Логинов Василий Васильевич : другие произведения.

Смотрите и учитесь

Самиздат: [Регистрация] [Найти] [Рейтинги] [Обсуждения] [Новинки] [Обзоры] [Помощь|Техвопросы]
Ссылки:
Школа кожевенного мастерства: сумки, ремни своими руками
 Ваша оценка:


Змiст узагальненого контрольного завдання УКЗ-01

1.1. Змiст ЧКЗ-01-01 першого рiвня засвоєння та еталонна вiдповiдь. (час 20 хв.)

Класифiкацiя, принцип дi§ та областi застосування теплових двигунiв.

Еталонна вiдповiдь.

Силова установка (СУ): сукупнiсть теплового двигуна i систем, якi забезпечують його нормальну роботу та отримання необхiдних характеристик технiчного засобу (об'єкту).

Тепловi двигуни є хiмiчними: використовується хiмiчна енергiя палива для одержання Q через процес згоряння.

Тепловий двигун - основа силово§ установки (СУ) технiчного засобу (об'єкту), сукупнiсть теплово§ машини i рушiя, яка перетворює теплову енергiю, що мiститься в паливi в енергiю механiчно§ дi§ двигуна. Перетворення енергi§ вiдбувається в два етапи: I етап (q1?lц); II етап (lц?lтяг).

Класифiкацiя теплових двигунiв :

Тепловi двигуни зовнiшнього згоряння - двигуни, в яких згоряння палива вiдбувається ззовнi двигуна. Це: паровi турбiни та поршневi паровi машини. Паровий котел ззовнi генератор пари.

Тепловi двигуни внутрiшнього згорання - двигуни, в яких згорання палива i передача теплоти РТ вiдбувається в серединi двигуна. Це: поршневi ДВЗ, ГТУ та реактивнi двигуни.

Поршневi ДВЗ - згоряння палива i пiдведення Q до РТ вiдбувається в замкнутому цилiндрi, а РТ: повiтря, вiдбiр роботи вiд РТ здiйснюється за допомогою рухомого робочого органу - поршня.

Подiляються на два базовi типи:

Застосування: транспорт; енергетичнi установки.

Реактивнi двигуни - частини теплово§ енергi§ згоряння палива перетворюється в механiчну енергiю, яка використовується для створення рушiйно§ сили реактивного типу.

Подiляються на три типи: ракетнi (РкД), повiтряно-реактивнi (ПвРД) та комбiнованi.

РкД - реактивна сила виникає за рахунок прискорення потоку РТ, яке утворюється в результатi згоряння палива в КЗ.

РТ: продукти згоряння палива.

Компоненти палива (пальне i окислювач) - на борту ЛА, тому робочий процес двигуна не залежить вiд наявностi атмосфери.

Подiл по фазовому стану палива: РРД, РДТП, ГРД.

Застосування - СУ ракет рiзкого призначення, в тому числi i авiацiйних РС; катапульти; прискорювачi ЛА.

ПвРД - реактивна сила утворюється безпосередньо за рахунок прискорення потоку РТ або частково чи повнiстю - спецiальним рушiєм, що використовує механiчну енергiю потоку РТ.

Спецiальний рушiй - повiтряний гвинт, гвинтовентилятор.

0x08 graphic
0x08 graphic
РТ: повiтря.

Подiл по способу стиску повiтря:

Застосування - повiтряний транспорт рiзного призначення.

Безкомпресорнi ПвРД: пульсуючi (ПуПвРД), прямоточнi (ППвРД)

Компресорнi ПвРД (ГТД):

Подiляються на: турбореактивнi та турбовальнi

ТРД(Ф), ТРДД(Ф) ТГвД ТГвВД ТВаД

(одноконтурнi) (двоконтурнi)

Генерацiя надлишково§ мех. енергi§ здiйснюється в турбокомпресорi (газогенераторi) - ТК:

Надлишкова механiчна енергiя пiсля ТК використовiється:

а) В ТРД - на прискорення потоку у РС i створення реактивно§ сили.

б) В ТРДД - на прискорення потоку у РС I контура та приведення додаткового турбiного вентилятора, який прискорює додаткове РТ у II контурi.

в) В ТГвД або ТГвВД - головним чином на приведення додатковою турбiною

повiтряного гвинта або турбiни гвинтовентилятора та прискорення РТ.

г) В ТваД - виключно на приведення додатковою турбiною несучого гвинта вертольота (виводного вала!)

0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
Комбiнованi реактивнi двигуни - комбiнацiя одного з типiв РкД та одного типiв ПвРД або комбiнацiя рiзних типiв ПвРД. Застосування - над- та гiперзвуковi ЛА.

Подiл:

1.2. Змiст ЧКЗ-01-02 другого рiвня засвоєння та еталонна вiдповiдь. (час 20 хв.)

Загальнi вимоги до теплових двигунiв.

Еталонна вiдповiдь.

Вимоги ставляться до параметрiв та характеристик двигунiв, якi оцiнюють §х досконалiсть та доцiльнiсть використання на технiчних об'єктах.

  1. Висока економiчнiсть (низька витрата пального або палива).

  2. Малi габарити конструкцi§ (?р в двигунi).

  3. Мала маса конструкцi§.

  4. Висока надiйнiсть роботи.

  5. Великий призначений ресурс.

Усi цi вимоги пов'язанi з досконалiстю органiзацi§ робочого процесу та рiвнем значень його параметрiв.

Наводяться приклади конструктивно-компонувальних схем двигунiв всiх поколiнь.

Змiст узагальненого контрольного завдання УКЗ-02

2.1. Змiст ЧКЗ-02-01 першого рiвня засвоєння та еталонна вiдповiдь. (час 20 хв.)

Основнi припущення, що прийнятi при виведеннi рiвнянь.

Еталонна вiдповiдь.

З допомогою математичного аналiзу дослiджується газовий потiк (потiк РТ) у проточнiй частинi двигуна.

Проточна частина двигуна - канал складно§ форми всереденi двигуна, через який проходить робоче тiло (РТ), та в якому здiйснюється енергоперетворення.

Для дослiдження структури потоку РТ використовують математичну модель високого рiвня складностi,яка описує змiну параметрiв стану (р, Т, V або ?), швидкостi руху (с) та енергетичних параметрiв РТ у просторi проточно§ частини та часi. Математична модель розв'язується чисельними методами.

В данiй дисциплiнi застосовують спрощенi математичнi моделi, якi дозволяють одержувати рiшення у виглядi простих i достатньо точних виразiв. Цi моделi базуються на таких припущеннях стосовно потоку РТ:

Зауваження: У випадку нерiвномiрного розподiлу параметру у перерiзi в математичну модель включають додатково рiвняння розподiлу.

Основу мат. моделi складають:

2.2. Змiст ЧКЗ-02-02 першого рiвня засвоєння та еталонна вiдповiдь. (час 20 хв.)

Рiвняння термодинамiчних процесiв

Еталонна вiдповiдь.

Для iдеальних циклiв рiвняння:

Для реальних циклiв рiвняння:

Змiст узагальненого контрольного завдання УКЗ-03

3.1. Змiст ЧКЗ-03-01 першого рiвня засвоєння та еталонна вiдповiдь. (час 20 хв.)

Система рiвнянь термодинамiки газового потоку

Еталонна вiдповiдь.

Система рiвнянь:

• рiвняння енергi§ ГП;

• узагальнене рiвняння Бернуллi.

0x08 graphic
0x01 graphic

Розглянемо систему рiвнянь ГП для 1кг РТ.

Узагальнена схема дослiджувано§ дiльницi проточно§ частини.

а) Рiвняння стану РТ

Придатне рiвняння стану iдеального газу:

0x01 graphic

б) Рiвняння нерозривностi ГП

0x01 graphic

G [кг/с] -- Для сталого руху ГП витрата газу однакова у всiх перерiзах!

Частина рiвняння для певного перерiзу:

0x01 graphic
-- називається рiвнянням витрати газу.

0x01 graphic
-- якщо G=var;

0x01 graphic
-- якщо G=const.

Рiвняння витрати газу, виражене через ГДФ та параметри стану:

0x01 graphic
? m-0,004 - для повiтря

або 0x01 graphic
.

в) Рiвняння I закону т/д

Встановлює баланс енергоперетворень в дослiдженому об'ємi (1-2) для ТДП, тобто в системi координат, що рухається з газом:

q+qтр=U2-U1+l=U2-U1+0x01 graphic

dq+dqтр=dU+pdV.

В абсолютнiй системi координат:

i=U+рV ? q+qтр=i2-i1+l0=i2-i1-0x01 graphic

dq+dqтр=di-0x01 graphic
? для розшир. ТДС.

г) Рiвняння енергi§ ГП

q=i2-i1+0x01 graphic
+lтех,

dq=di+cdc+dlтех,

lтех - енергообмiн здiйснюється за допомогою технiчного пристрою (рухомого твердого тiла).

i*=i+0x01 graphic
або q=i2*-i1*+lтех, ? вираз через i*.

dq=di*+dlтех,

lтр=qтр - вiдсутнi в рiвняннi (скорочуються!), а впливають на значення С, р, ?, Т.

д) Узагальнене рiвняння Бернуллi

(г)-(в)?(д):

0x01 graphic
+0x01 graphic
+lтех+lтр=0,

0x01 graphic
? Це рiвняння енергi§ ГП у механiчнiй формi.

3.2. Змiст ЧКЗ-03-02 другого рiвня засвоєння та еталонна вiдповiдь. (час 20 хв.)

Рiвняння Ейлера про змiну кiлькостi руху газового потоку.

Еталонна вiдповiдь.

Л.Ейлер (1755р.) в роботi "Загальнi принципи руху рiдин" запропонував 2 рiвняння руху iдеально§ рiдини, суть яких формулюється у виглядi теорем.

Iдеальна рiдина (газ) має властивостi реально§ рiдини (частинки мають масу) окрiм в'язкостi.

Для тако§ рiдини кiлькiсть руху (момент кiлькостi руху) дорiвнюють сумi цих параметрiв для матерiальних точок.

0x08 graphic
Кiлькiсть руху дослiджуваного об'єкту потоку дорiвнює добутку його маси на швидкiсть центру мас. (Оскiльки частинки розподiленi в об'ємi рiвномiрно!)

0x08 graphic
0x08 graphic

Рисунок для n-елементарних струйок

S-бокова поверхня елементарно§ струйки ?G

Перша теорема Ейлера:

Сума зовнiшних сил, що дiють на дiльницю (1-2) елементарного струменя дорiвнює секунднiй змiнi кiлькостi руху газу, який входить та виходить через торцевi поверхнi (?F1, ?F2)

(0x01 graphic
, (*)

де 0x01 graphic
рiвнодiючi сил тиску на поверхнях S, ?F, f;

0x01 graphic
-- секундна кiлькiсть руху.

Пiдсумуємо рiвняння (*) для n -елементiв струменiв:

0x01 graphic

0x01 graphic
цi сили перпендикулярнi руху газу i урiвноважуються (протележнi за напрямком).

Якщо n??, то: F?dF, ?G?dG

0x01 graphic

Суть: У випадку сталого руху газу сума всiх газодинамiчних сил, що дiють на дослiджуваний об'єм газу з боку КП F та обтiчних тiл, дорiвнює секунднiй змiнi кiлькостi руху газу при протiканнi через КП F.

Зауваження: 1) треба знати 2 з 3-х складових рiвняння;

2) розв'язання спрощують рацiональним вибором форми КП.

Змiст узагальненого контрольного завдання УКЗ-04

4.1. Змiст ЧКЗ-04-01 першого рiвня засвоєння та еталонна вiдповiдь. (час 20 хв.)

Рiвняння Ейлера про змiну моменту кiлькостi руху газового потоку.

Еталонна вiдповiдь.

Момент кiлькостi руху газу дорiвнює добутку вектора кiлькостi руху вiдносно осi обертання на радiус-вектор центру мас.

0x08 graphic

КП?F?+F??

F1+F2

?=const (кутова швидкiсть)

Друга теорема Ейлера:

Якщо рух сталий i вiдсутнi масовi сили, то сума моментiв усiх зовнiшних поверхневих сил вiдносно осi обертання дорiвнює змiнi момента секундно§ кiлькостi руху газу вiдносно тiє§ ж осi.

0x01 graphic

на КП на обтiч. тiлах

G=C1a?1F1=C2a?2F2

Зовнiшня механiчна робота lзов=ln

r"w=u

0x01 graphic

4.2. Змiст ЧКЗ-04-02 першого рiвня засвоєння та еталонна вiдповiдь. (час 20 хв.)

Класифiкацiя поршневих ДВЗ

Еталонна вiдповiдь.

Класифiкуються за багатьма ознаками:

По способу запалювання палива:

0x08 graphic
0x08 graphic

з примусовим запалюванням з самозайманням вiд стиску

В залежностi вiд iдеального циклу, покладеного в основу робочого процесу:

0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic

двигуни, якi працюють двигуни з циклом Дизеля двигуни з комбiн. циклом

за циклом Отто

(пiдв. q при V=const) (пiдв. q при р=const) (Сабате- Трiнклера)

0x08 graphic
По мiсцю та способу утворення ППС:

0x08 graphic

з зовнiшнiм сумiшеутворенням iз внутрiшнiм сумiшеутворенням

(карбюратор?бензиновi; змiшувач?газовi) (дизелi)

В залежностi вiд роду пального:

0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic

двигуни легкофракцiйного двигуна важкофракцiйного газовi двигуни

пального пального

По числу повних перемiщень поршня (тактiв) для здiйснення одного циклу:

0x08 graphic
0x08 graphic

4-тактнi 2-тактнi

Змiст узагальненого контрольного завдання УКЗ-05

5.1. Змiст ЧКЗ-05-01 першого рiвня засвоєння та еталонна вiдповiдь. (час 20 хв.)

Iндикаторнi дiаграми 4-тактних поршневих ДВЗ.

Еталонна вiдповiдь.

Згорнутi (p-V) та розгорнутi (р-?). ?-кут повороту колiнчатого валу.

Iнд. дiагр. знiмають приладом-iндикатором пiд час роботи двигуна.

Для термодинамiчного аналiзу використовується згорнута iндикаторна дiаграма:

Р=f(V) - графiк одночасно§ змiни р та об'єму V РТ в цилiндрi пiд час одного циклу його роботи.

У чотиритактних ДВЗ

Цикл - за 4 ходи (такти) поршня.

Цикл подiляється на 2 частини:

- пiдготовчу (видалення ПЗ) (наповнення свiжим РТ) (випуск, всмоктування, стиск);

- робочу (горiння i розширення продуктiв згоряння).

Vс - об'єм камери стиску (згоряння): ВМТ;

Vа - повний об'єм роб. цил-ра НМТ;

Vh=Vа-Vс - робочий об'єм цилiндра.

Клапани не можуть вiдкриватися миттєво, тому передбачено вiдкриття з випередженням та закриття з запiзненням (вiдносно положень НМТ та ВМТ).

Процес наповнення (f-r-a-к)?I такт (ВМТ?НМТ).

т.ч т.а

т.f - початок вiдкр. впускного клапану; т.к - кiнець закриття впускного клапана.

0x08 graphic
0x08 graphic

0x08 graphic

0x08 graphic

0x08 graphic

0x08 graphic

0x08 graphic

Наповнення:

0x08 graphic
0x08 graphic

повiтрям (ДВЗ з самозайманням) ППС (ДВЗ з примусовим займанням)

т.d - кiнець закриття випускного клапана.

Таким чином пiд час руху поршня ВМТ-НМТ впускний клапан повнiстю вiдкритий.

Процес стиску (а-к-с)? рух поршня вiд НМТ до ВМТ (другий такт).

т.с? - випередження початку запалювання ППС (на розвиток процесу згоряння необхiдний певний термiн часу).

Процес стиску полiтропний на вiдмiну вiд iн. циклу n=n1

Процес згоряння (с'-c-z)- вiдбувається по рiзному в ДВЗ з примусовим запалюванням i з самозайманням:

  1. (с'-c-z) ? приблизно V=const;

  2. (с'-c-z'-z)? приблизно V=const (с'-c-z')?

приблизно р=const (z'-z).

Процес розширення (с-z-в)?рух поршня вiд ВМТ до НМТ (третiй такт).

Пiд час цього процесу

0x08 graphic
0x08 graphic

завершується процес згоряння (с-z) започатковується процес видалення продуктiв згоряння (в'-в)

т.в' - початок вiдкриття випускного клапана.

Процес розширення полiтропний на вiдмiну вiд iдеального циклу n=n2

Поршень рухається пiд тиском високотемп. газiв i вiдбирає у РТ роботу, яка витрачається на:

т. в ? р=рв (рiвень протитиску у вихлопнiй системi).

Процес видалення продуктiв згоряння (в'-в-r-d):

(в'-в) - витiкання

(в-r) - виштовхування

(r-d) - витiкання

Рух поршня: вiд НМТ до ВМТ. IV такт:

т.в' - випередження початку вiдкриття випускного клапана;

т.d - запiзнення закриття випускного клапана.

Випередження вiдкриття та запiзнення закриття впускного i випускного клапанiв забезпечуються розподiльним валом, який приводиться в дiю вiд колiнчастого валу двигуна механiчно (чiткий зв'язок з перемiщенням поршня)!

5.2. Змiст ЧКЗ-05-02 першого рiвня засвоєння та еталонна вiдповiдь. (час 20 хв.)

Iндикаторнi дiаграми двотактних поршневих ДВЗ

Еталонна вiдповiдь.

Цикл здiйснюється за 2 перемiщення поршня, тобто за 1 оберт валу двигуна.

Вiдмiннiсть: У характерi процесу впуску та випуску РТ є 2-тактнi ДВЗ з циклом близьким до пiдведення теплоти при V=const та з циклом близьким до комбiнованого пiдведення теплоти (при V=const + при р=const), який називається продувкою цилiндра.

Розглянемо 2-тактний дизель з поперечно-щiлинним продуванням цилiндра.

Замiсть клапанiв продувочнi та випускнi вiкна. Зручнiше робочий цикл розглядать з положення поршня в НМТ (т.а).

Продувочнi та випускнi вiкна вiдкритi i повiтря (або ППС) надходить у цилiндр i витiсняє ПЗ через випускнi вiкна, тобто продовжується продування цилiндра i наповнювання його свiжим повiтрям (або ППС).

0x08 graphic

0x08 graphic

0x08 graphic

0x08 graphic

0x08 graphic

0x08 graphic

0x08 graphic

0x08 graphic

Перший такт (НМТ?ВМТ):

* Спочатку закриваються продувочнi вiкна (т.d),а потiм - випускнi (т.в').

*(d'-в) - виштовхування поршнем залишкiв пр. згор. (у складi свiжого РТ).

Тому у ДВЗ з примусовим запалюванням тут будуть певнi втрати ППС!

У дизелiв цього нема! I краща економiчнiсть!

0x08 graphic
Далi процес стиску (в'-с): вiкна закритi. подача ел. iскри (бенз., газовi)

0x08 graphic
т.с'?Початок згоряння вприскування пального (диз)

(с'-с)?частвове згоряння палива

Другий такт (ВМТ?НМТ):

(с-z'-z)?продовження та завершення згоряння палива.

