Akademik

Параметры рабочего процесса двигателя

Параметры рабочего процесса двигателя: (от греческого parametr(о)n — отмеривающий, соразмеряющий) — совокупность размерных и безразмерных величин, определяющих состояние рабочего тела в характерных сечениях газовоздушного тракта двигателя. С учётом кпд элементов, характеризующих совершенство протекающих в них процессов, П. р. п. д. определяют удельные параметры авиационного двигателя: удельную тягу Руд или удельную мощность Nуд и удельный расход топлива Суд (по тяге) или (Св) (по мощности). П. р. п. д. включают параметры термодинамического цикла: температуру газа перед турбиной (за основной камерой сгорания) Тr, температуру газа за форсажной камерой сгорания Тф (или коэффициент избытка воздуха в форсажной камере), общую степень повышения давления в компрессорах (π)к(Σ), а также (в турбореактивных двухконтурных двигателях) — степень повышения давления в вентиляторе (π)в и степень двухконтурности m. Кроме того, рабочий процесс двигателя определяется степенью повышения давления скоростным напором набегающего потока (π)v и его температурой на входе Т*вх, которые определяются скоростью и высотой полёта и состоянием атмосферы.
Все перечисленные П. р. п. д., кроме температур, являются подобия критериями двигателя. Критериями подобия для нагрева рабочего тела являются отношения Т*г/Т*вх и Тф/Твх температур газа в рабочем процессе к температуре воздуха на входе (см. Приведённые параметры двигателя). Степень повышения входного давления скоростным напором (π)v есть функция Маха числа полёта М(∞), которое также является критерием подобия рабочего процесса.
Выбор значений П. р. п. д. определяется их влиянием на удельные параметры двигателя, назначением двигателя, требуемыми надёжностью и ресурсом. Удельная тяга турбореактивного двухконтурного двигателя всегда возрастает с повышением Тr и падает с увеличением m. В двигателях транспортных самолётов значения П. р. п. д. выбираются из соображения достижения максимальной экономичности при реализации максимально возможного значения Тr, что обусловливает применение нефорсированных турбореактивных двухконтурных двигателей. Значение Тr max определяется взлётным режимом в жаркую погоду (температура воздуха 30(˚)С, давление 0,1 МПа) и достигает 1600—1700 К. При этом в крейсерском полёте (высота H = 11 км, М(∞) = 0,75—0,85) для обеспечения потребной тяги Тr = 1300—1400 К, и это значение при (π)к(Σ) = 30—35 и m = 5—6 близко к оптимальному по удельному расходу топлива Суд. Значения Суд min уменьшаются с повышением значении параметров m и (π)к(Σ). Значение (π)к(Σ) = 12 характерно для турбореактивных двухконтурных двигателей начала 60-х гг., (π)к(Σ) = 32 — для турбореактивных двухконтурных двигателей 70—80-х гг., (π)к(Σ) = 50 — для перспективных турбореактивных двухконтурных двигателей.
В турбореактивных двухконтурных двигателях с форсажной камерой сверхзвуковых манёвренных и многоцелевых самолётов П. р. п. д. выбирают, достигая компромисса между требованиями по тяге (габариту и массе) и экономичности. Первое требование удовлетворяется выбором Tr max и применением форсажа. Значение Tr min достигает 1600—1800 К. Второе требование особо важно при необходимости полёта сверхзвукового самолёта с дозвуковой скоростью, для чего обычно выбирается m0 = 0,3—2 на расчётном режиме. Ограничение m связано с ростом габарита двигателя в связи с падением Pуд.ф.