Входные устройства для сверхзвуковых скоростей

Общая схема сверхзвукового ВУ состоит из конфузора и диффузора (рис. 2.4). В выходном сечении конфузора, как известно, можно затормозить сверхзвуковой поток только до скорости звука. Дальнейшее торможение потока и соответственно повышение давления происходит с помощью системы косых и завершающего прямого скачков и смешанного сжатия.

Рис 2.4. Расчетная схема сверхзвукового устройства

Система скачков может быть образована элементами конструкции ВУ, установленными под определенным углом к направлению потока. Вследствие подвода внешней работы в РК увеличивается статическое давление p и абсолютная скорость С.

В неподвижном НА, имеющем межлопаточный канал расширяющейся формы, происходит уже без подвода внешней работы преобразование приобретенной в РК скорости в давление с одновременным падением скорости.

Современные сверхзвуковые ВУ организуют торможение потока с помощью системы косых и завершающего прямого скачков внешнего (рис.2.5 а), внутреннего (рис.2.5. б) и смешанного сжатия.

Рис.2.5. Схема образования скачков уплотнения в сверхзвуковом входном устройстве:а–внешнего сжатия;б–внутреннего сжатия

При увеличении числа скачков ступенчатая поверхность переходит в плавную и может осуществлять торможение потока изоэнтропическим путем.

Характеристики входных устройств

Основными характеристиками ВУ являются дроссельные и скоростные.

Дроссельными характеристиками называют зависимости от при фиксированных значениях (см. рис.2.6).

Рис.2.6. Пример дроссельной характеристики входного устройства

Скоростная характеристика (см. рис.2.7) представит собой зависимости от скорости .

Часто в качестве математической модели скоростной характеристики применяют выражение для

Для дозвуковых ВУ обычно принимают

; (самолетный канал).

Рис.2.7. Пример скоростной характеристики

Компрессоры ВРД

Компрессор предназначен для повышения давления воздуха, что необходимо для лучшего преобразования в полезную работу тепла, подводимого к рабочему телу в КС.

В авиационных ГТД применяются многоступенчатые осевые компрессоры (ОК) (см. рис. 2.8), центробежные (ЦБК) (рис. 2.9), их комбинация – осецентробежный компрессор (рис. 2.10), диагональные компрессоры (рис. 2.11).

Рис.2.8. Схема многоступенчатого осевого компрессора

Рис.2.9. Схема центробежного компрессора

Рис.2.10. Схема осевого центробежного компрессора

Рис.2.11. Схема диагонального компрессора

Многоступенчатый осевой компрессор состоит из нескольких рядов последовательно чередующихся подвижных (рабочих) и неподвижных (направляющих) лопаток. Подвижная часть компрессора называется ротором, неподвижная часть – статором. Совокупность рабочего колеса и направляющих лопаток называется ступенью компрессора (рис.2.12). При вращении ротора компрессора рабочие лопатки захватывают (засасывают) воздух подобно лопастям воздушного винта или вентилятора, закручивают его и проталкивают вдоль оси по направлению к выходу. Благодаря этому на входе в компрессор создается пониженное давление, что обеспечивает непрерывное поступление воздуха из окружающей среды. Вследствие подвода внешней работы в РК увеличивается статическое давление и абсолютная скорость С. В неподвижном НА, имеющем межлопаточный канал расширяющейся формы, происходит без подвода внешней работы преобразование приобретенной в РК скорости в давление с одновременным падением скорости.

Рис.2.12 Схема работы ступени компрессора.

Важнейшими параметрами компрессора являются:

1. степень повышения давления в компрессоре

2. работа компрессора, приходящаяся на 1 кг/с расхода воздуха

3. изоэнтропическая работа компрессора

4. изоэнтропический КПД компрессора

Характеристика компрессора обычно представляется в следующем виде (рис.2.13).

Рис.2.13. Пример представления характеристики компрессора

Мощность компрессора: .

Двух (трех) каскадный компрессор – это высоконапорный агрегат, имеющий высокую суммарную степень повышения давления При изменении режима работы двигателя происходит скольжение роторов относительно друг друга, что благоприятно сказывается на повышении устойчивости работы компрессора.

Камеры сгорания

Камеры сгорания предназначены для эффективного и непрерывного подвода тепла к рабочему телу ВРД за счет сжигания топлива. Камеры сгорания должны отвечать основным требованиям.

1. Высокая полнота сгорания топлива где - количество тепла, идущее на увеличение теплосодержания потока;

- располагаемое количество тепла;

Для основных КС , для форсажных КС .

2. Малые потери давления заторможенного потока в КС

- коэффициент восстановления давления заторможенного потока в КС;

.

3. Большая теплонапряженность КС ,где - объем камеры сгорания.

4. Обеспечение заданного поля температур на выходе из КС. Важно поле в окружном и радиальном направлениях.

5. Устойчивый процесс горения в широком диапазоне режимов работы двигателя и условий полета.

6. Надежный запуск на земле и в воздухе

7. Низкое содержание сажи и вредных веществ в продуктах сгорания