(z-в)?розширення РТ i робочий хiд поршня у чистому виглядi. Вiдбiр роботи у газу.

(т.в)?початок вiдкриття випускних вiкон i вихiд ПЗ у випускний колектор.

(т.d)?початок вiдкриття продувочних вiкон (початок продувки цилiндра i надходження свiжого повiтря (або ППК) у цилiндр.

Висновки з порiвняння 4-ри та 2-во тактних ДВЗ:

Змiст узагальненого контрольного завдання УКЗ-06

6.1. Змiст ЧКЗ-06-01 першого рiвня засвоєння та еталонна вiдповiдь. (час 20 хв.)

Iндикаторнi дiаграми поршневих ДВЗ з наддувом.

Еталонна вiдповiдь.

Шляхи пiдвищення N двигуна:

А також §х комбiнацiя.

? р ? за рахунок ? згоряння палива, а це можливо при ?масового заряду повiтря в цилiндрi.

? р ? шляхом подачi повiтря пiд тиском к0) за допомогою нагнiтача-компресора.

Приведення в дiю нагнiтача вiд валу двигуна та турбiною, що працює на спрацьованих ПЗ.

Приведення турбiною бiльш вигiдне (до 50% енергi§ використовується ПЗ).

Приклад: Дизельний ДВЗ з наддуванням.

0x08 graphic

рао

Вiдмiннiсть iндикаторно§ дiаграми (вiд ДВЗ без наддування):

  1. Тиск у процесi наповнення цилiндра перевищує тиск у процесi видалення Пр. Зг.

  2. Тиск в обох цих процесах вище атмосферного (р0).

  3. Робота насосних ходiв поршня - додатна.

0x08 graphic
0x08 graphic
В цилiндри Вiдкр. гази

0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic

0x08 graphic
0x08 graphic
рн в атмосф.

0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic

компр. турб.

Турбокомпресор наддуву

Не потрiбен мультиплiкатор, як при безпосередньому приводi.

6.2. Змiст ЧКЗ-06-02 другого рiвня засвоєння та еталонна вiдповiдь. (час 20 хв.)

Процес наповнення цилiндрiв двигуна на прикладi 4-тактного двигуна

Еталонна вiдповiдь.

Ефективнiсть наповнення характеризується коефiцiєнтом наповнення:

0x01 graphic
, 0x01 graphic

М0 - теоретичний заряд, що може розмiститись у робочому об'ємi цилiндра Vh при:

р0, Т0 - для двигуна без наддува;

рк, Тк - для двигуна з наддувом

т.а: Маg+Mr?маса залишку продуктiв згорання

Ма=?vMo+Mr

0x01 graphic

pV=MRT - рiвняння стану газу

Vr - обєм цилiндра в т.r

Vr=Vc

Vh=Va-Vc

0x01 graphic
- ступiнь стиску

Ra-Rr-R0

0x01 graphic

При наддувi:?замiсть р0, Т0к, Тк.

0x01 graphic
? при: 1)?Та?пiдiгрiв всмоктув. каналу для випробовування пального, пiдiгрiв повiтря вiд деталей всмокт. каналу.

2)?ра?гiдравлiчнi втрати у всмоктув. каналi р0а=0x01 graphic

3)?залишку прод. згор.??(0x01 graphic
)

4) 0x01 graphic
-впливає слабо.

Двиг. без надд. 0x01 graphic
Двиг. з надд. до 1,12.

Змiст узагальненого контрольного завдання УКЗ-07

7.1. Змiст ЧКЗ-07-01 першого рiвня засвоєння та еталонна вiдповiдь. (час 20 хв.)

Процес стиску робочого тiла.

Еталонна вiдповiдь.

0x08 graphic
Внаслiдок впливу: 1) (а-к) - запiзнення закриття впускного клапана

2) (с'-с) - випередження запалювання (самозаймання)

0x08 graphic
3) теплообмiну з стiнками цилiндра.

4) втрати газу через ущiльнення поршня

процес стиску є полiтропним, а не адiабатним.

n1 - 1,34 ... 1,39

  1. Сильне швидкохiдний

охолодж. двигун

цилiндра

  1. Велике ??теплообмiн ?

Тодi розрахунковi значення рс'=ра0x01 graphic
, Tc'=Tа0x01 graphic

0x08 graphic
n1 використовується для розрахунку Використовують

0x08 graphic
теоретичного циклу - при проектуваннi

розрахункова схема дiйсного циклу двигуна.

7.2. Змiст ЧКЗ-07-02 другого рiвня засвоєння та еталонна вiдповiдь. (час 20 хв.)

Процес згоряння палива.

Еталонна вiдповiдь.

А. Сумiшоутворення складається з процесiв: сумiшоутворення?займання?горiння сумiшi

l0 - теор. необхiдна кiлькiсть повiтря?мiн. кiлькiсть повiтря, яка необхiдна для повного згоряння 1кг пального

В прод. згор: С?СО2, Н?Н2О

О2-вiдсутнiй

Домiшки: S?SO2

l - дiйсна кiлькiсть повiтря, що припадає на 1кг пального

0x01 graphic
- коефiцiєнт надлишку повiтря

?=1 - теоретична (нормальна) сумiш пального з пов-м

?<1- "багата" сумiш (надлишок пального)

?>1 - "бiдна" сумiш (нестача пального)

При ?>1: сумiш має можливiсть повнiстю згорiти.

При ?<1: нестача О2? хiмiчна енергiя палива не може повнiстю перетворитися в теплову.

Однорiдна сумiш - ? в усiх точках сумiшi однаковий.

Неоднорiдна сумiш - ? рiзний в об'ємi сумiшi.

Гомогенна сумiш - пальне i окислювач в однаковому фазовому станi.

Гетерогенна сумiш - один компонент палива знаходиться повнiстю чи частково в iншому фазовому станi.

Вплив ? на тепловий ефект згоряння 1кг сумiшi гомоген. Та Т

  1. Тепловий ефект 1кг сумiшi суттєво залежить вiд ?

0x08 graphic
q?

1 ?

0x08 graphic
?q внаслiдок витрата q

0x08 graphic
0x08 graphic
нестачi О2 на нагрiвання

(неповне згоряння) надлишкового повiтря

  1. Залежнiсть Т вiд ?

?<1: ОН, СО, Н2,...важко дисоцiюють

?>1: Н2О, СО2, ... легко дисоцiюють

Максимум Тлiворуч ?=1.

Б. Займання сумiшi.

0x08 graphic
1)

0x08 graphic

Вiдбувається в реальних умовах

0x08 graphic

Прогресуюче виникнення При хiмiчних реакцiях видiляється q

активних промiжних продуктiв бiльше нiж втрачається за рахунок

хiм. реакцiй (перекиси, альдегiди теплообмiну з оточ. середовищем

0x08 graphic
0x08 graphic
(алкоголi без атома Н)). (Прогресуюче розiгрiвання)

Розпадаються з видiленням q i

0x08 graphic
0x08 graphic
генерацiєю нових активних речовин

Т>Тсз - ел. iскра;

- факел полумя

При переважнiй ролi теплового! - розпечена метал. нитка

  1. Межi займання ППС - граничнi значення ? при яких можливе запалювання вiд джерела запалювання

"Богата" (нижня) межа займання "Бiдна" (верхня) межа займання

?мiн=0,45...0,6 ?макс=1,4...1,7

0x01 graphic

Для бенз., гасу, диз. пального (гомоген. сумiш)

(?мiн.... ?макс) залежить вiд: Тсм (?Тсм: ?мiн ? ?макс)

* забруд. продуктами згоряння(?мiн ? ?макс)

* Однородна гомогенна сумiш має недолiк ? неможливе займання при ?>?макс.

* Тому iнколи створюють неоднорiдну сумiш: у мiсцi займання ? збагаченi сумiшi, але в межах ?мiн ¤ ?макс.

В. Продукти горiння сумiшi

(Двигуни з примусовим (карбюр., газовi))

Поширення горiння у формi фронту полум'я або зони горiння

Горiння гомогенно§ сумiшi:

0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic

0x08 graphic

Uн- нормальна шв. Турбул. горiння Турбулентнiсть горiння

пошир. полум. (турбулентнiсть мала) (турбулентнiсть велика)

нерухома сумiш Uт>Uн за рахунок? Uт>>Uн

або ламiн. режим руху площi фр. полум'я зона горiння

?пл-0,01...0,5 Uт=f(Uн, ступеня турб-тi)

Uн-0,3...0.5м/с (Тсм=290...320К) турб-ть ? при ? Re=0x01 graphic

Re ?: ?С; ?х(-отвiр-турбул-р);

??(?Тсмсм);

??(?Тсм)

Uн=f (0x01 graphic
?, Тсм, рсм)

Uн2см

см ? ? Uн (трохи ?)

Зростання О, Н, ОН, НО2, С2 при ? ?

(нестача О2) ? змiщує max Uн лiворуч вiд ?=1.

Змiст узагальненого контрольного завдання УКЗ-08

8.1. Змiст ЧКЗ-08-01 першого рiвня засвоєння та еталонна вiдповiдь. (час 20 хв.)

Камери згоряння поршневих ДВЗ.

Еталонна вiдповiдь.

Тривалiсть сумiшоутворення i згоряння -0,001...0, 05с (мала!)

Вимоги: 1) висока шв. згоряння,

2) висока повнота згоряння

Тому в конструкцi§ двигуна намагаються забезпечити:

- необхiдну якiсть сумiшоутворювання;

- високу турбулiзацiю ППС;

- максимальну генерацiю активних промiжних продуктiв хiм.. реакцiй згоряння;

- керованiсть процесом згоряння.

Все це накладає вiдбитки на формi та конструкцi§ камери згоряння

Рацiональний дiапазон ?:

- газовi двигуни ? ?=1,05...1,20 (погано змiшувати гази з повiтрям)

- бензиновi двигуни ? ?=0,95...1,15 (гомогенна сумiш або неоднорiдна)

- швидкохiднi дизелi ? ?=1,20...1,40 (рiзнi за ь краплi пального)

- тихохiднi дизелi ? ?=1,50...1,70 (рiзнi ь крапель, погане пальне)

Виходячи з: Uн?висока повнота згорання висока.

КЗ ДВЗ з примусовим займанням

0x08 graphic
- якщо ?=1,05...1,3 ? достатньо ел. свiчки: ППС

нероздiлена цилiндром КЗ

0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
ППС передкамера(?<1)

0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic

0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
повiтря

0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
основна КЗ

(?>1,40x08 graphic
0x08 graphic
)

КЗ з без посеред.

вприскуванням ? та

КЗ ДВЗ з самозайманням вiд стику: Бiльш повiльне (кероване), тобто

не взривне горiння

0x08 graphic
0x08 graphic
а) Нероздiленi КЗ б) Роздiленi КЗ в) Вихровi КЗ г) КЗ з М-процесом

0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
передкамера сумiшоутворення

0x08 graphic
0x08 graphic
форсунки форс. форс. форс.

Осн. КЗ 5%

ДВЗ вихр.

мало§ КЗ

0x08 graphic
потуж-

ностi осн. КЗ повiтря

Рiзнi заглибики З передкамери назустрiч плiвцi плiвка

в поршнi витiкають ПЗ з Vосн пального

краплями палива Vвихр.-(0,5...0,8) до 95%

(©200...2400С,

щоб не займалось

(поршень охолоджують)

Спочатку горить 5%

Основна сумiш виходить гомогенною

М-процес вiд англ. слова manage-управлять, тобто керований процес.

8.2. Змiст ЧКЗ-08-02 другого рiвня засвоєння та еталонна вiдповiдь. (час 20 хв.)

Процес розширення рт.

Еталонна вiдповiдь.

Умовно вважається, що процес розпочинається з моменту досягнення max тиску-(z-в)! Робочий хiд поршня.

Теплота, що видiлилась при згоряння, перетворюється в роботу i вiдбирається поршнем.

Процес супроводжується: - теплообмiном через стiнки цилiндра

- пiдiгрiвом за рахунок до- горiння;

- втрати РТ через ущiльнення поршнiв та клапани.

Тому цей процес-не адiабатний, а полiтропний з середнiм показником полiтропи n2-1,20...1,30 ?рV0x01 graphic
=const.

Використовується n2 при розрахунку теоретичного циклу двигуна (при проектуваннi двигуна).

Змiст узагальненого контрольного завдання УКЗ-09

9.1. Змiст ЧКЗ-09-01 першого рiвня засвоєння та еталонна вiдповiдь. (час 20 хв.)

Процес видалення продуктiв згорання.

Еталонна вiдповiдь.

Найвигiднiший момент випередження вiдкриття вип.. клапана (т.в') встановлюється експериментально (min втарти роботи розширення + найбiльш повне видалення пр. згор.)

(в'-в) - само витiкання (вихлоп) ? витiкає 60...70 % Пр. Згор. Тв-1100...1300К, с-600...700м/с.

(в-r) - виштовхування поршнем: Сср-70...100м/с рr -(1,05...1,15)р0- в залежностi вiд вихлопно§ системи (глушнина).

Енергiю вихлопних газiв використовують для приводу турбокомпресора наддування. Момент закриття випусного клапана (т. d) встановлюють експериментально.

9.2. Змiст ЧКЗ-09-02 другого рiвня засвоєння та еталонна вiдповiдь. (час 20 хв.)

Iндикаторнi параметри поршневого двигуна.

Еталонна вiдповiдь.

1) Iндикаторна робота ? Li;

2) Середнiй iндикаторний тиск в цилiндрi ? рi;

3) Iндикаторна потужнiсть ? Ni;

4) Iндикаторний ККД ? ?i;

5) Питома iндикаторна витрата пального ? Сi.

Iндикаторну дiаграму умовно роздiляють на 2 частини:

0x08 graphic
Корисну iндикаторну дiаграму Дiаграму насосно§ роботи (ходiв) поршня

Роботу насосних ходiв (Lн) зараховують до механiчних втрат в двигунi.

Iндикаторна робота (Li) - корисна робота реального циклу.

Li=Площа а-с-z-в-а або Lii"F"h=pi"Vh, [Дж].

де рi - середнiй iндикаторний тиск, який являє собою середнє значення рiзницi тискiв мiж лiнiями процесiв розширення с-z-в i стиску ф-с, [Па];

F - площа перерiзу цилiндра (поршня), [м2];

h - повний хiд поршня(вiдстань мiж НМТ i ВМТ), [м];

Vh - робочий об'єм цилiндра, [м3]? Vh=Vа-Vс

Середнiй iндикаторний тиск (рi) - умовний постiйний тиск, який, дiючи на поршень протягом одного робочого ходу, здiйснює роботу, яка дорiвнює iндикаторнiй роботi газiв в цилiндрi за один цикл (Li).

Режим повного навантаження двигуна:

(8...12) 105 Па - 4-х такт. карбюр. двиг.

(7,5...10) 105 Па - 4-х такт. дизелi

(6...9) 105 Па - 2-х такт. дизелi

0x01 graphic

?i враховує втрати теплоти:

Iндикаторна потужнiсть (Ni) - робота, що здiйснюється газами в цилiндрах двигуна за одиницю часу (1с).

Iндикаторний ККД (?i) характеризує використання теплоти в реальному циклi. Вiн дорiвнює вiдношенню iндикаторно§ роботи (Li) до теплоти Q1, внесено§ в цилiндр у виглядi хiмiчно§ енергi§ палива.

Для визначення Ni слiд помножити iндикаторну роботу (Li) на кiлькiсть циклiв за 1с (z) та на кiлькiсть цилiндрiв двигуна (i):

0x01 graphic

0x01 graphic
[Вт].

де n - частота обертання валу двигуна, [об/с];

m - кiлькiсть обертiв валу двигуна для здiйснення 1 циклу (m=2 - для чотиритактних i m=1 - для двотактних двигунiв).

Економiчнiсть робочого процесу двигуна, окрiм ?i, оцiнюється також питомою iндикаторною витратою пального, яка дорiвнює вiдношенню витрати пального (Gт) до iндикаторно§ потужностi (Ni):

0x01 graphic
, або iншi несистемнi одиницi вимiру;

Gт - витрата пального за 1с, кг/с

Параметри ?i та сi пов'язанi мiж собою

0x01 graphic
0x01 graphic

де Нu - нижча теплотворна здатнiсть пального 0x01 graphic

Мiнiмум Сi при заданому значеннi Нu вiдповiдає максимуму ?i.

Але сi не характеризує використання Q в двигунi, оскiльки вiн залежить також i вiд Нu.

Тип ДВЗ

?i

Сi,0x01 graphic

?е

Се, 0x01 graphic

Карбюрат.

0,26...0,38

230...300

0,25...0,32

280...325

Дизелi

0,43...0,52

160...200

0,35...0,45

190...240

Краще така послiдовнiсть подачi iндикаторних параметрiв: Li, pi, Ni, ?i, Ci!

Змiст узагальненого контрольного завдання УКЗ-10

10.1. Змiст ЧКЗ-10-01 першого рiвня засвоєння та еталонна вiдповiдь. (час 20 хв.)

Вплив рiзних факторiв на основнi iндикаторнi параметри двигуна.

Еталонна вiдповiдь.

Виразимо Ni та Сi через параметри, якi оцiнюють вплив рiзних факторiв на цi iндикаторнi параметри.

Теплота Q1 за 1 цикл: Q1тu, де Мт - витрата пального за 1 цикл; Нu - нижча теплотв. здатнiсть пального

0x01 graphic
- коефiцiєнт наповнення цилiндру М0=Vh"?0;

0x01 graphic
?Mт=0x01 graphic
?Q1=Vh"0x01 graphic

?i=0x01 graphic
Li=Q1"?i=Vh"0x01 graphic
; 0x01 graphic
, Ci=0x01 graphic

Li=piVh=Vh0x01 graphic
? pi=0x01 graphic
? ?iHu=pi0x01 graphic
? 0x01 graphic
.

На Ni i Сi впливають такi фактори:

- вид пального (l0, Hu);

- коефiцiент ? (через рi та ?i якiсть згоряння);

- настройка роботи клапанiв впуску та випуску (?i);

- стан атмосферного повiтря (?о; ?v);

- схема ДВЗ (i, m) та режим роботи (n);

- робочий об'єм цилiндра (Vh);

- випередження займання ППС (через рi та ?i).

Значення Lо та Hu для ряду пальних:

Lо Нu0x01 graphic

Автомобiльнi бензини 14,8 43,96

Авiацiйнi бензини 14,9 44,38

Дизельне пальне 14,4 42,70

Етиловий спирт 8,4 25,96

Пропан зрiджений 25,91 45,97

Бутан зрiджений 30,95 45,44

Розглянемо вплив ?.

а) Комбiнаторнi двигуни (трохи неоднорiдна гомогенна ППС)

0x08 graphic
0x08 graphic
Макс. швидкiсть згор. Макс-на повнота

?i (Uн), тобто макс. згоряння (достаток О2). Ni

рi газоутвор-я Ci Для Ni макс необхiдно

збагачувати ППС

рi ?i Ni

Узагальненi

експериментальнi

данi Ci

Для Сi мiн.

