DETERMINATION OF DEPENDENCE OF BY-PASS RATIO FROM OPERATING MODES OF ENGINES

Кочегаров А.В.

Аспирант, Омский государственный технический университет, г. Омск.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЗАВИСИМОСТИ СТЕПЕНИ ДВУХКОНТУРНОСТИ ОТ РЕЖИМОВ РАБОТЫ ДВИГАТЕЛЕЙ

Аннотация

Представлено уравнение для определения степени двухконтурности в зависимости от геометрических параметров входного устройства двигателя, позволяющее учитывать изменение степени двухконтурности при изменении режимов работы двигателя. Учет изменения значения степени двухконтурности позволяет увеличить точность расчета параметров ТРДД.

Ключевые слова: характеристики, ТРДД, степень двухконтурности.

Kochegarov A.V.

Postgraduate student, Omsk state technical university, Omsk

DETERMINATION OF DEPENDENCE OF BY-PASS RATIO FROM OPERATING MODES OF ENGINES

Abstract

The equation for definition of by-pass ratio depending on geometrical parameters of the input device of the engine, allowing to consider change of by-pass ratio at change of power setting is presented. The accounting of change of value of by-pass ratio allows to increase the accuracy of calculation of the TRDD parameters.

Keywords: characteristics, two-planimetric turbojet engine, by-pass ratio.

В настоящее время, ТРДД с раздельными контурами является наиболее распространённой схемой ГТД, такие двигатели применяются на большинстве военных, пассажирских и транспортных самолётов, на ряде беспилотных ЛА. Данный двигатель,  как и ракетный, является двигателем прямой реакции, но отличается существенной экономичностью, так как на борту ЛА запасается лишь горючее, а основной компонент рабочего тела – воздух – забирается из атмосферы.

Решение математической модели рабочего процесса ТРДД для составления расчета высотно-скоростной и климатической характеристики требует знания распределения полного давления и полной температуры воздуха на выходе из направляющего аппарата каскада низкого давления, а также степени понижения полного давления на турбине низкого давления. Часть воздуха из направляющего аппарата каскада низкого давления поступает в каскад высокого давления (внутренний контур), часть – во второй (наружный) контур.

В настоящее время при степени двухконтурности менее 1,5 () принимается в расчетах, что полное давление и полная температура воздуха по высоте лопатки есть величина постоянная. Следовательно, из каскада низкого давления воздух поступает в первый и второй контуры, имея одинаковые давления торможения и температуры торможения, т.е.:

                                                                                                   (1)

Расход воздуха на входе в первый и второй контуры можно определять по формулам:

                              (2)

  Равенства (1) позволяют сделать вывод, что будет соблюдаться и равенство расходных газодинамических функций

                                                                                                                       (3)

Степень двухконтурности ТРДД определяется отношением расходов  воздуха второго и первого контуров [1]

                                                                                                                                             (4)

После подстановки в уравнение (4) формул (2) и (3) и приведения подобных членов получится

                                                                                                                                        (5)

Следовательно, степень двухконтурности определяется только отношением площадей для прохода воздуха в первый и второй контуры ТРДД и не зависит от режима работы двигателя. Фактически, когда расчет степени двухконтурности ведется по отношению расходов воздуха через выходное сопло второго контура и выходное сопло первого контура, то степень двухконтурности различных ТРДД изменяется на 20-30% при изменении режима работы двигателя. Степень двухконтурности не может иметь разное значение в различных сечениях двигателя на стационарном режиме работы, поэтому необходимо учитывать изменение полного давления и полной температуры воздуха по высоте лопатки направляющего аппарата на выходе из каскада низкого давления.

Учет изменения значения степени двухконтурности позволяет увеличить точность расчета параметров ТРДД. Большинство  из применяемых методик расчетов основываются на равном распределении воздушного потока между каналами первого и второго контура. Соответственно данные методики позволяют получать усредненные значения параметров двигателя и имеют существенную погрешность. Учитывая более точно распределение воздушных потоков между контурами, появляется возможность определения значений основных параметров двигателя с большей степенью точности.