Глава 3. ВРД как тепловая машина и движитель
Авиационная СУ служит для преобразования располагаемой (химической) энергии топлива в работу передвижения ЛА. В общем случае это осуществляется в два этапа:
· располагаемая энергия топлива превращается в механическую;
· механическая энергия превращается в полезную работу передвижения ЛА.
Каждый из этих этапов характеризуется своими особенностями и специфическими потерями энергии. Поэтому при изучении основных закономерностей рабочего процесса целесообразно вначале проанализировать два указанных этапа преобразования энергии и только после этого рассматривать двигатель в целом: ввести общие критерии эффективности и изучать их зависимость от различных факторов.
I-s диаграмма рабочего процесса ГТД
Представим, что во всех характерных сечениях двигателя известны значения статического давления и температуры. Если их представить в i-s координатах, то получим диаграмму рабочего процесса ВРД (рис.3.1).
Рис.3.1. Диаграмма рабочего процесса ВРД:
реальный цикл
идеальный цикл
-В динамическое повышение давления во входном устройстве;
В-К механическое повышение давления в компрессоре;
К-Г подвод тепла в камере сгорания;
Г-Т расширение газа в турбине;
Т-С расширение газа в выходном устройстве;
С- изобарический ( =const) процесс отвода тепла во внешнюю среду.
- удельная работа динамического повышения давления воздуха в воздухозаборнике;
- удельная работа повышения давления воздуха в компрессоре;
- тепло, подведенное к 1 кг воздуха;
- удельная работа расширения газа в турбине;
- удельная работа расширения газа в выходном устройстве;
- тепло, отведенное от 1 кг рабочего тела в атмосферу
- суммарная работа на повышение давления воздуха;
- суммарная работа расширения.
Работа цикла ВРД
Физический смысл работы цикла: работа цикла – это полезно используемое тепло, т.е. разность между теплом, подведенным к 1 кг рабочего тела и отведенным от него. Следовательно:
Определим работу цикла ВРД из уравнения энергии, которое запишем для сечения на входе и выходе из двигателя ( Н-Н и С-С):
;
;
; . (3.1)
Как видно из уравнения (3.1), работа цикла в общем случае затрачивается на механическую работу и на приращение кинетической энергии рабочего тела, проходящего через основной контур двигателя.
В ТРД ; т.к. вся работа цикла идет только на приращение кинетической энергии.
В ТВД - на привод винта.
В ТВаД - потребителю.
В ТРДД отводится из внутреннего в наружный контур ( отсюда и обозначение - ).