необхiдно збiднювати ППС

0,8 0,9 1,0 1,1 ? 0,8 0,9 1,0 1,1 ?

б) Дизелi (неоднорiдна гетерогенна ППС)

1) Максимум Uт i рi пологий

2) Максимум повноти згоряння та ?i вiдсутнiй

10.2. Змiст ЧКЗ-10-02 другого рiвня засвоєння та еталонна вiдповiдь. (час 20 хв.)

Ефективнi потужностi i економiчнiсть двигуна.

Еталонна вiдповiдь.

Ефективна потужнiсть двигуна (Ne) - потужнiсть, яка передається вiд його валу до споживача механiчно§ енергi§.

Ne=Ni-Nм,

де Nм -потужнiсть, яка витрачається на подолання механiчних опорiв в двигунi:

а) тертя поршнiв та колець по стiнках цилiндра;

б) тертя у пiдшипниках;

в) гiдравлiчнi опори в насосних тактах поршня (наповнення, виштовхування РТ); ? це втрати тiльки для ДВЗ без наддуваня;

г) приведення в дiю допомiжних агрегатiв та механiзмiв двигуна (механiзм газорозподiлу, насоси, ...). ? Це втрати тiльки для ДВЗ без наддування. У ДВЗ з наддуванням ця cкладова має + i збiльшує ?м.

Якщо двигун з нагнiтачем, то враховується також витрата потужностi на його приведення (Nк), тобто:

Neк=Ni-Nм-Nк.

Механiчний ККД двигуна: Nм-вn2

Ni-an, ?i = 0x01 graphic
, ?м-0,8...0,86 Вiдношення ефективно§ потужностi до iндикаторно§

?i-1-0x01 graphic
=1-c"n

0x08 graphic
Li

Тодi Ne=Ni"?мi"Vh"?м"0x01 graphic

Le=Li?м - ефективна робота Робота механiчних втрат: Lм=Li-Le

На розрахун. (номiн.) режимi роб. ДВЗ

Тип ДВЗ

?i

сi, 0x01 graphic

?е

се, 0x01 graphic

Карбюр.ДВЗ

0,26...0,38

230...300

0,25...0,32

280...325

Дизелi

0,43...0,52

160...200

0,35...0,45

190...240

Ефективний ККД (?е):

Вiдношення ефективно§ роботи (Le) до тепла, внесеного в двигун у виглядi хiмiчно§ енергi§ палива (Q1);

?е=0x01 graphic
? Враховує всi втрати енергi§ в двигунi!

Схема тепл. балансу (балансу енергi§)

0x08 graphic

Q1

24-32% 3-7% 7-16% 45-60%

Le LM ?Q Q2

Li

30-35% у бенз.ДВЗ втрати теплоти з вiдправ. газами

втрати теплоти в двигунi

Питома ефективна витрата пального (Се):

0x01 graphic
, [кг/Вт с] або 0x01 graphic
.

0x01 graphic
; 0x01 graphic

Змiст узагальненого контрольного завдання УКЗ-11

11.1. Змiст ЧКЗ-11-01 першого рiвня засвоєння та еталонна вiдповiдь. (час 20 хв.)

Характеристики та основнi режими роботи поршневих двигунiв.

Еталонна вiдповiдь.

Залежностi Ne i Се вiд умов роботи двигуна називається характеристиками двигуна.

Розрiзняють: зовнiшню (швидкiсну) хар-ку та характеристики спiльно§ роботи зi споживачем механiчно§ енергi§.

Зовнiшня хар-ка - залежнiсть Ne i Се вiд числа обертiв валу двигуна (n) при незмiнному i максимальному положеннi регулюючого органа двигуна.

0x08 graphic

Карбюраторнi ДВЗ: повнiстю вiдкрита дрос. заслонка в каналi подачi повiтря

Дизельнi ДВЗ: положення регул. органа (рейки) насоса вiдповiдає max подачi пального.

Зовнiшня хар-ка визначає найбiльшi Ne, якi можливо отримати вiд двигуна при рiзних n.

0x08 graphic

? iнерц. сили руху повiтря на входi ? гiдр. втрати

в потоцi повiтря на входi

Ne=Ni - NM; 0x01 graphic
;

nмакс. доп - макс. допустимi по мiцностi двигуна оберти валу.

Режими роботи двигуна дiстають назви вiд рiвня потужностi, яку двигун має на цих режимах.

Номенклатура режимiв встановлюється в залежностi вiд експлуатацiйних особливостей технiчного засобу, на якому встановлено двигун.

Тривалiсть безперервно§ роботи двигуна на рiзних режимах є рiзною.

Найбiльш широку номенклатуру режимiв мають двигуни, що використовуються на лiтальних апаратах. У цьому випадку розрiзняють такi режими роботи двигуна без наддува:

1. Розрахунковий (номiнальний) режим:

n=nном, Nе=Nе. ном, ?©1година.

2. Режим максимально§ потужностi (макс. режим):

nмакс. доп.>nмакс>nном, Nе макс.> Nе ном, ?©2...5 хв.

Тривалiсть обмежена мiцнiстю конструкцi§, можливостями систем змащування, системи охолодження тощо.

3. Експлуатацiйний режим:

Nе експл.-0,9 Nном, nекспл.-(0,96...1,0) nном, ? - не обмежена.

4. Крейсерський режим:

Це режим найкращо§ екологiчностi двигуна.

Nе.кр-(0.7...0,75) Nе.ном, nкр<nекспл, ? - не обмежена.

Nе.кр< Nе. експл

5. Режим холостого ходу:

Мiнiмальний стiйкий режим роботи двигуна.

Поршневi ДВЗ з нагнiтачем мають бiльш широку номенклатуру режимiв роботи за рахунок введення декiлькох однойменних режимiв роботи.

11.2. Змiст ЧКЗ-11-02 другого рiвня засвоєння та еталонна вiдповiдь. (час 20 хв.)

Визначити питому iндикаторну витрату пального та iндикаторний ККД 6-цилiндрового 4-тактного карбюраторного двигуна, якщо вiдомо: дiаметр цилiндра D=0,082м; хiд поршня h=0,11; частота обертання валу n=28000x01 graphic
; витрати пального Gт=4,510-30x01 graphic
; середнiй iндикаторний тиск рi=8"105Па; Нu=440000x01 graphic
механiчний ККД ?м=0,85.

Еталонна вiдповiдь.

1) 0x01 graphic

2) 0x01 graphic

3) 0x01 graphic

4) 0x01 graphic
?тобто втрати теплоти при перетвореннi Q1 в Ni складають близько 67%.

5) ?е=?i"?м=0,328"0,85=0,279?тобто тiльки близько 28% Q1 перетворюється в Nе.

Змiст узагальненого контрольного завдання УКЗ-12

12.1. Змiст ЧКЗ-12-01 першого рiвня засвоєння та еталонна вiдповiдь. (час 20 хв.)

Класифiкацiя ПвРД за принципом створення рушiйно§ сили.

Еталонна вiдповiдь.

В ПвРД, як i будь якому тепловому двигунi, поєднуються теплова машина i рушiй, якi забезпечують перетворення частини теплово§ енергi§ згоряння палива в роботу рушiйно§ сили, що перемiщує ЛА.

В залежностi вiд принципу створення рушiйно§ сили ПвРД подiляються на двигуни прямо§ реакцi§ та двигуни непрямо§ реакцi§.

В двигунах прямо§ реакцi§ теплова машина та рушiй поєднанi в однiй конструкцi§, в якiй рушiйна сила створюється завдяки збiльшенню кiнетично§ енергi§ робочого тiла теплово§ машини. До таких двигунiв належать турбореактивнi двигуни (ТРД, ТРДД) та прямоточнi ПвРД.

В двигунах непрямо§ реакцi§ теплова машина та рушiй частково або повнiстю виконанi у виглядi окремих конструкцiй. В таких двигунах рушiйна сила створюється або виключно окремим рушiєм, або частковi окремим рушiєм та за рахунок збiльшення кiнетично§ енергi§ робочого тiла теплово§ машини. До таких двигунiв належать турбовальнi двигуни (ТГвД, ТГвВД i ТваД).

В двигунах прямо§ реакцi§ робота циклу (lц), що утворюється в тепловiй машинi, повнiстю витрачається на створення рушiйно§ сили (реактивно§ сили) за рахунок збiльшення кiнетично§ енергi§ робочого тiла.

0x01 graphic

Зрiвняння енергi§ газового потоку маємо:

0x01 graphic
;

0x01 graphic
;

0x01 graphic
?а це дає Р.

В двигунах непрямо§ реакцi§ робота циклу (lц) витрачається головним чином на створення рушiйно§ сили за допомогою окремого рушiя i в незначнiй мiрi - на прискорення робочого тiла двигуна.

0x08 graphic
несучий гвинт

0x01 graphic
lгв=?ред?lт.с

0x08 graphic
0x01 graphic
lу-lт.с; 0x01 graphic

ТГвД?80...90% 20...10% ТВаД?100%

12.2. Змiст ЧКЗ-12-02 другого рiвня засвоєння та еталонна вiдповiдь. (час 20 хв.)

Тяга ПвРД прямо§ реакцi§.

Еталонна вiдповiдь.

0x08 graphic
Видiлимо контрольного поверхневого внутрiшня поверхня обєм РТ в межах двигуна.

двигуна Контрольна поверхня утворюється

перерiзом н-н, внутрiшнього

поверхневого двигуна та перерiзом С-С.

щосекунди в двигун входить Gв[кг]

повiтря i виходить Gг [кг] газiв. Повiтря

напрям входить в двигун зi швидкiстю V

(швидкiсть польоту ЛА), а гази витiкають з двигуна зi швидкiстю Сс.

Тиск на поверхню н-н є урiвноваженим, а в загальному випадку тиск на поверхнi с-с є неурiвноваженим (рсн). На робоче тiло з боку елементiв проточно§ частини двигуна дiють сили тиску i тертя, рiвнодiюча яких дорiвнює Р!

Використаємо рiвняння Ейлера про секундну змiну кiлькостi руху газу для визначення сили тяги (реактивно§ сили) двигуна. Рiвняння Ейлера запишеться так:

Р'-Fc(pc-pн)=Gгс-Gв"V

0x08 graphic
0x08 graphic

мiнус тому, що дiє на КП зправа паливо

В перерiзi н-н сила тиску рн дорiвнює нулю.

За додатнiй напрям прийнято напрям руху робочого тiла

Згiдно третього закону Ньютона на внутрiшню поверхню конструкцi§ двигуна дiє сила з боку робочого тiла (Р), яка рiвна за величиною Р' та протилежна за напрямом, тобто 0x01 graphic
. ?надалi знак модуля не пишемо.

Сила Р i є силою тяги двигуна, тобто реактивною силою. Тодi формула для реактивно§ сили тяги двигуна буде мати вигляд:

P=GгCc-Gв?V+Fc(pc-pн). (*)

Зауважимо, що Gг перевищує Gв на величину витрати пального Gт, тобто

Gг=Gв+Gт=Gв(1+gт),

де gт - вiдносна витрата пального.

0x08 graphic
0x08 graphic
Тодi Р=Gв[(1+gтс-V]+Fc(pc-pн). =0 при pc=pн!

0x08 graphic
0x08 graphic

Динамiчна складова тяги Статична складова тяги

двигуна, яка визначається двигуна, яка визначається

робочим процесом двигуна режимом роботи сопла

Величиною gт часто нехтують, оскiльки вона для ТРД i ТРДД не перевищує 2...3% (0,02...0,03), а для ТРДФ i ТРДДФ - 0,05...0,06 (тобто 5...6%). У цих випадках вираз для Р спрощується:

Р0x01 graphic
Gвс-V)+Fc(pc-pн).

Якщо сопло забезпечує повне розширення газу (pc-pн), то формула для Р ще бiльше спрощується:

Р0x01 graphic
Gвс-V).

Наведенi формули без будь-яких змiн можна застосовувати для двигунiв з одним соплом (ППвРД, ТРД(Ф)).

У випадку ТРДД(Ф)см (Двоконтурний двигун зi змiшуванням потокiв контурiв) замiсть Gв у формулi слiд пiдставляти сумарну витрату повiтря Gв?:

Gв?=GвI+GвII=GвI(1+m),

де m=0x01 graphic
- ступiнь двоконтурностi ТРДД.

gт=0x01 graphic
тодi 0x01 graphic
.

Формула для тяги ТРДДII (з роздiльним виходом потокiв з двигуна, тобто з двома соплами) має вигляд:

Р=РIII= GвI[(1+gтсI-V]+FcI(pcI-pн)+GвIIсII-V]+FcII(pcII-pн).

* З формули (*) можна одержати формулу тяги i для РкД, оскiльки у цьому випадку Gв"V=0, а Gг=Gт. Тодi для РкД формула набуде вигляду:

P=GтCc+Fc(pc-pн).

Змiст узагальненого контрольного завдання УКЗ-13

13.1. Змiст ЧКЗ-13-01 першого рiвня засвоєння та еталонна вiдповiдь. (час 20 хв.)

Питомi параметри ПвРД прямо§ реакцi§.

Еталонна вiдповiдь.

Питома тяга (Руд) - вiдношення тяги двигуна (Р) до витрати повiтря через двигун (Gв):

0x01 graphic
.

Характеризує iнтенсивнiсть i досконалiсть органiзацi§ робочого процесу двигуна.

Якщо тяги двох двигунiв однаковi, то габарити будуть меншими у того двигуна, який має бiльш високу Руд.(бiльш досконалий робочий процес).

ТРД, ППвРД: Руд=(1+gтс-V+0x01 graphic
(pc-pн).

ТРДДсм: Руд=0x01 graphic
= 0x01 graphic
.

ТРДД II: Руд=0x01 graphic
, де РудI=0x01 graphic
; РудII=0x01 graphic
.

Питома витрата пального (Суд) - вiдношення секундно§ витрати пального або годинно§ витрати пального до тяги двигуна:

0x01 graphic
.

Характеризує економiчнiсть двигуна i дорiвнює витратi пального, необхiднiй для отримання одиницi тяги на протязi одиницi часу.

ТРД, ППвРД: 0x01 graphic

ТРДДсм, ТРДД II: 0x01 graphic
. Чим менша Суд, тим економiчнiше двигун.

Питома маса двигуна(?дв) - вiдношення маси "сухого" двигуна (без заправки його магiстралей пальним, мастилом та спецрiдинами) до тяги двигуна:

?дв=0x01 graphic

Характеризує масо-конструктивну досконалiсть двигуна.

13.2. Змiст ЧКЗ-13-02 другого рiвня засвоєння та еталонна вiдповiдь. (час 20 хв.)

Основнi параметри ПвРД непрямо§ реакцi§.

Еталонна вiдповiдь.

а) ТГвД, ТГвВД (АI-20, АI-24, Д-27,...)

Тяга двигуна: Р=Ргвр[Н]. Ргв (80...90%), Рр (20...10%)

Еквiвалентна потужнiсть: Потужнiсть такого умовного гвинта, який створює тягу величиною Р.

0x08 graphic
0x01 graphic
?гв - ККД повiтряного гвинта

Nгв

Питома екв. потужнiсть i питома тяга:

0x01 graphic
.

Питома витрата пального

0x01 graphic

Питома маса двигуна

0x01 graphic
або 0x01 graphic
.

Параметри, якi визначаються за допомогою Р двигуна, використовуються при порiвняннi параметрiв двигуна з параметрами турбореактивних двигунiв.

б) ТваД

ТваД використовується на вертольотах, де напрям вектора тяги несучого гвинта не спiвпадає з напрямом V або осi двигуна, а також є режими висiння, коли V=0. тому ТВаД оцiнюють по потужностi, яка передається на вивiдний вал, тобто по потужностi вально§ (силово§) турбiни:

Nе=Nст[Вт], Nуд=0x01 graphic
Се=0x01 graphic
?дв=0x01 graphic

Змiст узагальненого контрольного завдання УКЗ-14

14.1. Змiст ЧКЗ-14-01 першого рiвня засвоєння та еталонна вiдповiдь. (час 20 хв.)

Призначення, основнi параметри i класифiкацiя компресорiв.

Еталонна вiдповiдь.

Призначений для ефективного пiдвищення тиску повiтря та стiйко§ подачi його в двигун.

Основнi параметри робочого процесу компресора:

0x08 graphic

адiабата рVк=const

(q=0)

полiтропа

(реал. процес)

рVn=const

  1. Ступiнь пiдвищення тиску

0x01 graphic
або 0x01 graphic
, 0x01 graphic

  1. Витрата повiтря

0x01 graphic
, 0x01 graphic
.

0x01 graphic
, 0x01 graphic
, 0x01 graphic
<1 - коефiцiєнт збереження р* у вхiдному пристро§.

Gв, q(?в) - характеризують прокачувальну здатнiсть компресора.

  1. ККД (адiабатний) компресора:

0x01 graphic
0x01 graphic
; 0x01 graphic
0x01 graphic
- робота ? в компресорi (корисна робота);

0x01 graphic
- технiчна робота, яка пiдведена до повiтря в компресорi.

0x01 graphic

З рiвняння енергi§: 0=0x01 graphic

lk=0x01 graphic
.

  1. Потужнiсть, яку споживає компресор:

Nk=lk?Gв [Вт]

Вимоги:

1. Високий 0x01 graphic
.

2. Стiйка робота в усьому дiапазонi експлуатацi§ ЛА.

Дефекти:

1. Резонансна руйнацiя лопаток.

2. Пошкодження лопаток пилом та стороннiми предметами i птахами.

Класифiкацiя за напрямом руху повiтря в проточнiй частинi:

0x08 graphic
0x08 graphic

ОК - осьовi Комбiнованi:

ВЦК - вiдцентровi ОВЦК - осевiдцентровi

ДК - дiагональнi ОДК - оседiагональнi

Найбiльш поширенi - ОК!!!

Решта схем - в мало та середньо габаритних двигунах.

Класифiкацiя за кiлькiстю роторiв: одно-, дво-, та тривальнi компресори

Класифiкацiя за кiлькiстю ступенiв: одно-, дво-, i т. д. ступеневi компресори.

Виходячи з органiзацi§ робочого процесу осьовий компресор складається з однакових елементiв - ступенiв. Тому для з'ясування принципу роботи компресора розглянемо робочий процес ступеня.

14.2. Змiст ЧКЗ-14-02 другого рiвня засвоєння та еталонна вiдповiдь. (час 20 хв.)

Схема та принцип дi§ ступеня ОК.

Еталонна вiдповiдь.

Ступiнь ОК складається з РК i розташованого за ним НА (напрямного апарата).

РК - рухомий кiльцевий ряд лопаток, закрiплених на диску. РК ступенiв утворюють ротор компресора.

НА - нерухомий кiльцевий ряд лопаток, закрiплених до корпусу компресора. НА ступенiв утворюють статор компресора.

Спецiально спрофiльованi лопатки РК рухаючись здiйснюють силову дiю на потiк повiтря в компресорi i передають йому енергiю у формi роботи в кiлькостi lрк=lст0x01 graphic
, а lна=0 (лопатки нерухомi).

