Выбор и обоснование параметров двигателя термогазодинамический расчет двигателя

Выбор параметров двигателя осуществляется в соответствии с рекомендациями, изложенными в методическом пособии[1].

В зависимости от назначения и условий, при которых рассчитывается двигатель, выбираются параметры узлов (sВХ, hK, sвс, hг, hт*, φс) и соответствующие им режимы работы на характеристиках. В основу оптимизации параметров закладываются разные критерии (целевые функции): минимум удельного расхода топлива, максимум тяги, обеспечение надежности на чрезвычайных режимах работы и т.п.

Основными параметрами рабочего процесса двигателя, оказывающими существенное влияние на его удельные параметры, является температура газа перед турбиной Т*г и степень повышения давления в компрессоре (во внутреннем контуре) π *кІ, в вентиляторе π *вІІ.

Выбор степени двухконтурности

Двигатель будет использоваться на боевом самолете, способном совершать полеты на сверхзвукой скорости . Для двигателей таких самолетов характерны малые степени двухконтурности. Учитывая значения параметров двигателя прототипа примем степень двухконтурности m = 0.56.

Температура газа перед турбиной

Современные достижения материаловедения и технологии, а также совершенствование систем охлаждения лопаток газовых турбин позволяет существенно увеличивать допускаемое значение Т*г.

Увеличение температуры газов перед турбиной позволяет значительно увеличить удельную тягу двигателя и, следовательно, уменьшить габаритные размеры и массу двигателя. Для обеспечения надежности работы турбины при высоких значениях температуры газа (Т*г>1250 К) необходимо применять охлаждаемые лопатки. С учетом использования конструкционных материалов двигателя-прототипа принимаем Т*Г = 1650 К.

Степень повышения давления в вентиляторе

При Т*Г = 1650 К и p*кІ = 23.0 оптимальное значение степени повышения давления в вентиляторе наружного контура p*вІІ опт = 3.918 (см. таблицу 1.2), однако с целью разгрузки ТНД возьмем несколько меньшее значение p*вІІ=3.5.

КПД компрессора и турбины

Величина изоэнтропического КПД многоступенчатого компрессора по параметрам заторможенного потока зависит от степени повышения давления в компрессоре и КПД его ступеней:

где - среднее значение КПД ступеней.

На расчетном режиме среднее значение КПД ступеней в многоступенчатом осевом компрессоре современных ГТД лежит в пределах = 0,88 .0,90. Принимаем = 0,895.

Рассчитываем КПД для πк1*=23,0 и p*вІІ=3.5:

Значения КПД охлаждаемых турбин меньше значений КПД неохлаждаемых. Для вычисления КПД охлаждаемых турбин рекомендуется использовать следующую формулу:

где h *т неохл - КПД неохлаждаемой турбины.