Тяга двигателя и удельный расход топлива

Силовая установка самолета состоит из четырех двигателей Д-30КП. Двигатель Д-30КП (рис. 9) турбореактивный, двухкон­турный, с двухкаскадным компрессором и смещением газовых по­токов наружного и внутреннего контуров.

Компрессор двигателя двухкаскадный, осевого типа. Первый каскад низкого давления /—трехступенчатый, с первой сверхзву­ковой ступенью, приводится во вращение четырехступенчатой тур­биной низкого давления 5. Второй каскад высокого давления 2— одиннадцатиступенчатый с поворотными лопатками входного на­правляющего аппарата приводится во вращение двухступенчатой турбиной высокого давления 4. Роторы первого и второго каскада вращаются против часовой стрелки с разной частотой вращения. Степень повышения давления воздуха в компрессоре—19,45 (пер­вый каскад — 2,08, второй — 9,35).

Камера сгорания 3 трубчатокольцевого типа с двенадцатью жа­ровыми трубами.

Турбина двигателя осевого типа, реактивная, шестиступенчатая, состоит из двух турбин. Первая турбина 4 — высокого давления (в. д.), двухступенчатая, диски, сопловые и рабочие лопатки охлаждаются воздухом. Вторая турбина 5—низкого давления (н. д.), четырехступенчатая, с охлаждаемыми дисками.

Реверсивное устройство створчатого типа, с двумя наружны­ми боковым створками, предназначено для получения обратной тяги, для управления положением створок имеет автономную гид­равлическую систему.

Реактивное сопло 7 дозвуковое, нерегулируемое, выполненное как одно целое с камерой смещения 6 потоков внутреннего и внеш­него контуров.

Управление каждым двигателем осуществляется рычагом управ­ления (РУД), сблокированным с рычагом управления реверсом тя­ги (РУР) и рычагом останова (РОД).

Двухвальная схема двигателя улучшает его эксплуатационные данные, расширяет диапазон устойчивой работы, улучшает прие­мистость и облегчает запуск. Двухконтурная схема двигателя обес­печивает экономичность на всех режимах и условиях полета в ре­зультате снижения удельного расхода топлива. Степень двухконтурности двигателя - отношение расхода воздуха, через наружный

Рис. 9. Схема двигателя Д-ЗОКП и графики измене­ния абсолютной температу­ры ТК, давления р* и ско­рости течения газов с по его

газовому тракту:

/—компрессор низкого давления: 2— компрессор высокого давле­ния; 3—камера сгорания; 4—тур­бина высокого давления; 5—тур­бина низкого давления: ^—каме­ра смешения: 7—реактивное

сопло

контур к расходу воз­духа через внутренний контур — на взлетном режиме равна 2,33. Для улучшения поса­дочных характеристик и характеристик пре­рванного взлета все двигатели оборудова­ны системой реверси­рования тяги. Каждый двигатель

Д-ЗОКП создает на взлетном режиме тягу 12000 кгс (4 двигате­ля — 48000 кгс) на скорости, равной нулю в стандартных усло­виях. Наличие четырех двигателей с большой тягой обеспечивает хорошие взлетные характеристики самолета. При отказе одного двигателя обеспечивается безопасность продолжения взлета на трех, а также продолжение горизонтального полета на высоте не менее 8000 м при полетном весе 160 т. При отказе двух двигате­лей обеспечивается возможность продолжения полета на высоте не менее 3000 м при полетном весе 160 т и безопасная посадка на ближайшем аэродроме.

Величина тяги зависит от расхода воздуха и топлива через дви­гатель в единицу времени. Расход топлива за единицу времени составляет в среднем 1 ... 1,5% от расхода воздуха. Следовательно, можно считать, что масса газов, выходящих из двигателя, практи­чески равна массе воздуха, входящего в него.

Допустим, что давление воздуха перед входом в двигатель рав­но давлению на выходе из него. Тогда масса газовой струи, про­ходящая через двигатель, может получить ускорение только вследствие силового воздействия на эту массу. На основании треть­его закона механики масса газов, приобретая ускорение, с такой же силой действует на двигатель. Сила действия этой массы на двигатель и является его реактивной тягой Р_R.

Если обозначить скорость воздуха на входе в двигатель (ско­рость полета) через V, а скорость выхода газов из него через C₅, то изменение количества движения массы воздуха т=G/g, про­шедшей через двигатель за время t, будет равно импульсу силы P_R, действовавшей на эту массу т(С₅—V)=Р_Rt, где Р_Rt —импульс силы P_R, а т(С₅— V)=тC₅—тV — изменение количества движения массы воздуха т. Из этого выражения тяга турбореактивного двигателя будет

где т/t=т_сек—секундная масса воздуха, проходящего через дви­гатель.

Из этой формулы видно, что чем больше секундный расход воз­духа (m_сек) и больший прирост его скорости (С₅—V) в двигателе, тем реактивная тяга больше.

Для оценки экономичности двигателя вводится понятие удель­ной тяги р_уд и удельного расхода воздуха Суд. Учитывая, что се­кундная масса воздуха, проходящего через двигатель m_сек=Gсек/g (где Ссек—секундный вес воздуха, проходящего через двигатель), то тягу двигателя можно выразить Р_R=Gсек(C₅—V)/g.

Выражение (C₅— V)/g и является удельной тягой р_уд. Как видно из формулы, удельная тяга р_уд=(C₅— V)/g численно равна тяге, получаемой при прохождении через двигатель 1 кг воздуха.

Удельный расход топлива Суд==Счас/Р_R—часовой расход топ­лива в килограммах, необходимый для получения одного кило­грамма тяги двигателя. Если удельный расход топлива Суд мень­ший, а удельная тяга р_уд больше, то двигатель более экономичен.