Ця робота витрачається на пiдвищення тиску, змiну кiнетично§ енергi§, подолання тертя та теплового опору стиску:

0x01 graphic
?З рiвняння Бернуллi.

0x08 graphic
Мiжлопаточнi канали НА дифузорнi (розширюються), а профiлi лопаток зiгнутi. Тому НА призначений для надання потоку необхiдного напрямку (для РК наступного ступеня) та перетворення частини кiнетично§ енергi§ потоку повiтря в потенцiальну енергiю тиску за рахунок гальмування в дифузорних мiжлопаточних каналах.

С - абсолютна швидкiсть газу (вiдносно статора);

U - колова швидкiсть (швидкiсть руху лопаток по колу);

w - вiдносна швидкiсть газу (вiдносно лопаток РК)

0x01 graphic

В деяких ОК перед першим ступенем встановлюють НА, який називається ВНА (вхiдним напрямним апаратом). Такий перший ступiнь складається з трьох кiльцевих рядiв лопаток: ВНА+РК+НА

Двома цилiндричними поверхнями r та r+dr розсiчено кiльцевi ряди лопаток ступеня. Матимемо кiльцевi ряди (решiтки) профiлiв лопаток РК i НА висотою dr. Розгорнутi на площину цi решiтки утворять плоскi решiтки профiлiв елементарного ступеня.

0x08 graphic

кут кривизни

Висота решiтки dr. lна=0;

lрк>0: С21 f>f: С32

р21 0x01 graphic
>0x01 graphic
р32

f2k>f1k: w2>w1 0x01 graphic
<0x01 graphic
Тертя!

р21

Рu - рухає лопатку i здiйснює роботу;

Pа - проштовхує повiтря вздовж осi ступеня (забезпечує ?Gb). урiвноважує пiдшипник

?ст-1, 2...1,4

50...70% ?р - припадає на РК.

0x08 graphic
З рiвняння Ейлера для секундно§ кiлькостi руху можна визначити роботу, яка здiйснюється силами Рu на радiусi r:

u=?G(С2u1u)=?G??Сu

закрутка потоку в РК

0x08 graphic

Сили тиску р1i р3 не дають 0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic

складову на напрям U.

lu=lu.рк=lu.ст, оскiльки lu.на=0.

0x01 graphic
- для елем. струменя цилiндрично§ форми.

Якщо r1?r2 (нецилiндрична елем. ступiнь):

З рiвняння моменту сек. кiлькостi руху

u=?G?(С2u?r21u?r1)

wr=U 0x01 graphic
w(С2u?r21u?r1)=С2u?U21u?U1

* Робота ступеня визначається по величинi роботи елементарного ступеня на Dср:

lст=lu.ср.

0x08 graphic
Тодi lст=lu.ср.2u.ср?U2.ср1u.ср?U1.ср (Але iндекс "ср" не пишуть!"

0x01 graphic

* Аналiз формули: lu=0x01 graphic
:

1. Для ?lu необхiдно ? U (але U обмежено мiцнiстю ротора).

2. Для ?lu необхiдно ? ?Сu? ? ?? ? ? V (але це зумовлює ? дифузорностi мiжлопаточних каналiв i вiдрив потоку на спинках лопаток).

3. ? iк також ? ?Сu ? ? ? ? ? дифузорнiсть i викликає вiдрив на спинках.

0x08 graphic

Змiст узагальненого контрольного завдання УКЗ-15

15.1. Змiст ЧКЗ-15-01 першого рiвня засвоєння та еталонна вiдповiдь. (час 20 хв.)

Параметри робочого процесу ступеня компресора.

Еталонна вiдповiдь.

0x08 graphic
Gв0x01 graphic
С

0x08 graphic
1) 0x01 graphic
або 0x01 graphic
.

2) Gв=С??1?F1=m0x01 graphic

0x08 graphic
3) 0x01 graphic
.

4) 0x01 graphic
.

5) 0x01 graphic
.

6) Nст=lстGв.

В залежностi вiд 0x01 graphic
розрiзняють ступенi:

а) дозвуковi 0x01 graphic
©0,85

б) транс звуковi 0x01 graphic
©0,85...1,1

в) надзвуковi 0x01 graphic
>1,1 (спец. профiлювання передньо§

частини профiля).

0x01 graphic
.

15.2. Змiст ЧКЗ-15-02 другого рiвня засвоєння та еталонна вiдповiдь. (час 20 хв.)

Зв'язок параметрiв робочого процесу компресора з параметрами ступенiв.

Еталонна вiдповiдь.

0x08 graphic

0x08 graphic

Лiнiя середнiх дiаметрiв

0x01 graphic
.

0x01 graphic
.

0x01 graphic
.

0x01 graphic
.

Вздовж компресора:

Т?, а?, Мw1?; 0x01 graphic
.

Якщо припустити, що ККД ступенiв однаковi

0x08 graphic
0x01 graphic
то

0x01 graphic

0x01 graphic
-0,87...0,90

0x01 graphic

0x01 graphic

0x01 graphic
! Причина: тертя в ступенях.

Чим бiльше 0x01 graphic
, тим бiльше ступенiв, тим менше 0x01 graphic
.

Змiст узагальненого контрольного завдання УКЗ-16

16.1. Змiст ЧКЗ-16-01 першого рiвня засвоєння та еталонна вiдповiдь. (час 20 хв.)

Характеристики ступеня ОК.

Еталонна вiдповiдь.

На розрахунковому режимi роботи параметри ступеня оптимiзованi, а ККД є максимальним (0x01 graphic
).

При експлуатацi§ двигуна режим роботи компресора i його ступенiв змiнюється, тобто вiдхиляється вiд розрахункового режима. Тому виникає необхiднiсть знати як змiнюються при цьому параметри компресора i ступенiв. Для цього використовується характеристики компресора i ступенiв.

* Характеристики ступеня - залежностi основних параметрiв робочого процесу 0x01 graphic
вiд режимних параметрiв n i Gв при 0x01 graphic
- const i 0x01 graphic
=const.

Розглянемо як виглядають цi залежностi для певного значення n, тобто при n=const. Для цього використаємо вiдомi формули та трикутники швидкостей для ступеня ОК.

(1) 0x01 graphic
- рiвняння Бернуллi для ступеня

0x08 graphic
0x01 graphic

будемо вважати це ? втрата вiд тертя.

0x01 graphic
lтр.?= lтр.ст+?lтр.ст

(2) 0x01 graphic
;

(3) 0x01 graphic
;

(4) lст=lu.ср=U??Cu=const??Cu;

(5) Gв=С??1?F1 або С=0x01 graphic
.

(6) 0x01 graphic

Можна записати, що 0x01 graphic
Тодi lст=0x01 graphic

або 0x01 graphic
(7)

Як залежить lст вiд Gв? Так, як ?Сu залежить вiд Gв.

0x08 graphic

0x08 graphic
малi значення Gв i С

0x08 graphic
0x08 graphic
великi значення Gв i С

Вважаємо вхiд потоку в РК осьовим (для спрощення): С1u=0.

0x08 graphic
0

u2u1u2u

При ? Gв ?? С ?? С2u ?? ?Сu, тобто ? 0x01 graphic
= const??Сu?.

0x08 graphic
0x08 graphic

Тодi характер змiни параметрiв 0x01 graphic
, 0x01 graphic
, 0x01 graphic
визначається з формул (6), (7) i (3), а 0x01 graphic
- з формули

0x08 graphic
0x01 graphic
.

При вiдхиленнi вiд розрахункового режиму величина i зростає (<00, >00), що обумовлює зростання коефiцiєнтiв гiдравлiчного опору решiток лопаток РК i НА (?рк, ?на).

* При бiльших значеннях n зростає ?Рu, lст, 0x01 graphic
i 0x01 graphic
, а також зростає ?Ра, Са i Gв. Графiк 0x01 graphic
=f(Gв)

Зривна зона iр-0...20 Зривна зона перемiщується вгору i праворуч, а розвинута пiджата потолком графiк 0x01 graphic
=f(Gв) - праворуч.

0x08 graphic
? Gв ??Са??i>0

В залежностi вiд вiдносно§ довжини лопаток ступеня ОК зривна зона має особливостi:

а) Ступiнь з довгими лопатками б) Ступiнь з короткими лопатками

(першi ступенi ОК) iрк>iкр (останнi ступенi ОК)

0x08 graphic
Обертання зривних зон

бiльш повiльне!

0x08 graphic
0x08 graphic

0x08 graphic

0x01 graphic

16.2. Змiст ЧКЗ-16-02 другого рiвня засвоєння та еталонна вiдповiдь. (час 20 хв.)

Характеристики компресора.

Еталонна вiдповiдь.

Розрiзняють нормальнi та унiверсальнi характеристики к-ра.

Нормальнi характеристики - залежностi 0x01 graphic
=f(Gв, n) та 0x01 graphic
=f(Gв, n) при фiксованих (заданих) значеннях 0x01 graphic
. (Внаслiдок взаємодi§ ступенiв цi характеристики бiльш крутi нiж характеристики ступенiв).

Недолiком таких характеристик є §х залежнiсть вiд 0x01 graphic
, якi змiнюються в залежностi вiд стану атмосфери та режиму польоту. Тому на практицi використовують унiверсальнi характеристики.

Унiверсальнi характеристики компресора - залежностi 0x01 graphic
вiд параметрiв, якi визначають подiбнiсть режимiв роботи компресора.

На подiбних режимах роботи компресора трикутники швидкостей є подiбними, кути атаки (i) та всi вiдноснi параметри компресора є однаковими (0x01 graphic
).

Параметром подiбностi по ? (U)є 0x01 graphic
, а по Gв(Са)?0x01 graphic
або q(?в).

З цього ? q(?в)=0x01 graphic
Gвх=const, 0x01 graphic
, 0x01 graphic

Режими к-ра подiбнi, якщо параметри подiбностi однаковi:

0x01 graphic
=0x01 graphic
; 0x01 graphic
=0x01 graphic
.

У цьому випадку достатньо мати один комплект характеристик, якi побудованi в САУ на землi (Н=0, V=0 0x01 graphic
, 0x01 graphic
= 288 К i 0x01 graphic
=101300 Па).

Для режиму роботи компресора в будь-яких умовах(0x01 graphic
, 0x01 graphic
) може бути встановлено подiбний йому режим на унiверсальнiй характеристицi, тобто в САУ. Перерахунок параметрiв компресора проводять за допомогою формул приведення параметрiв до САУ:

0x01 graphic
=0x01 graphic
=0x01 graphic
?nпр=n0x01 graphic
,

0x01 graphic
=0x01 graphic
=0x01 graphic
?Gв.пр=Gв0x01 graphic
.

Параметри n i Gв в САУ називаються приведеними, тобто приведеними до САУ:nпр, Gв.пр (або q(?в)).

* Унiверсальнi характеристики компресора:

0x01 graphic
=f(nпр, Gв.пр) або 0x01 graphic
=f[nпр, q(?в)]; 0x01 graphic
=f(nпр, Gв.пр) або 0x01 graphic
=f[nпр, q(?в)].

0x08 graphic
0x01 graphic
або 0x01 graphic
"100, %

(г-г) - межа (границя)нестiйко§ роботи;

(о-о) - лiнiя оптимальних режимiв (макс. значень ККД);

(к-к) - межа досягнення М=1 в мiжлопаточних каналах на z ст;

(в-в) - межа досягнення М=1 в мiжлопаточних каналах на I ступенi;

ЛСР - лiнiя спiльно§ роботи елементiв (компр., КЗ, турбiни, сопа) у складi ГТД.

Змiст узагальненого контрольного завдання УКЗ-17

17.1. Змiст ЧКЗ-17-01 першого рiвня засвоєння та еталонна вiдповiдь. (час 20 хв.)

Особливостi виникнення зривно§ течi§ в багатоступеневому ОК.

Еталонна вiдповiдь.

При вiдхиленнi режиму роботи компресора вiд розрахункового (точка Р) кути атаки в рiзних ступенях змiнюються по-рiзному, тобто вiдбувається розлад роботи ступенiв. Але процес розладу має певнi закономiрностi i тому характер виникнення зривно§ течi§ в компресорi вздовж границi нестiйко§ роботи (г-г) є рiзним.

В точцi "р" кути атаки в усiх ступенях компресора мають розрахунковi значення (i=iр-0...20).

0x08 graphic
При вiдхиленнi режиму роботи вiд розрахункового змiнюються nпр i Gв.пр (nпр?nпр. р, Gв.пр ?Gв.пр. р), що зумовлює змiну 0x01 graphic
, 0x01 graphic
i, як видно з рiвняння витрати газу через окремi ступенi

GвI=GвII=...=Gвi=...=Gвz=Gв,

?ICaIFI=?II CaIIFII=...=?iCaiFi=?zCazFz,

також є наслiдком рiзного темпу змiни ? i Ca в ступенях, тобто рiзного темпу змiни кутiв атаки ступенiв (оскiльки темп змiни U в усiх ступенях однаковий).

0x08 graphic

а) Вплив змiни nпр на розлад роботи ступенiв

При зменшеннi nпр вздовж (0-0) зменшується Gв.пр i 0x01 graphic
. В т.1: 0x01 graphic
<0x01 graphic
, Gв.пр <Gв.пр.р i у кожному ступенi 0x01 graphic
<?ст.р. чим далi вiд входу в компресор розташований ступiнь, тим сильнiше зменшується густина повiтря на входi в ступiнь (?).

Нагадаємо, що зменшення Gв зумовлює зменшення Са i зростання кута атаки (i) ступеня.

Зменшення ?, темп якого зростає вiд ступеня до ступеня, зумовлює меншi темпи зменшення Са на останнiх ступенях компресора. Тому в точцi 1 кут атаки буде найбiльшим на I ступенi, тобто цей ступiнь буде найбiльш наближеним до зриву потока на спинцi лопаток РК. Це видно з рiвняння витрати газу для I та z ступенiв:

?G=0x01 graphic
=...=0x01 graphic

Навпаки, при nпр>nпр. р (наприклад у точцi 2) найбiльшi кути атаки будуть на останьому (z) ступенi компресора, тобто саме цей ступiнь буде найбiльш близьким до виникнення зриву потока на спинцi лопаток РК.

б) Вплив змiни Gв при nпр=const на розлад роботи ступенiв.

Зменшення Gв.пр при nпр=const:

? Са i обумовлює ? кута атаки в ступенях компресора.

? 0x01 graphic
обумовлює збiльшення темпу ? ? вiд ступеня до ступеня, внаслiдок чого темп ? Са (i ? i) на останнiх ступенях буде нижчим, нiж на перших.

Тому враховуючи це, при ? Gв.пр в т.1 (процес 1-Г1) зрив потоку виникне ранiше на I ступенi, а в т.2 (процес 2-Г2), не зважаючи на бiльш швидке ? iI, все ж ранiше зрив потоку виникне на z ступенi (де i>>00 був у т.2).

Таким чином, зрив потока в компресорi при високих nцо першочергово виникає на останнiх ступенях, а при низьких nпр - на перших ступенях.

0x01 graphic

0x01 graphic

Особливостi поширення зони зриву у компресорi:

I дiапазон границi 0x01 graphic
?зрив виникає на одному з останнiх ступенiв

нестiйко§ роботи: (ступенi з короткими лопатками), охоплює 0,3...0,5 кiльця решiтки лопаток, рiзко ? Gв i за сотi частки секунди охоплює до половини обє'му проточно§ частини компресора, супроводжується звуковим "хлопком". Рiзко ? також 0x01 graphic
.

II дiапазон границi 0x01 graphic
зрив виникає на одному з I-х ступенiв,

нестiйко§ роботи: поширюється на всi ступенi компресора але зона зриву має меншi розмiри i у меншiй мiрi зменщуються Gв i 0x01 graphic
.

III дiапазон границi 0x01 graphic
зрив виникає на I-х ступенях у виглядi декiлькох зон, якi там локалiзуються i практично не зменшують Gв i 0x01 graphic
.

17.2. Змiст ЧКЗ-17-02 другого рiвня засвоєння та еталонна вiдповiдь. (час 20 хв.)

Нестiйкi режими роботи ОК ГТД.

Еталонна вiдповiдь.

В залежностi вiд n, стану потоку повiтря на входi в компресор i спiввiдношення об'ємiв КЗ (Vкз) та компресора (Vк) ? 0x01 graphic
зрив, що виник у компресорi, може викликати один з двох нестiйких режимiв роботи компресора - помпажний зрив або помпаж.

0x08 graphic
0x08 graphic

0x08 graphic
Помпажний зрив - виникнення та iснування зривно§ зони в компресорi, яке характеризується зниженням рiвня Gв та рк i коливаннями рк i рв з частотою вiд декiлькох десяткiв до декiлькох сотень герц.

Небезпека: руйнування лопаток.

Помпаж - перiодична поява та зникнення

зривно§ зони в компресорi, що супроводжується низькочастотними коливаннями Gв, рк, тяги двигуна (потужностi)? f= ....десятки ГЦ.

0x08 graphic
0x08 graphic

Небезпека: 1) Руйнування лопаток компресора i турбiни.

2) Коливання тяги (потужностi) двигуна.

Вiдносну вiддаленiсть робочо§ точки вiд границi нестiйко§ роботи оцiнюють параметром - запасом стiйкостi компресора.

0x08 graphic
При nпр=const 0x01 graphic

З урахуванням рiзних експлуатацiйних факторiв ?Ку-15...35%?повинен бути не меншим.

Необхiднi значення ?Ку забезпечуються рiзними способами регулювання компресора:

- поворот лопаток НА (змiна ?1);

- перепуск частини повiтря з компресора (змiна СаI);

- виготовлення компресора з дво- або тривальною схемою (саморегулювання i);

0x08 graphic
- кiльцевий перепуск повiтря над РК ступеня (змiна СаI);

- комбiнацiя цих способiв.

0x01 graphic

Змiст узагальненого контрольного завдання УКЗ-18

18.1. Змiст ЧКЗ-18-01 першого рiвня засвоєння та еталонна вiдповiдь. (час 20 хв.)

Особливостi робочого процесу вiдцентрового компресора.

Еталонна вiдповiдь.

0x08 graphic
0x08 graphic
1 або 2 ступiнчастий

0x08 graphic
0x08 graphic

0x08 graphic
* При малих Gв

Переваги (порiвняно з ОК):

  1. При Gв<50x01 graphic
    бiльш високий ККД;

  2. Простий i надiйний;

  3. 0x08 graphic
    0x08 graphic
    Малi осьовi розмiри (габарити).

0x08 graphic
0x08 graphic
Недолiки:

0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
1) Gв не бiльше 500x01 graphic

0x08 graphic
2) Низький ККД (70...80%)

0x08 graphic
3) Великi радiальнi розмiри

4) Обмеженiсть 0x01 graphic
0x01 graphic
5 (в 1 ступенi).

10...30 робочих лопаток; U20x01 graphic
5000x01 graphic
; 0x01 graphic
-1,3...1,6; 0x01 graphic
-0,5...0,65. 0x01 graphic
=(2...1,5)

(в-1) - вх. пристрiй; (1-2) - РК; (2-3) - дифузор; (3-к) - вих. пристрiй.

