падает, причем на высотах, больших 11 км, тяга прямо пропор­циональна плотности воздуха р или давлению р.

Удельный расход топлива суи (рис. 2.11), т. е. расход массы топлива на единицу тяги в час с увеличением числа М полета увели­чивается. С увеличением высоты полета до 11 км удельный расход топлива несколько снижается, а затем остается постоянным.

Ряс. 2.12. Приведенная дроссельная характе­ристика двигателя: суД1 — значение суд при полной тяге (R = 1)

Характеристики, представляющие зависимость тяги и расхода топлива от режима работы двигателя, напри­мер, от частоты вращения, положения рычага управления двигателем (РУД), степени форсажа, называют дроссель­ными. Если рассматривать степень дросселирования двигателя, как пара­метр, то дроссельные характеристики удобно построить в виде зависимости удельного расхода топлива от относительного изменения тяги при регулировании R (рис. 2.12), при R = Р/Ртах.

Суммарная тяга Рр = 2] Pt max всех двигателей, установленных на самолете, называется располагаемой тягой силовой установки„ Располагаемую тягу подсчитывают по высотно-скоростным харак­теристикам двигателей с учетом потерь во входных каналах и сопло­вом аппарате силовой установки.

Обычно располагаемую тягу определяют для номинального Рр0М, максимального Ррвх или полного форсажного Рр режимов работы двигателя.