?0x08 graphic
Р

0x08 graphic
0x08 graphic
З рiвняння Бернуллi: lрк витрачається на ?0x01 graphic

подол. тертя (lтр)

В РК 40...45% lрк витрачається на ?0x01 graphic
?тому необхiдний ефективний дифузор (для ?С i ?Р).

а) Багатокаскаднi схеми ?T??а=0x01 graphic
???Мw1

(багатовально) аеродинамiчнi недовантаження

2-вальнi:

0x01 graphic

0x01 graphic

Багатовальнi схеми ?n??U??w1; ?Мw1??Ru; ??

3 вально (3 каскаднi) кнт+кст+квт

nн<nс<nв

б) Комбiнованi схеми: ОК+ВЦК (2-вальнi); ОК+ОК+ВЦК

Внаслiдок мало§ висоти лопаток на ост-х ступенях: замiсть осьово§ схеми КВТ викор-ся вiдцентрова сх. КВТ.

При малих Gв та великих 0x01 graphic
!

18.2. Змiст ЧКЗ-18-02 другого рiвня засвоєння та еталонна вiдповiдь. (час 20 хв.)

Особливостi робочого процесу багатовального осьового компресора.

Еталонна вiдповiдь.

Схеми: 0x01 graphic
? осьовий+осьовий+(осьовий)

осьовий+осьовий+вiдцентровий

осьовий+вiдцентровий

(Мw1? вздовж компресора(тому для ?Мw1 переходить до багатовальних)

В багатоступпеневому компресорi температура повiтря вiд ступеня до ступеня зростає i це зумовлює зростання швидкостi поширення звуку:

а=0x01 graphic

та зменшення вздовж проточно§ частини компресора числа Маха

Мw1=0x01 graphic
,

що зумовлює аеродинамiчне навантаження среднiх та останнiх ступенiв у випадку одновального компресора i неможливiсть отримання висок. значення 0x01 graphic
. З метою усунення цього недолiку компресор виготовляють дво- або тривальним (2- або 3-каскадним) i цим самим пiдвищують рiвень Мw1 у другому i третьому каскадах за рахунок збiльшення обертiв другого i третього каскадiв у порiвняннi з першим:

n3<n2<n1, U3>U2>U1, (Мw1)3>(Мw1)2>(Мw1)1??0x01 graphic
=0x01 graphic
?0x01 graphic
?0x01 graphic
.

Змiст узагальненого контрольного завдання УКЗ-19

19.1. Змiст ЧКЗ-19-01 першого рiвня засвоєння та еталонна вiдповiдь. (час 20 хв.)

Призначення та класифiкацiя камер згоряння.

Еталонна вiдповiдь.

Призначенням камер згоряння є пiдведення теплово§ енергi§ до робочого тiла (повiтря) двигуна за рахунок перетворення хiмiчно§ енергi§ палива в теплову при його згоряннi.

Камери згоряння подiляються на основнi та форсажнi.

0x08 graphic

(к-г) (т-ф)

Розташованi мiж компресором та Розташованi мiж турбiною та соплом

газовою турбiною. Температура газу (ТРДФ, ТРДДФсм), а в ТРДДФ II - мiж

на виходi обмежена жаростiйкiстю вентилятором i соплом зовнiшнього

лопаток турбiни i досягає в сучасних контура двигуна. Температура газiв на

ГТД 1600...1800К виходi перевищує 2000К i обмежена

?™1,05 (1,1) виникненням вiбрацiйного

горiння.

0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
Основнi КЗ подiляються на трубчатi, кiльцевi та трубчато-кiльцевi:

1-корпус;

2-жарова труба;

0x08 graphic
0x08 graphic
- зона

горiння

0x08 graphic
0x08 graphic
0x01 graphic

Вiд 1 до 9 шт. АI-24 до 12(15) ж.тр

ЛЛ-21, АЛ-31

АI-25ТЛ

Найбiльш поширеними є кiльцевi та трубчато-кiльцевi схеми ОКЗ.

19.2. Змiст ЧКЗ-19-02 другого рiвня засвоєння та еталонна вiдповiдь. (час 20 хв.)

Основнi параметри робочого процесу згоряння та вимоги до них.

Еталонна вiдповiдь.

1. Висока повнота згоряння пального. Оцiнюється коефiцiєнтом повноти згоряння (?):

0x01 graphic

Термiн перебування РТ в КЗ не перевищує 0,01с i тому дуже складно забезпечити повне згоряння i тому:

ОКЗ: ?г0x01 graphic
0,97...0,99;

ФКЗ: ?ф0x01 graphic
0,9...0,95.

* Розрахунок ?:

ОКЗ: 0x01 graphic
0x01 graphic

Авiацiйнi гаси:

Hu-423,8...43,10x01 graphic
; (Hu-430x01 graphic
)

Сп?з формули або графiкiв Сп=f(Т0x01 graphic
, Т0x01 graphic
), що наводиться у довiдниках для рiзних палив.

ФКЗ: 0x01 graphic
; 0x01 graphic

0x01 graphic

2. Мiнiмальнi втрати повного тиску. Оцiнюються коефiцiентом збереження повного тиску:

0x08 graphic
ОКЗ: 0x01 graphic
Втрати р* в КЗ обумовленi гiдравлiчними опорами (?г)

ФКЗ: 0x01 graphic
елементiв конструкцi§ проточно§ частини КЗ та тепловим

?=?г"?т опором (?т), який має мiсце при нагрiваннi газового потоку.

Втрати р* для КЗ ГТД разом складають:

?кз=0,92...0,97;

?фк=0,90...0,95.

3. Стiйкiсть процесу згоряння.

Ця вимога передбачає вiдсутнiсть в КЗ зриву полум'я та небезпечних коливань тиску в усьому експлуатацiйному дiапазонi режимiв роботи ГТД та польоту лiтального апарата.

?г=0,97...0,99; ?ф=0,9...0,95; ?кз=0,92...0,97; ?фк=0,9...0,95; ??©0,1

0x08 graphic
Vпр.мiн...Vпр.=450...6500x01 graphic
; Hмакс=6...10км (?Н?О2).

0x08 graphic
QV=(2...6)?106 0x01 graphic
- ОКЗ; QV= (6...10)?106 0x01 graphic
- ФКЗ

?0x08 graphic
мiн=0,5 (0,6) О2????

0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
?макс=1,5 (1,7)

0x08 graphic

В зонi горiння: ?-0,5...1,50x01 graphic

0x08 graphic
0x08 graphic

Gв1 ? 5...15% ? ?1=0,5...0,75 Т=1500...1700К

2300...2500К

Gв2 ? 20...40% ? ?2=1,5...1,7 Т=2000...2100К

Gв.3м ? 20...35% ? ??=2,5...3,0 Тг=1500...1700К

0x08 graphic
Gв.охл?до 20...30%

4. Стабiльнiсть та збереження задано§ форми температурного поля на виходi (з ОКЗ):

а) Колова нерiвномiрнiсть оцiнюється ступенем нерiвномiрностi температурного поля 0x01 graphic
. Вимога: ??г©0,1.

б) Радiальна нерiвномiрнiсть передбачена епюрою розподiлу 0x01 graphic
по висотi лопатки I ступеня турбiни.

0x08 graphic
мiцнiсть корпуса турбiни

радiальна епюра 0x01 graphic

мiцнiсть втулочних перерiзiв лопатки РК

5. Надiйнiсть запуску КЗ на землi i в польотi

0x08 graphic

Областi (по Мн i Н) надiйного запуску ОКЗ i ФКЗ

указуються в iнструкцi§ льотчику (екiпажу) у

виглядi значень Vкр та Н польоту:

Vпр.мiн...Vпр.макс0x01 graphic
450...6500x01 graphic
.

Нмакс=6...10км (Н? подачею в ОКЗ кисню)

0x08 graphic
6. Низький рiвень вмiсту в продуктах згоряння:

а) токсичних речовин (NOx, бензоперен, СО);

б) незгорiвших вуглеводiв (СН);

в) сажi (С)?наявнiсть С збiльшує оптичну помiтнiсть ЛА.

gi - масова частка i-го компонента в продуктах згоряння.

7. Малi габарити i маса конструкцi§ КЗ

Оцiнюють теплонапруженiстю робочого процесу:

0x08 graphic

вiдношення теплоти, що

0x01 graphic
? видiлилась напротязi 1 години

в 1м3 камери згоряння, до тиску на входi.

ОКЗ: (2...6)?106, 0x01 graphic
, ФКЗ: (6...10)?106, 0x01 graphic
.

Чим бiльша QV, тим меншi габарити КЗ.

8. Загальнотехнiчнi вимоги: надiйснiсть, ресурс,...

Змiст узагальненого контрольного завдання УКЗ-20

20.1. Змiст ЧКЗ-20-01 першого рiвня засвоєння та еталонна вiдповiдь. (час 20 хв.)

Основнi закономiрностi процесу згоряння палива в КЗ авiацiйних ГТД.

Еталонна вiдповiдь.

В камерах згоряння ПвРД згоряння палива вiдбувається в основному в газовiй фазi, оскiльки розпилене пальне до змiшування з повiтрям встигає в значнiй мiрi випаруватись.

Нагадаємо, що в теорi§ горiння газоподiбних палив розрiзняють кiнетичне i дифузiйне горiння. Кiнетичне горiння властиве однорiднiй (гомогеннiй) пально-повiтрянi сумiшi. Закономiрностi такого горiння визначаються кiнетикою хiмiчних реакцiй. Дифузiйне горiння вiдрiзняється тим, що пальне i окислювач надходять в зону горiння роздiльно i процес горiння вiдбувається в мiру §х взаємно§ дифузi§ (промiшування). В камерах згоряння ПвРД цi два механiзми горiння поєднуються, але переважну роль вiдiграє дифузiйне горiння.

Оскiльки в камери згоряння ПвРД пальне подається в рiдкiй фазi, а процес горiння вiдбувається в газовiй фазi, то безпосередньо процесу горiння передує ряд пiдготовчих процесiв. Цi процеси умовно подiляють на розпилювання пального, випаровування крапель пального, змiшування пари пального з певною кiлькiстю повiтря i утворення пально-повiтряно§ сумiшi.

Слiд зауважити, що пiдготовчi процеси вiдбуваються в значнiй мiрi одночасно, суттєво впливаючи один на одного. Таким чином, перед займанням i горiнням пально0повiтряна сумiш може бути в певнiй мiрi гетерогенною i складатись з повiтря, пари i крапель пального. Результати експериментальних дослiджень свiдчать про те, що в такiй сумiшi швидкiсть згоряння є дещо меншою нiж в гомогеннiй сумiшi, але концентрацiйнi межi поширення полум'я (?мiн...?макс) у нiй бiльш широкi. Окрiм того, також встановлено, що при зменшеннi розмiру крапель пального закономiрностi згоряння гетерогенних i гомогенних сумiшей стають близькими, а при дiаметрах крапель менше 50 (60) мкм стають однаковими.

Розпилювання пального. Пiд розпилюванням розумiють подрiбнення пального на малi краплини. Розмiри краплин залежать вiд параметрiв середовища, в яке розпилюється пальне, i вiд турбулiзацi§ струменя палива, що виходить з форсунки. Розпилювання полiпшується при збiльшеннi тиску повiтря в камерi згоряння (р0x01 graphic
) i перепаду тиску палива в форсунцi (?рфорс).

Випаровування крапель пального. Цей процес вiдбувається внаслiдок пiдведення до крапель теплоти з газового середовища камери згоряння. Швидкiсть процесу випаровування залежить вiд температури повiтря, швидкостi повiтря вiдносно краплин палива, якостi розпилювання, початково§ температури i тиску насичено§ пари пального.

Змiшування пари пального з повiтрям. Цей процес вiдбувається за рахунок вiдносного руху крапель i газу, турбулектного перемiшування i дифузi§.

Змiшування пально-повiтряно§ сумiшi. Початкове запалювання сумiшi здiйснюється примусово факелом полум'я спецiального пускового запальника (камери з електричною запальною свiчкою). Пiд час роботи двигуна свiжi порцi§ пально-повiтряно§ сумiшi займаються вiд зони згоряння в камерi згоряння двигуна. Займання сумiшi можливо тiльки у випадку, якщо §§ склад вiдповiдає дiапазону займання ?мiн...?макс. Для сумiшей авiацiйних гасiв з повiтрям: ?мiн-0,5...0,6; ?макс-1,5...1,7. Дiапазон займання може бути розширенний за рахунок штучного збагачення сумiшi киснем та створення неоднорiдного розподiлу палива в сумiшi.

Горiння пально-повiтряно§ сумiшi. В камерах згоряння ГТД газовий потiк сильно турбулiзований i тому процес горiння є турболентним. Нагадаємо, що турбулентна швидкiсть горiння (Uт) залежить вiд коефiцiєнта надлишку повiтря (?), температури i тиску сумiшi (Тсм, рсм) та пульсацiйно§ складово§ швидкостi потоку (С'). характер цих залежностей зображено на рисунках. Рiвень Uт в камерах згоряння ГТД складає приблизно 5...20 м/с.

рсм=const рсм=const

Tсм=const С'=const

0x08 graphic
С'=const ?=const

Uт0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
Uт Uт Uт

0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic

0x08 graphic

0x08 graphic

0x08 graphic

0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic

0 С' 0,8 0,9 1,0 ? Тсм 105 рсм, Па

Для з'ясування впливу рiзних факторiв на температуру згоряння пально-повiтряно§ сумiшi (Тзг) скористаємось рiвнянням теплового балансу процесу згоряння

Q=Q0??=??Gтu=Gвпзгсм)

теплота згоряння теплота, що пiдведена

Gт кг пального до Gт кг повiтря

та формулою для коефiцiєнта надлишку повiтря

0x01 graphic
,

де l0-14,8 0x01 graphic
- мiнiмально необхiдна кiлькiсть повiтря для повного згоряння 1кг авiацiйного гасу

0x08 graphic
Пiсля нескладних математичних перетворень дiстанемо остаточний вираз для Тзг: 0x01 graphic

Звiдки видно, що Тзг залежить вiд Тсм, ? i ?.

Залежить Тзг вiд ? була розглянута у темi 2. Максимум Тзг знаходиться при ?-0,95...0,98, а максимум Uт - при ?-0,8...0,9. Тому для iнтенсифiкацi§ процесу згоряння i ??г необхiдно забезпечувати в зонi згоряння ?-0,5...1,5.

*Швидкiсть i повнота процесу згоряння визначаються також i iнтенсивнiстю розглянутих вище пiдготовчих процесiв. Тому органiзацiя робочого процесу камери згоряння повинна забезпечити виконання насамперед саме цих вимог.

20.2. Змiст ЧКЗ-20-02 другого рiвня засвоєння та еталонна вiдповiдь. (час 20 хв.)

Органiзацiя робочого процесу в основних камерах згоряння ГТД.

Еталонна вiдповiдь.

Умови, в яких органiзується робочий процес ОКЗ:

а) швидкiсть потоку повiтря на входi в камеру значно перевищує Uтк-90...120м/с, а Uт =5...15м/с);

б) мала тривалiсть перебування повiтря в ОКЗ (<0,01с);

в) температура газiв на виходi з ОКЗ0x01 graphic
) обмежена мiцнiстю робочих лопаток турбiни i для сучасних ГТД не перевищує 1600 (1700)К, що вiдповiдає ?>3,0 (2,5), яке перевищує ?макс, тобто верхню межу займання пально-повiтряно§ сумiшi (?макс).

Виходячи з цих умов та основних вимог до камер згоряння, органiзацiя робочого процесу в ОКЗ передбачає виконання ряду типових рiшень:

1. Геометричним впливом на потiк максимально зменшують рiвень швидкостi повiтря перед подачею в жарову трубу. Для цього на входi в ОКЗ встановлюють дифузор, в якому швидкiсть потоку повiтря зменшується до рiвня 40...60 м/с.

2. Об'єм жарово§ труби розподiляють на двi зони: зону горiння та зону змiшування.

Зона горiнняпризначена длоя швидкого та повного згоряння пального, а зона змiшування - для зменшення рiвня температури газiв до допустимого турбiно§ значення. Зона горiння складається з послiдовно розташованих первинно§ та вторинно§ зон.

3. Повiтря в жарову трубу пiдводиться ступiнчасто по §§ довжинi. Для цього потiк повiтря розподiляється на 4 частини: первинне повiтря (5...15%), вторинне повiтря (20...40%), змiшувальне повiтря (20...35%) i охолоджуюче повiтря (20...30%).

Передня стiнка жарово§ труби називається фронтовим пристроєм (головкою), який призначений для пiдготовки горючо§ сумiшi та стабiлiзацi§ процесу горiння.

Через отвори фронтового пристрою подається первинне повiтря (Gв1). У фронтовому пристро§ встановлена форсунка пального.

Область жарово§ труби вiд фронтового пристрою до першого ряду отворiв у боковiй стiнцi жарово§ труби називається первинною зоною. В цiй зонi пально-повiтряна сумiш є багатою (?-0,4...0,7), що забезпечує високу температуру згоряння (1500...1800К) та швидке нагрiвання i випаровування крапель пального. В первиннiй зонi безпосередньо за фронтовим пристроєм створюється циркуляцiйна зона, яка забезпечує стабiлiзацiю процеса горiння. Стабiлiзацiя горiння стає можливою завдяки тому, що в циркуляцiйнiй зонi завдяки зворотному руху iснують мiсця з швидкiстю потока меншого, нiж Uт. Окрiм того, час перебування горючо§ сумiшi в такiй зонi зростає, що сприяє бiльш повному §§ згорянню.

0x08 graphic
0x08 graphic

0x08 graphic
Найбiльшого поширення набули фронтовi пристро§ завихрювального типу:

(циркул. зона+турбуляцiя)!

0x08 graphic

а) лопаточнi б) струменево-щiльовi г) зустрiчно-струменевi д) комбiнованi

Вiдхилення струменiв вiд осi КЗ обумовлює ?р бiля осi повернення туди частини повiтря.

Схема органiзацi§ робочого процесу та змiна параметрiв в ОКЗ:

0x08 graphic

Первинного повiтря недостатньо для повного згоряння пально-повiтряно§ сумiшi i повнота згоряння в первиннiй зонi складає ?г1-0,5...0,75.

Тому згоряння продовжується нижче по потоку у вториннiй зонi внаслiдок подачi туди вторинного повiтря. В кiнцi цiє§ зони ? складає 1,5...1,7, а температура - 2300...2500К (на початку зони) i 2000...2100 К (в кiнцi зони).

Далi розташована зона змiшування.

Завдяки пiдведенню сюди змiшувального повiтря температура газiв зменшується до необхiдного значення (Т0x01 graphic
). Вiд схеми пiдведення повiтря в зонi змiшування в значнiй мiрi залежать параметри температурного поля в перерiзi к-к.

Початкове запалювання: запальником факельного типу.

Змiст узагальненого контрольного завдання УКЗ-21

21.1. Змiст ЧКЗ-21-01 першого рiвня засвоєння та еталонна вiдповiдь. (час 20 хв.)

Особливостi органiзацi§ робочого процесу в форсажнiй камерi згоряння турбореактивного двигуна.

Еталонна вiдповiдь.

Форсажнi КЗ застосовуються для короткочасного збiльшення тяги двигуна.

Умови органiзацi§ робочого процесу:

а) Температура газiв на виходi з ФЗК (Т0x01 graphic
) не обмежується мiцнiстю конструкцi§ i тому склад пально-повiтряно§ сумiшi наближається дол теоретичного (?=1):

0x01 graphic
.

При ??<1,1 можливi режими вiбрацiйного горiння (обмеження ?? по вiбрацiйному горiнню).

б) Вимоги до ФКЗ такi ж, як i до ОКЗ (за виключенням вимоги стабiльностi форми температурного поля на виходi).

в) На виходi з ОКЗ, тобто на входi в ФКЗ ТРДФ до 60...70% непрореагувавшого кисню,а в ТРДДФ - ще бiльше.

г) Високi швидкостi газового потоку на входi в ФКЗ:

Ст-300...350(400)м/с??т-0,4...0,6.

д) Висока температура газiв на входi в ФКЗ (Т0x01 graphic
), що сприяє швидкому випаровуванню крапель пального.

Т0x01 graphic
>1100К.

Перед згорянням горюча сумiш близька до гомогенно§:

Схема ФКЗ ТРДФ (ТРДДФ):

  1. Затурбiнний дифузор дозволяє зменшити швидкiсть потоку до ?-0,2...0,3.

  2. Декiлька паливних колекторiв та велика кiлькiсть форсунок забезпечують якiсне розпилювання пального та утворення ППС.

  3. Для зменшення гiдравлiчних втрат (оскiльки висока швидкiсть потоку) тiльки частина газу використовується для створення циркуляцiйних зон. Цi зони малi за розмiром i створюються паганообтiчними V-подiбними стабiлiзаторами полум'я.

0x01 graphic

0x08 graphic

0x08 graphic
Схеми стаб. полум'я:

-кiльцевi;

-радiальнi;

-радiально-кiльцевi.

Зони слугують для постiйного запалювання потоку горючо§ сумiшi.

  1. Горюча сумiш згорає рухаючись вздовж камери згоряння, тому для цього

необхiдна певна довжина ФКЗ. Для сучасних ФКЗ?LФК-(1,5...2,0)DФК.

  1. 0x08 graphic
    Нахил фронтiв полум'я, що розпочинаються на заднiх кромках стабiлiзаторiв залежить вiд спiввiдношення швидкостей потоку (С) i турбулентного горiння (Uт).

За 1с

? Uт

С ?=arcsin0x01 graphic

  1. Для вирiвнювання полiв параметрiв потоку на виходi канал ФКЗ трохи звужують (для прискорення потоку).

  2. Мiж корпусом i тепловим екраном пропускається до 10 % затурбiнного "холодного" газу. Тепловий екран i охолоджуючий газ необхiднi для теплозахисту стiнки ФКЗ.

  3. Запуск ФКЗ:Запалювання горючо§ сумiшi здiйснюється або запалювачем факельного типу (малою камерою згоряння), або за допомогою "вогнево§ дорiжки".

"Вогнева дорiжка": в зону змiшування ОКЗ декiлькома порцiями впорскується пальне, яке рухаючись через турбiну займається i проходячи повз стабiлiзатори полум'я ФКЗ запалює горючу сумiш в зонах циркуляцi§.

  1. Принципи органiзацi§ робочого процесу ТРДФ i ТРДДФ близькi (додається змiшування потокiв).

21.2. Змiст ЧКЗ-21-02 другого рiвня засвоєння та еталонна вiдповiдь. (час 20 хв.)

Вiбрацiйне горiння та заходи щодо його попередження.

Еталонна вiдповiдь.

Цей вид горiння супроводжується високочастотними коливаннями тиску, якi зумовлюють вiбрацi§, механiчнi та термiчнi руйнування конструкцi§ КЗ.

Частота коливання: вiд декiлькох сотен до декiлькох тисяч герц.

Виникає в ФКЗ, де високий рiвень видiлення теплоти при згоряннi, при високих значеннях тиску (р0x01 graphic
) та ??<1,2 (1,3).

Вiбрацiйне горiння є автоколивальним процесом.

Автоколивальна система мiстить: коливальну систему, джерело енергi§, механiзм пiдведення енергi§ вiд джерела до коливально§ системи (механiзм зворотнього зв'язку) та механiзми втрат енергi§ коливань.

Коливальна система: об'єм газу, обмежений стiнками ФКЗ, турбiною i соплом.

0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
Частота та амплiтуда коливань визначається характерними розмiрами об'єму, швидкiстю поширення звуку, умовами на границях об'єму та формою коливань.

Для цилiндричного об'єму: а подовженi, б тангенцiальнi та в радiальнi форми коливань.

0x01 graphic

0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic

Р С

0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
I

0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
II

0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
С I гармонiка коливань

0x08 graphic
( iзобара)

Джерело енергi§: теплота згоряння палива (§§ гармонiчне видiлення пiд дiєю коливань р i с).

Механiзм зворотнього зв'язку: Залежнiсть Uтвiд амплiтуди коливань тиску та швидкостi (?р, ?с).

При певному здвигу фаз коливань р i с та видiлення теплоти в зонi горiння останнє може пiдсилювати коливання р i с незважаючи на дiю механiзмiв втрати коливально§ енергi§. Амплiтуда коливань буде зростати коли пiдведення енергi§ буде перевищувати втрати енергi§ коливань.

Механiзм втрат: вiдсутнiсть торцевих стiнок, антивiбр. екран, тертя.

Заходи попередження вiбр. горiння:

1) Установки гофрованих та перфорованих антивiбрацiйних екранiв.

0x08 graphic

Втрати енергi§ на гофрах та в отворах.

2) Установка стабiлiзаторiв ешеловано, збiльшення §х кiлькостi. Тодi тепловидiлення буде не тiльки в мiсцях кучностей стоячих хвиль р, а i у вузлах (розтягування зони горiння стоячих хвиль р, а i вузлах (розтягування зони горiння по об'єму КЗ).

Змiст узагальненого контрольного завдання УКЗ-22

22.1. Змiст ЧКЗ-22-01 першого рiвня засвоєння та еталонна вiдповiдь. (час 20 хв.)

Призначення i класифiкацiя газових турбiн та вимоги до них.

Еталонна вiдповiдь.

Газова турбiна - лопаточна машина, яка перетворює енергiю стиснутого i нагрiтого газу в механiчну енергiю обертання валу (ротора) турбiни.

Газовi турбiни використовуються:

а) в турбореактивних двигунах - для привода компресора i обслуговуючих агрегатiв (паливнi, мастильнi i допомiжнi насоси, електрогенератори тощо); в турбостартерах.

б) в турбовальних двигунах - окрiм того, для привода тягнучого (ТГвД) або несучого (ТВаД) гвинта;

в) в прямоточних ПвРД i рiдинно-ракетних двигунах - для привода паливних насосiв в системi турбонасосного агрегата (ТНА), гiдронасосiв та електрогенераторiв;

г) на надзвукових ЛА - у складi турбохолодильних установок (ТХУ), якi призначенi для охолодження (кондицiювання) повiтря, що подається в кабiну екiпажа i у вiдсiки ЛА з обладнанням i приладами.

д) в поршневих ДВЗ - в турбокомпресорi наддування

В залежностi вiд напряму руху газу в проточнiй частинi вiдносно осi обертання газовi турбiни подiляються на:

0x08 graphic
0x08 graphic
а) осьовi (1) 3

0x08 graphic
1

0x08 graphic
0x08 graphic
б) радiальнi: - доцентровi (2) 2

0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
- вiдцентровi (3) 2

1

3

В авiацiйних ГТД застосовуються одно- i багатоступеневi осьовi турбiни. Z - кiлькiсть ступенiв.

В малогабаритних допомiжних ГТД (турбостартери) i силових установках, турбохолодильних установках застосовуються також i радiальнi турбiни.

В залежностi вiд органiзацi§ робочого процесу турбiни подiляються на:

0x08 graphic
- реактивнi (зi ступенями тиску); В авiацiйних ГТД застосовуються

- активнi (зi ступенями швидкостi). турбiни реактивного типу.

Вимоги до авiацiйних газових турбiн:

  1. високий ККД;

  2. надiйна робота та великий ресурс в умовах високо§ температури газового потоку;

  3. малi габарити та маса. (висока iнтенсивнiсть робочого процесу)

22.2. Змiст ЧКЗ-22-02 другого рiвня засвоєння та еталонна вiдповiдь. (час 20 хв.)

Схема i принцип дi§ ступеня осьово§ реактивно§ газово§ турбiни.

Еталонна вiдповiдь.

Ступiнь осьово§ турбiни складається з соплового апарата (СА) i робочого колеса (РК), розташованого за СА.

0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
СА - являє собою нерухомий кiльцевий ряд лопаток, якi утворюють криволiнiйнi звуженi канали - сопла. У випадку ступеня активно§ турбiни мiжлопаточнi канали являють собою звужено-розширенi сопла (сопла Лаваля). Призначення СА - перетворення потенцiально§ енергi§ газу в кiнетичну завдяки його розширенню у напрямi руху.

РК - являє собою рухомий кiльцевий ряд лопаток, якi утворюють у випадку ступеня реактивно§ турбiни звуженi криволiнiйнi канали - сопла, а у випадку ступеня активно§ турбiни - канали незмiнного поперечного перерiзу. РК - для вiдбору у газу енергi§ у формi техн. р-ти.

Лопатки СА прикрiпленi до корпусу турбiни, а лопатки РК - до диску, який з'єднаний з валом турбiни.

Для того, щоб здiйснити вiдбiр вiд газу енергi§ в механiчнiй формi необхiдно спочатку створити умови для розширення газу i збiльшення кiнетично§ енергi§ його руху, а потiм використати частину §§ для обертання РК.

В РК ступеня реактивно§ турбiни вiдбувається поворот потоку i одночасно подальше розширення газу, а в РК ступеня активно§ турбiни - тiльки поворот потоку.

0x08 graphic
Рис: Подовжений перерiз з ступеня турбiни

Розглянемо елементарний ступiнь на rср (висота лопаток СА i РК дорiвнює dr, а витрата газу - ?Gг): 0 1 2

0x08 graphic
0x08 graphic

0 1 2

Вважаємо, що елементарний струмiнь цилiндричний: rср0=rср1=rср2, а вхiд в ступiнь - осьовий (I ступiнь турбiни).

В СА: газ розширюється (у напрямi руху газу) i прискорюється р?,

fc.1<fc.0 Т?, С? (С10). Лопатки нерухомi i тому lса=0.

В РК: газ продовжує розширюватись вздовж мiжлопаточних каналiв:(fк.2?fк.1) р?, Т?, w? (w2?w1), a C?(C2?C1) внаслiдок вiдбору технiчно§ роботи lрк?0 (лопатки РК рухаються). lст=lрк.

0x08 graphic
Трикутники швидкостей для РК елементарного цилiндричного ступеня мають вигляд:

Сили Р (збоку газу на лопатку елементарного РК) та Р' (з боку лопатки на газовий потiк) однаковi за величиною та протилежнi за напрямком, тодi: ?Р?=?Р'?, ?Рu?=?Рu'?, ?Pa?=?Pa'?.

Застосуємо до елементарного РК теорему Ейлера про змiну секундно§ кiлькостi руху газу. За додатковий напрям виберемо напрям обертального руху РК, тобто напрям U. У напрямi U на газ, що протiкає через РК, у вiдносному русi дiє тiльки сумарна сила ?Рu'. Сили вiд тиску р1 i р2 перпендикулярнi F1 i F2, вiдповiдно, i не мають складових у напрямi U. Сила ?Рu' здiйснює поворот потоку на величину кута ??=?1+?2 i змiнює кiлькiсть руху газу:

0x01 graphic

0x01 graphic
n-кiлькiсть лопаток в РК

З трикутникiв швидкостi: w1u+w2u=C1u+C2u - U2=U1=U для r2=r1=r.

Тодi 0x01 graphic

До вiдома: Якщо розглядати в абсолютнiй системi координат, то теорема Ейлера формулюється так: змiна (зменшення) секундно§ кiлькостi руху газу

(стан 1-стан 2) дорiвнює сумарнiй силi газу, яка рухає лопатки елементарного РК, тобто

0x01 graphic
Той же вираз!

Робота по перемiщенню лопаток елементарного РК:

0x01 graphic
(А)

lu ? для:? U, ??Cu

У випадку, коли r1?r2 (тобто елементарна РК не є цилiндричним), необхiдно застосовувати теорему Ейлера про секундну змiну моменту кiлькостi руху газу 0x01 graphic
lu=f(r)

0x01 graphic

0x01 graphic
(Б)

Якщо lu визначено на середньому дiаметрi (iндекс "ср" зазвичай не пишуть - для спрощення записiв), то для ступеня:

lна=0 lрк=lст=lu.ср1.u.ср?U1.ср2.u.ср?U2.ср 0x01 graphic
робота, що забирається

у кожному кг газу.

Роботу lрк=lст можна визначити також скориставшись рiвнянням енергi§ для газового потоку:

0x01 graphic
0x01 graphic
0x01 graphic
,

де кГ=1,33; R=2890x01 graphic
для продуктiв згоряння авiацiйного гасу з повiтрям.

Потужнiсть ступеня дорiвнює Nст=lст?GГ [Вт].

Вiдлiк енергi§ в ступенi турбiни ведуть вiд стану О*0=0 ад. загальмований стан на входi). Таким чином, в ступенi турбiни полiтропна робота розширення газу в СА i РК (lп.ст) витрачається на одержання технiчно§ роботи (lст), подолання роботи сил тертя (lтр.ст) та кiнетичну енергiю на виходi зi ступеня 0x01 graphic
, яка є не використаною (втраченою).

0x08 graphic
Рiвняння Бернуллi: 0x01 graphic
(оскiльки С0=0)

0x08 graphic
0x08 graphic
0x01 graphic
= витрати у виглядi кiн. ен. газiв,

часткове повернення що виходять зi ступеня

теплоти тертя в ГП

Змiст узагальненого контрольного завдання УКЗ-23

23.1. Змiст ЧКЗ-23-01 першого рiвня засвоєння та еталонна вiдповiдь. (час 20 хв.)

Основнi параметри робочого процесу ступеня газово§ турбiни.

Еталонна вiдповiдь.

До основних газодинамiчних параметрiв ступеня турбiни належать: ступiнь зменшення тиску, коефiцiєнти корисно§ дi§, мiра реактивностi i коефiцiєнт навантаження ступеня, lст, Nст.

Ступiнь зменшення тиску: 0x01 graphic
або 0x01 graphic

0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
У виконаних конструкцiях ?0x01 graphic
обмежено розширенням проточно§ частини

У багатоступеневих турбiнах У одноступенево§ турбiни

0x01 graphic
-1,6...2,0 0x01 graphic
?до 3,0 (3,5)

На I ступенi ?до 2,8 (3,0)

(для ?Т газiв на 2...ступенях

i спрощення системи охол-я)

0x08 graphic
Робочий процес зручно зображати в iS-дiаграмi, тобто в енергетичнiй системi координат (це бiльш наочно!)

0x08 graphic

0x08 graphic

Змiну ентальпi§, тобто рiзницi ентальпiй в двох рiзних перерiзах турбiни умовно називають теплоперепадами. Розрiзняють адiабатнi (можливi) та дiйснi (реальнi) теплоперепади. (Адiабатнi-Н. дiйснi-h). Вiдлiк змiни енергi§ ведуть вiд стану адiабатно загальмованого потоку газу на входi в ступiнь (точка О).

0x01 graphic
- Адiабатний (можливий)

теплоперепад (адiабатна робота).

Нст0x01 graphic
Нсарк

0x01 graphic
- Адiабатний теплоперепад

виражений через загальмованi

параметри ГП.

Вiдповiднi дiйснi теплоперепади:

0x01 graphic
,

0x01 graphic
,

hст=hса+hрк.

Адiабатний ККД ступеня - вiдношення дiйсного теплоперепаду до адiабатного:

0x01 graphic

0x08 graphic
Оцiнює гiдравлiчнi втрати в ступенi:

1) профiльнi (обумовленi ПШ на лопатках; сильно впливають на них кут атаки (i) та вихiд охолоджуючого повiтря на поверхню лопатки);

2) кiнцевi (обумовленi ПШ на корпусi та втулцi);

3) вториннi (парнi виходи мiж лопатками та перетiкання через радiальний зазор в РК).

Для неохолоджуваних ступенiв: ?ад.ст-0,9...0,92;

для охолоджуваних (випуск повiтря)???ад.ст на 0,5...1%.

Ефективний ККД ступеня - вiдношення роботи ступеня (дiйсного теплоперепаду h0x01 graphic
) до адiабатного теплоперепаду :

0x01 graphic
або 0x01 graphic
.

Оцiнює гiдравлiчнi втрати в ступенi та втрату невикористано§ енергi§ газiв 0x01 graphic
. ?ст складає ?0,65...0,75.

Ефективний ККД, виражений через загальмованi параметри ГП:

0x01 graphic
? 1) Зручний для розрахункiв

2) ?0x01 graphic
<?ад.ст на 1...1,5%.

Мiра реактивностi ступеня

0x01 graphic
Оцiнює розподiл загального теплоперепаду

ст) мiж РК i СА

На середньому дiаметрi:

0x08 graphic
20-30% - припадає на РК

реактивна турбiна: ?ст=0,2...0.3 70-80% - припадає на СА (це ?Т на лопатках РК).

активна турбiна: ?ст=О(0,05) ?все припадає на СА, а в РК тiльки поворот потоку (без розширення газу).

Коефiцiєнт навантаження ступеня:

lu=?Cu?U ? 0x01 graphic

В турбiнах авiацiйних ГТД:

0x01 graphic

lст=h0x01 graphic

Nст=lст?Gг.

23.2. Змiст ЧКЗ-23-02 другого рiвня засвоєння та еталонна вiдповiдь. (час 20 хв.)

Основнi параметри робочого процесу турбiни зi ступенями тиску (реактивно§ турбiни).

Еталонна вiдповiдь.

Можливiсть отримати велику роботу в одному ступенi турбiни обмежена, головним чином, мiцнiстю §§ ротора. Так, при досягнутих у даний час рiвнях Uср=350...550м/с i Ѕст=1,2...1,6 максимальнi значення роботи (lст), якi можна одержати в одному ступенi складають:

lст-300...4500x01 graphic
.

Отримання бiльших значень роботи можливе за рахунок виготовлення турбiни багатоступеневою. Кiлькiсть ступенiв у турбiн ГТД рiзних типiв може досягати 5 (6).

В залежностi вiд схеми ГТД турбiни можуть бути одно-, дво_ i тривальними.

Умовна позначка кiлькостi ступенiв - z

Осьовий перерiз проточно§ турбiни та змiна параметрiв газу в нiй зображенi на рис.

Робочий процес характеризує така сукупнiсть газодинамiчних параметрiв: ступiнь зниження тиску, робота на валу турбiни, адiабатний (можливий) теплоперепад, коефiцiєнти корисно§ дi§, витрата газу, потужнiсть.

1) Ступiнь зниження тиску (в параметрах загальмованого потоку):

0x01 graphic
.

2) Робота на валу турбiни дорiвнює сумi робiт ступенiв:

0x01 graphic
. 0x01 graphic
.

0x08 graphic

0x01 graphic

Зображення робочого процесу багатоступенево§ (наприклад, двоступенево§) турбiни в iS-координатах представлено на рис.

В багатоступеневiй турбiнi сума адiабатних теплоперепадiв окремих ступенiв завжди бiльша за адiабатний теплоперепад в турбiнi:

0x01 graphic
0x01 graphic
,

що обумовлено поверненням частини теплоти тертя у кожному ступенi.

Наслiдком цього є бiльш високий рiвень температури (i ентальпi§) на входi в кожний ступiнь (у порiвняннi з адiабатним процесом), що збiльшує Н* у кожному ступенi.

Для кiлькiсно§ оцiнки повернення теплоти використовується коефiцiєнт повернення теплоти (?). Тодi:

0x01 graphic
? ?-0,01...0,02.

3) Адiабатний теплоперепад:

0x01 graphic

4) Коефiцiєнти корисно§ дi§:

а) Адiабатний б) Ефективний

0x01 graphic
0x01 graphic

Нт=lад.т

в) В параметрах загальмованого потоку

0x01 graphic
Н0x01 graphic
=l0x01 graphic

Середнє значення

ККД ступеня

Якщо: 0x01 graphic
, то 0x01 graphic

?-0,01...0,02.

Висновок: Внаслiдок повернення теплоти ККД турбiни перевищує ККД окремих ступенiв.

5) Потужнiсть турбiни: 0x01 graphic
?

0x01 graphic

6) Витрати газу.

На робочих режимах, коли перепади тиску на турбiнi великi (великi 0x01 graphic
i ?т) близький до критичного або критичний режим течi§ настає на виходi з мiжлопаточних каналiв СА I ступеня, площа перетину якого дорiвнює 0x01 graphic
, де n-число лопаток в СА I ступеня.

0x08 graphic
СА I ступеня

0x01 graphic

Тому витрату газу через турбiну визначає саме цей перерiз проточно§ частини турбiни.

0x01 graphic
. Це найменший за Fса сопловий апарат турбiни,

де ?са - коефiцiєнт збереження р* в решiтцi лопаток СА I ступеня: 0x01 graphic
.

Змiст узагальненого контрольного завдання УКЗ-24

24.1. Змiст ЧКЗ-24-01 першого рiвня засвоєння та еталонна вiдповiдь. (час 20 хв.)

Особливостi робочого процесу газових турбiн зi ступенями швидкостi (активних турбiн).

Еталонна вiдповiдь.

В турбiнах зi ступенями швидкостi (активних турбiнах) розширення газу (?Р) вiдбувається тiльки в першому кiльцевому нерухомому рядi лопаток - сопловому апаратi (СА I), а в першому, другому та наступних робочих колесах (РК) вiдбувається тiльки зменшення абсолютно§ швидкостi (С), що свiдчить про перетворення кiнетично§ енергi§ потоку в механiчну енергiю обертання РК.0x01 graphic

?ст=0 ? в РК = поворот потоку i активна решiтка.

Це вiдбувається за рахунок змiни напряму руху потоку у активних решiтках РК. мiж РК встановленi нерухомi активнi решiтки профiлiв-напрямнi апарати (НА), призначення яких полягає у спрямуваннi потоку газу пiд необхiдним кутом на наступне робоче колесо (РК).

Зважаючи на те, що весь перепад тиску ?т припадає на один СА, то його мiжлопаточнi канали виготовляються у виглядi сопел Лаваля (звужено-розширених каналiв).

0x01 graphic

В НА i РК змiнюється напрям потоку, а величина швидкостi потоку на виходi з НА i РК менше швидкостi на входi на величину гiдравлiчних втрат в решiтцi лопаток

w2=?w'1 ? - коеф. втрат швидкостi в РК

c2=?c'1 ? - коеф. втрат швидкостi в НА

?-?-0,99...0,995

При малих Gг висота лопаток мала, що зумовлює зростання гiдравлiчних втрат. Для запобiгання цього в СА виготовляють парцiальними (лат. partialis -частковий). У цьому випадку СА розташований не по усьому кiльцю (3600), а займає лише частину кiльця (?0).

0x08 graphic

CA

?

0x01 graphic
- ступiнь парцiальностi турбiни

Активнi турбiни бiльш конструктивно простi у порiвняннiз реактивними (може охолоджуватись тiльки СА), але вони мають бiльш низький ККД. Тому такi турбiни можуть застосовуватись у допомiжних ГТД, ТНА РкД i ППвРД, тощо.

24.2. Змiст ЧКЗ-24-02 другого рiвня засвоєння та еталонна вiдповiдь. (час 20 хв.)

Призначення i класифiкацiя вихiдних пристро§в ГТД.

Еталонна вiдповiдь.

Вихiднi пристро§ двигунiв лiтакiв та вертольотiв мають рiзне призначення.

Вихiднi пристро§ ГТД лiтакiв призначенi для перетворення потенцiально§ енергi§ газу шляхом його розширення в кiнетичну енергiю поступального руху газу з метою створення реактивно§ сили (сили тяги) двигуна. За формою каналу цi вихiднi пристро§ являють собою сопла.(В техн. лiтературi реактивними соплами).

Вихiднi пристро§ ГТД вертольотiв призначенi для забезпечення перерозширення газу у вiльнiй турбiнi (турбiнi гвинта) з метою збiльшення §§ потужностi за рахунок зростання ?тв, а також вiдведення газiв з двигуна у необхiдному напрямi. За формою каналу такi вихiднi пристро§ є дифузорами. В технiчнiй спецiальнiй лiтературi §х називають вихiдними патрубками.

Повна схема класифiкацi§ вихiдних пристро§в представлена на рис.

0x08 graphic

Мс0x01 graphic
Мс>11 Для однодвигун-

них вертольотiв

Для дводвигунних

вертольотiв

Для дозвукових

лiтакiв

Для надзвукових лiтакiв

Реактивнi сопла класифiкуються:

а) За ознакою регулювання б) За ознакою форми каналу в) За ознакою форми перерiзу каналу

0x08 graphic

Непрофiльованi Профiльованi

Вимоги до вихiдних пристро§в:

  1. Мiнiмальнi втрати повного тиску (р*) та с.

  2. Забезпечення повного розширення газiв (рсн).

  3. Забезпечення необхiдного напряму потоку газiв.

Змiст узагальненого контрольного завдання УКЗ-25

25.1. Змiст ЧКЗ-25-01 першого рiвня засвоєння та еталонна вiдповiдь. (час 20 хв.)

Основнi параметри робочого процесу реактивних сопел.

Еталонна вiдповiдь.

1. Можливий ступiнь зменшення (перепад) тиску газiв:

0x01 graphic
"о-о" - загальна позначка перерiзу на входi в сопло (для

рн - атмосферний тиск конкретного типу ГТД позначка цього перерiзу буде

(тиск середовища, вiдповiдною, наприклад: "Т" - ТРД, ТГвД, ТваД

куди витiкає газ з двигуна "Ф" - ТРДФ...)

Величина 0x01 graphic
залежить вiд типу ГТД, числа Маха i висоти польоту 0x01 graphic
.

0x08 graphic

Приклад залежностi

0x01 graphic
=f(Мн, Н) для ТРДФ з розрахунковими значенями параметрiв робочого процесу 0x01 graphic

2. Дiйсний ступiнь зменшення (перепад) тиску в реактивному соплi:

0x08 graphic
0x01 graphic
, де рс - тиск у вихiдному перерiзi сопла.

Порiвняння ?с, ?р i ?кр дозволяє встановити режим роботи сопла та режими розширення газу в реактивному соплi:

а) Режими 1<?р<?кр - докритичнi режими роботи;

роботи ?р=?кр - критичний режим роботи; сопла.

сопла: ?р<?кр - надкритичний режим роботи.

б) Режими ?с=?р - режим повного розширення газу (рсн);

розширення ?с<?р - режим недорозширення газу (рсн);

газу ?с>?р - режим перерозширення газу (рсн).

Нагадаємо, що 0x01 graphic
.

Для продуктiв згоряння палива "гас+повiтря": кг=1,33, R=2890x01 graphic
, ?кр-1,854.

Для повiтря: к=1,4, R=2870x01 graphic
, ?кр-1,893.

3. Коефiцiєнт збереження повного тиску (?с) або пов'язаний з ним, коефiцiєнт швидкостi (?с):

0x08 graphic
0x01 graphic
Враховують втрати р* або Сс, якi обумовленi тертям i

Сс.iдс.ад 0x01 graphic
стрибками ущiльнення, а ?с також i втрати вiдхиленням

0x08 graphic
пш

?с=?тр"?ст"?? напряму окремих струменiв у потоцi вiд осьвого. Це внутрiшнi втрати!

0x08 graphic
0x08 graphic
С

0x08 graphic
0x08 graphic
? Са=С"cos ?

0x08 graphic

Са

0x08 graphic

0x01 graphic
;

Сс. iд: 0x01 graphic
;

СрТ0x01 graphic
рТс ад=0x01 graphic
; Ср=0x01 graphic
.

0x01 graphic
- витiкання осьове.

4. Коефiцiєнт тяги сопла - вiдношення дiйсно§ тяги сопла до iдеально§:

0x01 graphic
. Характеризує всi види втрат в соплi: внутрiшнi та вiд рсн (зовнiшнi)

де Рс=GгСс+Fcсн) - дiйсна (вимiряна) тяга сопла;

0x01 graphic
- iдеальна тяга сопла, яка вiдповiдає повному розширенню газу (рсн) i вiдсутностi внутрiшнiх втрат (?с=1, ?с=1);

Ѕ0x08 graphic
?=15о 30о Сс.iд.- iдеальна швидкiсть витiкання газу з сопла

при повному розширеннi газу (рсн, ?с=?р).

1 Gг.iд - iдеальна витрата газу; 0x01 graphic
;

1 2 3 ?р

Gг=ЅGг.iд - дiйсна витрата газу, Ѕ - коефiцiєнт

витрати сопла (деформацiя струменя при змiнi

напрямку руху (бiля Fкр) у кiнцi сопла.

25.2. Змiст ЧКЗ-25-02 другого рiвня засвоєння та еталонна вiдповiдь. (час 20 хв.)

Звуженi сопла.

Еталонна вiдповiдь.

Нерегульованi сопла (Fс=const):

а) непрофiльоване б) профiльоване

0x01 graphic

0x01 graphic
<0x01 graphic
0x01 graphic
=0x01 graphic

Ѕc<1 Ѕc-1

?c-0,975...0,985 ?c-0,99...0,995

Регульоване сопло з прямолiнiйними стiнками: Fc=var

0x08 graphic
0x08 graphic

Регулювання:

Сопло збирається зi стулок, дiя на якi силовим кiльцем зменшує Fс, а збiльшення Fс - за рахунок дi§ тиску газу струменя, коли кiльце вiдпущене гiдроцилiндрами

0x01 graphic
? при 0x01 graphic
? змiна рн змiнює ?р.

0x08 graphic

Максимальне значення ?с, яке може бути у звуженому соплi, дорiвнює ?кр.

При такому значеннi ?с, тобто ?с=?кр швидкiсть витiкання досягає мiсцево§ швидкостi звуку в газi i Ѕc=1, ?с=1.

Тому звужене сопло при надкритичних перепадах тиску (?р>?кр) працює на режимi недорозширення газу, тобто

неефективно, оскiльки

0x08 graphic
Докритичний Надкритичний розширення газу до тиску рн

0x08 graphic
0x08 graphic
режим роботи режим роботи вiдбувається за межами сопла, в

0x08 graphic
Критичний режим роботи атмосферi.

?кр-1,85

кг=1,33

Rг=289 0x01 graphic
.

Таким чином, втрати тяги сопла вiд недорозширення газу мають мiсце на надкритичному режимi роботи звукового сопла.

Розрахунок витрати газу через звужене сопло (iдеально§ витрати):

а) на докритичному режимi:

0x01 graphic
i 0x01 graphic
<1

Сс.iд=?с.iдкр=?с0x01 graphic
;

б) на критичному i надкритичному режимах:

Ѕс=1, ?с=1, q(?с)=1

Gгс"Gг.iд 0x01 graphic
Сс.iдкр=0x01 graphic
; ?с.iд=1

?с.iд i 0x01 graphic
?з табл. ГДФ по ?(?с.iд)=0x01 graphic
.

Звужене сопло застосовується в ГТД дозвукових лiтакiв з ТРД, ТРДД, ТГвД (коли ?р малий ? див. рис. ?р=f (Mн)). Окрiм того, воно є складовою частиною усiх типiв звужено-розширених сопел.

Змiст узагальненого контрольного завдання УКЗ-26

26.1. Змiст ЧКЗ-26-01 першого рiвня засвоєння та еталонна вiдповiдь. (час 20 хв.)

Сопла Лаваля.

Еталонна вiдповiдь.

Сопло Лаваля - звужено-розширений канал з твердими стiнками. Може бути профiльованим i непрофiльованим.

0x08 graphic
0x08 graphic

0x01 graphic

?с=?тр"?ст Втрати Сс внаслiдок вiдхилення

Ѕс=1 вiд напряму осi сопла

?с=?тр"?ст"??

fc=0x01 graphic
- ступiнь розширення Ѕс<1

сопла ??=0,5(1+cos?)

Сопла ГТД виконують регульованими (стiнки у виглядi велико§ кiлькостi стулок i складна ричажна система приводу в рух стулок (вир. 89).

0x01 graphic

0x08 graphic
( ) - регул. сопло. У таких сопел регулюється Fкр, Fс i fс.

В РДТП i РРД сопла Лаваля нерегульованi i тому вони забезпечують повне розширення газу тiльки на одному режимi роботи - розрахунковому.

0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic

0x08 graphic

0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic

0x08 graphic

0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic

0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic

0x08 graphic

0x08 graphic
0x08 graphic

В таких соплах: Fкр=const, Fс=const, fс=const.

0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
( ) нерегул. сопло

(р-а) - режим недорозширення газiв (рсн);

т.а - вiдрив потоку в розширенiй частинi

0x08 graphic
(р-в) - режим недорозширення газiв (рсн).

Витрата газу через сопло Лаваля на робочих режимах:

0x01 graphic
q(?кр)=1 - оскiльки робочi режими сопла Лаваля є надкритичними, то Gг=Gг.iдс"?с.звуж. Сс.iд=?с.iдкр Сс=?сс.iд

26.2. Змiст ЧКЗ-26-02 другого рiвня засвоєння та еталонна вiдповiдь. (час 20 хв.)

Ежекторнi сопла.

Еталонна вiдповiдь.

Контур розширено§ частини з метою його газодинамiчного регулювання частково або повнiстю не має твердих стiнок.

На багаторежимних ЛА поширенi ежекторнi сопла. На вiдмiну вiд сопла Лаваля у них надзвуковий контур сопла повнiстю або частково утворюється границею надзвукового струменя газу, який розширюється пiд обiчайкою. З метою попередження утворення вихорових течiй в застiйних зонах i охолодження елементiв конструкцi§ сопла пiд обичайку додатково подається вторинний (ежектований) потiк повiтря у кiлькостi Gеж для формування границi основного потоку газiв.

Типовi схеми ежекторних сопел зображенi на рис.

Первинне сопло є звуженим або соплом Лаваля з малим ступенем розширення (fc), а профiльована обiчайка - повнiстю чи частково рухомою у виглядi керованих чи вiльних (флюгерних) стулок.

0x08 graphic

а) З суцiльною обiчайкою б) З стулковою обiчайкою в) З частково стулковою обiчайкою

Керованi стулки рухаються пiд дiєю гiдроцилiндрiв, а вiльнi або флюгернi - пiд дiєю перепаду тиску (рiзницi тискiв на внутрiшнiй i зовнiшнiй поверхнях).

Робочий процес ежекторних сопел в значнiй мiрi залежить вiд витрати ежекторного повiтря (Gеж). Цей вплив оцiнюють параметром, який називається коефiцiєнтом ежекцi§: 0x01 graphic
.

Оптимальнi значення 0x01 graphic
, що вiдповiдає мiнiмальним втратам, обумовленим змiшуванням двох потокiв.

У порiвняннi з соплом Лаваля - бiльшi втрати (+ на змiшування потокiв). Але зате простiше регулювання.

Змiст узагальненого контрольного завдання УКЗ-27

27.1. Змiст ЧКЗ-27-01 першого рiвня засвоєння та еталонна вiдповiдь. (час 20 хв.)

Сопла з центральним тiлом.

Еталонна вiдповiдь.

Контур утворюється поверхнею ц.т i вiльною поверхнею струменя. В надзвуковiй частинi сопла за допомогою профiльовано§ поверхнi центрального тiла формується система хвиль розрiдження, в який надзвуковий потiк розширюється i прискорюється. Розширення повне (рсн) завжди.

0x08 graphic
0x01 graphic

0x08 graphic
- хвилi розрiдження

Недолiк: Взаємодiя струменя газу з повiтряним потоком викликає коливання вiльно§ поверхнi струменя.

27.2. Змiст ЧКЗ-27-02 другого рiвня засвоєння та еталонна вiдповiдь. (час 20 хв.)

Пристро§ керування вектором тяги.

Еталонна вiдповiдь.

1) Регулювання Fкр:

а) Для здiйснення регулюючого впливу на 0x01 graphic
турбокомпресор через lт:

lт=lад.т"?т=0x01 graphic
; 0x01 graphic
; ?Fкр??рт???т??l??n??0x01 graphic

для n=const

2) Регулювання Fс (або fс):

- забезпеченння рсн i запобiгання втрат тяги вiд неповного розширення газу.

3) та iн.

Реверс тяги - змiна напрямку дi§ тяги турбореактивного двигуна на протилежний.

Пристро§ реверсу тяги: для покращення посадочних характеристик ЛА, забезпечення маневрування ЛА на аеродромi i в польотi.

Струмiнь реверсування тяги: 0x01 graphic
?рев=120...150о.

Типи:

0x08 graphic
а) Решiтчатий РП б) Ковшовий РП

лат. reversus-зворотний

Застосування:

Силовi установки пасаж. та вiйськово-транспортних лiтакiв;

Силовi установки винищувачiв ("Торнадо", SAAB "Birren").

Замiнює гальмiвнi парашути.

Пристро§ керування вектором тяги (КВТ): Для вiдхилення осi реактивного сопла з метою змiни напрямку вектора тяги на кут ?квт до 200.

Покращуються маневровi характеристики ЛА.

0x08 graphic

Змiст узагальненого контрольного завдання УКЗ-28

28.1. Змiст ЧКЗ-28-01 першого рiвня засвоєння та еталонна вiдповiдь. (час 20 хв.)

Особливостi вихiдних пристро§в ТВаД.

Еталонна вiдповiдь.

На вертольотах не потрiбна реактивна складова силово§ дi§ двигуна (ускладнюється пiлотування на малих V i на режимах висiння).

Для нейтралiзацi§ (хоча i невелико§) тяги 2-х двигунiв застосовують криволiнiйнi вихiднi пристро§, орiєнтованi в протилежнi боки. 2 двигуни - для безпеки польоту.

0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x01 graphic

Вих. пристрiй - дифузор:

а) не потрiбна велика Сс;

б) забезпечує ртсн i ?lт.в. (роботу вiльно§ турбiни).

0x01 graphic
;

0x08 graphic
Без дифузора: ртн

0x08 graphic
0x01 graphic

З дифузором: ртн

Це ??т.в??lт.в??Nт.в

28.2. Змiст ЧКЗ-28-02 другого рiвня засвоєння та еталонна вiдповiдь. (час 20 хв.)

Призначення i класифiкацiя вхiдних пристро§в.

Еталонна вiдповiдь.

Вхiдний пристрiй призначений для стiйкого пiдведення до двигуна необхiдно§ кiлькостi повiтря з мiнiмальними втратами повного тиску, мiнiмальним зовнiшнiм аеродинамiчним опором i рiвномiрним полем параметрiв повiтря на входi в компресор.

Вхiднi пристро§ класифiкуються за багатьма ознаками, до яких належать:

а) максимальна швидкiсть польоту ЛА (дозвуковi, трансзвуковi, надзвуковi);

б) тип ЛА (лiтаковi, вертольотнi);

в) можливiсть регулювання (регульованi, нерегульованi);

г) форма поперечного перерiзу каналу пристрою (плоскi, осесиметричнi);

д) розмiщення на ЛА (лобовi, боковi, пiдкриловi, пiдфюзеляжнi,...);

е) мiсце гальмування надзвукового потоку (зовнiшнього стиску, внутрiшнього стиску, змiшаного стиску).

Наведена схема класифiкацi§ охоплює основнi ознаки класифiкацi§ вхiдних пристро§в:

0x08 graphic

НВП

0x01 graphic
>1,6

Мн.©0,85 Мн.©1,14 (1,16)

макс макс

0x08 graphic

Вiдмови та дефекти:

- вiдмова системи регулювання;

- обледенiннi;

- деформацiя та пошкодження стiнок каналу.

Змiст узагальненого контрольного завдання УКЗ-29

29.1. Змiст ЧКЗ-29-01 першого рiвня засвоєння та еталонна вiдповiдь. (час 20 хв.)

Основнi параметри ефективностi вхiдних пристро§в.

Еталонна вiдповiдь.

1. Коефiцiєнт збереження повного тиску - оцiнює втрати повного тиску (р*) при проходженнi повiтря через вхiдний пристрiй:

0x01 graphic
.

Чим вище ?вх, тим вище тиск на входi в компресор (р0x01 graphic
) i тим вище ?вх - ступiнь пiдвищення тиску у вхiдному пристро§:

0x01 graphic
,

де ?вх.iд - ступiнь пiдвищення тиску при iдеальному (iзоентропному, S=const) стиску повiтря.

Величина ?вх залежить вiд способу органiзацi§ процесу стиску повiтря та числа Маха польоту (Мн).

При дозвукових швидкостях польоту (Мн<1) стиск за рахунок гальмування потоку перед пристроєм та в каналi пристрою супроводжується втратами на тертя та вихороутворення (втрати в каналi). Тому при Мн<1: ?вх=?кан.

0x08 graphic

0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x01 graphic

При надзвукових швидкостях польоту окрiм втрат на тертя i вихороутворення виникають бiльш суттєвi втрати р*, якi пов'язанi з iснуванням в потоцi повiтря стрибкiв ущiльнення. Тому, при Мн™1:

?вх=?кан"?стр.

Рисунок iлюструє вплив цих втрат при рiзних числах Маха польоту на величину ?вх.

0x01 graphic

Найбiльшi втрати р* є при виникненнi перед вхiдним пристроєм одного стрибка ущiльнення - прямого стрибка ущiльнення.

Органiзацiя гальмування потоку в декiлькох стрибках ущiльнення, тобто в системi стрибкiв ущiльнення, дозволяє суттєво зменшити втрати р*. це зумовлює пiдвищення р* по тракту двигуна, в тому числi i перед турбiною, i перед соплом, що сприяє збiльшенню Gв i Сс. а значить i тяги двигуна.

Так, наприклад, ??вх на 1% сприяє ? тяги на -1,5% i ? витрати пального на -0,5%.

2. Коефiцiєнт витрати повiтря (?)

0x01 graphic

Fвп - площа мiделя ВП.

Це вiдношення дiйсно§ витрати повiтря через вхiдний пристрiй до максимально можливо§ при заданих значеннях V i ?н:

0x01 graphic
.

Використовується для аналiзу умов спiльно§ роботи ВП i двигуна.

3. Коефiцiєнт зовнiшнього аеродинамiчного опору вхiдного пристрою:

0x01 graphic
,

де Хвх - сумарна сила зовнiшнього аеродинамiчного опору ВП.

4. Ступiнь нерiвномiрностi поля швидкостi на виходi (з ВП):

0x01 graphic

та iнтенсивнiсть пульсацiй повного тиску на виходi:

0x01 graphic
,

де 0x01 graphic
- середнє в перерiзi в-в значення 0x01 graphic
;

0x01 graphic
- середньоквадратичне у часi значення пульсацiйно§ складово§ 0x01 graphic
.

5. Коефiцiєнт запасу стiйкостi роботи ВП (?кувх).

Цей параметр тiльки для надзвукових ВП i є аналогiчним вiдповiдному параметру компресора. ?кувх[%] - оцiнює вiдносну вiддаленiсть робочого режиму ВП вiд межi (границi) нестiйкого режиму роботи ВП - помпажу ВП.

29.2. Змiст ЧКЗ-29-02 другого рiвня засвоєння та еталонна вiдповiдь. (час 20 хв.)

Дозвуковi вхiднi пристро§.

Еталонна вiдповiдь.

Профiль внутрiшньо§ та зовнiшньо§ поверхонь обiчайки вхiдного пристрою i §§ вiдносна товщина повиннi забезпечувати плавний (безвiдривний) вхiд повiтря в канал та мiнiмальний аеродинамiчний опiр при зовнiшньому обтiканнi вхiдного пристрою в експлуатацiйному дiапазонi швидкостей польоту ЛА.

Для нормального входу потоку на додатних кутах атаки площина Fвх нахилена вниз на 3-60.

Рiвняння нерозривностi ГП:

Gв.н=Gв.вх

?нV"Fн=?вхСвх"Fвх

Дiапазон швидкостей польоту:

Мн=0...0,8 (0,85).

?вх-0,95...0,99.

Внутрiшнiй канал ВП - дифузорний з метою перетворення в тиск частини швидкiсного напору повiтря.

На розрахунковому режимi

0x08 graphic

0x08 graphic

Розрахунковий режим роботи:

Вiдповiдає розрахунковому режиму польоту ЛА з метою забезпечення найкращих умов обтiкання внутрiшньо§ i зовнiшньо§ поверхонь обiчайки та забезпечення необхiдного стиску повiтря (за рахунок ?С).

0x01 graphic
.

Розрахунковий режим роботи ВП вiдповiдає умовi: 0x01 graphic
.

На цьому режимi струмiнь повiтря перед ВП дифузорний i там реалiзується приблизно 75% ?вх практично iзоентропно (без втрат р*). При менших значеннях сильно зростає Сх.вх.

З метою забезпечення мiнiмального Сх.вх вiдносна товщина кромок обiчайки є невеликою.

Внутрiшнiй канал обiчайки виготовляється дифузорним з кутом розширення ?-8...120.

Нерозрахунковi режими роботи:

0x08 graphic
0x08 graphic
1. При малих значеннях швидкостi польоту, коли 0x01 graphic
>1, вхiднi пристро§ з малою товщиною обiчайки не можуть забезпечити плавний (безвiдривний) вхiд потоку в канал ВП.

А У цих випадках можлива поява зон вiдриву потоку вiд стiнки пiд обiчайкою, що сприяє ?р*(??вх) i зростанню нерiвномiрностi параметрiв потоку в каналi. На таких режимах рвн (оскiльки Свх>V) i доцiльна

0x08 graphic
додаткова подача повiтря в канал ВП. Конструктивно таке пiдживлення повiтрям забезпечують:

Б. - виготовленням в обiчайцi вiкон пiдживлення повiтрям, якi

закриваються пiдпруженими клапанами, якi вiдкриваються всередину каналу при рвн;

0x08 graphic
В. - виготовлення зсувно§ передньо§ частини обiчайки, перемiщення вперед яко§ забезпечує утворення кiльцевого щiльового каналу пiдживлення повiтрям.

0x08 graphic
0x01 graphic

  1. 0x08 graphic
    При великих швидкостях польоту (0x01 graphic
    <0,5) можливий вiдрив

потоку вiд зовнiшньо§ поверхнi обiчайки i, як наслiдок, зростання Сх. вх.

0x08 graphic
0x08 graphic
Г. При Мн™1 перед ВП виникає прямий скачок ущiльнення, який сильно ?р* (??вх).

D. Застосування дозвукових ВП можливе до Мн-1,1 (1,2), виходячи з ??вх.

Змiст узагальненого контрольного завдання УКЗ-30

30.1. Змiст ЧКЗ-30-01 першого рiвня засвоєння та еталонна вiдповiдь. (час 20 хв.)

Вхiднi пристро§ силових установок вертольотiв.

Еталонна вiдповiдь.

0x08 graphic

?вх™0,99

Особливостi:

  1. Дiапазон Мн: 0...0,25 (0,3).

  2. V<<Свх i тому вхiд повiтря звiдусiль (рис.), що потребує товстих вхiдних кромок обiчайки.

  3. Канал конфузорний (Fа<Fвх) для швидкого вирiвнювання полiв параметрiв потоку (С,р*).

  4. Площина (вх-вх) вiдхилена у бiк несучого гвинта (?-10...150).

Така схема ВП силово§ установки вертольота дозволяє мати нерiвномiрностi поля Свх, обумовлену роботою несучого гвинта та поривами вiтру, до ?Свх=25(30)%.

30.2. Змiст ЧКЗ-30-02 другого рiвня засвоєння та еталонна вiдповiдь. (час 20 хв.)

Особливостi гальмування надзвукового потоку.

Еталонна вiдповiдь.

Здiйснити плавне гальмування потоку вiд Мн>1 до М<1 за допомогою дифузора практично не можливо внаслiдок виникнення стрибкiв ущiльнення при взаємодi§ потоку з твердо§ стiнкою.

В стрибку ущiльнення, товщина якого (?стр) складає приблизно подвiйну довжину вiльного пробiгу молекул газу, стрибком змiнюються параметри потоку (?С,?р,?Т,?р*). Частина кiнетично§ енергi§ потоку незворотньо переходить в теплоту, що викликає ?р*, що є небажаним, оскiльки ??вх.

0x01 graphic

0x01 graphic

(?Мн??iнтенсивнiсть стрибкiв ущiльнення i сильнiше ??стр)

Для зменшення втрат р* замiсть одного (прямого) стрибка ущiльнення штучно створюють декiлька (систему) стрибкiв (косих)ущiльнення, сумарнi втрати в яких завжди меншi.

0x08 graphic
0x08 graphic
Систему стрибкiв ущiльнення створюють профiлюючи передню частину каналу ВП спецiальним чином - виготовляючи §§ ламаною.

Стiнка ВП, за допомогою яко§ органiзується необхiдна система стрибкiв ущiльнення, називається поверхнею стиску (поверхнею гальмування). Поверхнi стиску можуть бути плоскими (клиноподiбними) та осесиметричними (конусними).

0x08 graphic

Без ПШ!

Схема стрибкiв ущiльнення на поверхнi стиску:

?1, ?2,... - кути нахилу 1,2,...дiльниць поверхнi стиску.

?1, ?2, - кути нахилу 1,2,...косих стрибкiв ущiльнення.

Кут нахилу косого стрибка ущiльнення (?) залежить вiд числа Маха перед стрибком ущiльнення i кута нахилу поверхнi стiнки (?):

?i=f(Мi, ?i)

0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x01 graphic

На рис.:

  1. Два значення кута ?, але стiйким є положення стрибка при меншому ? (суцiльна лiнiя).

  2. При ?i=0 стрибок перетворюється в слабку хвилю стиску.

  3. 0x08 graphic
    При ?i=const: i???i; iснує орt. положення стрибкiв ущiльнення

  4. При Мi=const: ??i???i. (коли ?стр=maх).

  5. Iнтенсивнiсть стрибка при ?М i ??i.

Замикаючий стрибок ущiльнення завжди прямий (за ним М<1).

0x08 graphic
Залежнiсть ?стр=f(?) при М1=const:

М1

?ск

?ск мах

iнтенсивнiсть

стр. ущiльненя

слаб. кос.+ сильн. кос.

сильн. прям +слаб. прям.

?стр=?к"?п

косий прямий

Значення ??, при якому ?стрмає максимальне значення називається оптимальним (??=??опт).

0x08 graphic

Характер залежностi ?стр=f(Мн) для оптимальних систем стрибкiв ущiльнення.

Висновки:

1) Чим бiльше стр. ущiльнення, тим вище ?стр i ?стр=?к1"?к2"?п ?вх=?кан"?стр.

2) Чим бiльше стрибкiв ущiльнення, тим складнiше регулювати ВП.

3) Реальна система стрибкiв ущiльнення ускладнюється ПШ на поверхнi стиску.

Змiст узагальненого контрольного завдання УКЗ-31

31.1. Змiст ЧКЗ-31-01 першого рiвня засвоєння та еталонна вiдповiдь. (час 20 хв.)

Основнi типи надзвукових вхiдних пристро§в.

Еталонна вiдповiдь.

За принципом органiзацi§ процесу гальмування (стиску) надзвукового потоку надзвуковi вхiднi пристро§ подiляються на три типи: зовнiшнього, внутрiшнього i змiшаного стиску.

0x01 graphic

У вхiдному пристро§ зовнiшнього стиску процес гальмування надзвукового потоку здiйснюється в системi стрибкiв ущiльнення, розташованiй перед площиною входу в канал. У цьому випадку поверхня гальмування (стиску) знаходиться перед каналом, тобто за межами каналу.

0x01 graphic

В каналi роль поверхнi гальмування виконують профiльованi стiнки передньо§ частини каналу.

0x01 graphic

У вхiдному пристро§ змiшаного стиску гальмування надзвукового потоку вiдбувається як перед та i за площиною входу в канал, що обумовлено вiдповiдним розташуванням поверхнi гальмування.

У даний час застосовуються, головним чином, надзвуковi вхiднi пристро§ зовнiшнього стиску, оскiльки практичне використання двох iнших типiв пристро§в пов'язане з необхiднiстю виконувати при кожному переходi на надзвуковий режим польоту складну процедуру "запуску" вхiдного пристрою внутрiшнього i змiшаного стиску полягає в тому, що при Мн>1 замiсть прямого стрибка ущiльнення перед вхiдним пристроєм необхiдно створити умови для утворення розрахунково§ системи стрибкiв ущiльнення, що є технiчно складною задачею.

(Або ?Fг?сильне, а потiм ?Fг)

(Або ?Мннн.розр., а потiм ?Мн)

31.2. Змiст ЧКЗ-31-02 другого рiвня засвоєння та еталонна вiдповiдь. (час 20 хв.)

Органiзацiя робочого процесу надзвукового вхiдного пристрою (НВП) зовнiшнього стиску на розрахунковому режимi.

Еталонна вiдповiдь.

Розрахунковим для НВП є режим Vмакс ЛА, тобто: Мн.впн.макс. при Нрозр.

Кiлькiсть стрибкiв ущiльнення вибирають виходячи з двох умов:

- чим бiльше стрибкiв ущiльнення в системi, тим менше iнтенсивнiсть кожного з них i тим вище коефiцiєнт ?ск=?к1"?к2"?к3"..."?п;

- чим бiльше стрибкiв ущiльнення, тим складнiше система регульовання НВП.

Тому рекомендується така кiлькiсть стрибкiв ущiльнення:

Мн.макс=1,4 (1,5) - 1п;

Мн.макс=1,6 (1,7) -1к+1п;

Мн.макс=2,0 (2,1) - 2к+1п;

Мн.макс=2,5 (2,6) - 3к+1п.

Це умовна система стрибкiв ущiльнення, яка еквiвалентна складнiй схемi стрибкiв ущiльнення у реальному потоцi по величинi ?стр.

На розрахунковому режимi нн.вп):

М=1(Fн=Fвх); Мг=1; Fг=Fг опт Це критичний режим!

Такий режим течi§ в каналi ВП є критичним.

0x08 graphic
0x08 graphic
0x01 graphic

Особливостi:

  1. Розрахункова картина течi§ бiльш проста, нiж реальна.

  2. На стiнках каналу ВП i поверхнi гальмування iснує ПШ, який впливає на структуру 2,3 i т. д. косих стрибкiв ущiльнення.

  3. ПШ на стiнках каналу зменшує Fг i Gв.г.

  4. Стрибки ущiльнення (додатний градiєнт р) збiльшують ?пш i навiть можуть викликати вiдрив ПШ вiд стiнки, що суттєво змiнює картину течi§.

Тому, для зменшення негативного впливу ПШ на процес течi§ повiтря в НВП:

А) Пш частково видаляють з поверхнi стиску через перфорацiю в нiй або через спецiальнi щiльовi канали;

б) Перемiщують ПШ з ядром потоку в каналi за допомогою спецiально встановлених лопаточних поверхонь, названих турбулiзаторами;

в) Збiльшують на 10...15% Fг у порiвняннi з розрахунковим значенням (Fг.опт);

г) Мiж фюзеляжем i НВП створюють щiльовий зазор (не менше 50...60мм) для проходу ПШ фюзеляжа, тобто для запобiгання попадання цього ПШ на поверхню стиску НВП.

На розрахункових режимах баланс витрати повiтря через Fвх i Fн та через двигун забезпечується регулюванням ? поверхнi стиску (??=var) та Fг, а коли такого регулювання недостатньо, то використовують впускнi пiдпружиненi клапаннi вiкна пiдживлення повiтрям та примусово вiдчиняємi клапаннi вiкна випуску надлишкового повiтря.

При ?Мн, тобто Мнн.вп, зростають кути нахилу стрибкiв ущiльнення

(?1, ?2,...), що зумовлює ??, ?Gв.н i режим роботи НВП стає нерозрахунковим

0x08 graphic
( ):

F0x01 graphic
<Fн, ?<1, G0x01 graphic
<Gв.н

Тому, для узгодження потреб двигуна в повiтрi (Gв.дв) з пропускною здатнiстю системи стрибкiв ущiльнення (Gв.н) необхiдно регулюванням змiнити ?2?????.


 Ваша оценка:

Связаться с программистом сайта.

Новые книги авторов СИ, вышедшие из печати:
О.Болдырева "Крадуш. Чужие души" М.Николаев "Вторжение на Землю"

Как попасть в этoт список

Кожевенное мастерство | Сайт "Художники" | Доска об'явлений "Книги"