2.3. Основные параметры трд. Тяга трд Основные параметры трд

Основными параметрами ТРД являются:

1) тяга R = (М_гс_с – М_вV) + F_c(р_с – р_н);

2) удельная тяга (тяга, создаваемая 1 кг газа в 1 с):

.

При расчетном режиме работы РС (р_с = р_н) R_уд = с_с – V. При V = 0 R_уд = с_с. С помощью R_уд оценивают эффективность ТРД как тепловой машины;

3) удельный расход топлива (масса топлива в килограммах, расходуемая в ТРД для создания тяги 1 Н/ч) c_R = М_т/R, где М_т – часовой расход топлива в ТРД. С помощью c_R оценивают экономичность ТРД;

4) удельная масса двигателя («сухая» масса двигателя, приходящаяся на единицу создаваемой им тяги) m_дв = М_дв/R. С помощью m_дв оценивают конструктивное совершенство ТРД;

5) тяговооруженность ТРД μ_дв = 1/m_дв = R/М_дв;

6) удельная лобовая тяга R_F = R/F_дв, где F_дв – сечение миделя. R_F характеризует поперечные размеры двигателя и, следовательно, величину внешнего сопротивления его мотогондолы, а при размещении внутри фюзеляжа – внешнее сопротивление ЛА;

7) удельный объем двигателя (характеризует совершенство объемной компоновки двигателя) ;

8) удельная объемная тяга .R_V и особенно важно учитывать при проектировании подъемных двигателей для самолетов с вертикальным взлетом и по­садкой.

Тяга трд

Тяга ТРД – это результирующая газодинамических сил, действующих на внутренние поверхности двигателя R_д во время его работы и сил воздействия невозмущенной окружающей среды на внешние поверхности двигателя R_ст.

Принятые допущения:

– движение рабочего тела внутри двигателя установившееся;

– массовые силы отсутствуют;

– газ невязкий;

– течение газа – осевое;

– силы внешнего аэродинамического сопротивления не учитываются.

В соответствии с определением

R = R_д + R_ст. (2.4)

Статическая составляющая тяги. Определяется по формуле

R_ст = (р_с – р_н)F_c. (2.5)

Рис. 2.2. Распределение внешних сил

На рис. 2.2 видно, что силы от давления окружающей среды р_н, действующие по внешним границам контура ТРД, в общем случае взаимно уравновешивают друг друга, за исключением среза сопла. Это объясняется тем, что при нерасчетных режимах работы РС давление на срезе р_с может быть как больше, так и меньше давления р_н.

Сила, равная произведению разности давления на срезе сопла и давления окружающей среды (р_с – р_н) на площадь среза сопла F_c, будет действовать в направлении полета, если р_с > р_н (режим недорасширения), и против направления полета, если р_с < р_н (режим перерасширения).

В случае расчетного режима работы сопла (р_с = р_н) статическая составляющая тяги будет равна нулю.

Динамическая составляющая тяги. Для ее определения воспользуемся теоремой импульсов (уравнение Эйлера о количестве движения). Уравнение Эйлера является следствием второго закона Ньютона:

R_д = ma = R_дΔ = m_гс_с – m_вV. (2.6)

Изменение количества движения тела массой m за некоторое время Δτ равно импульсу равнодействующей всех сил, действующих на тело за то же время.

Преобразуем выражение (2.6):

(2.7)

При допущении, что М_г = М_в,

R_д = М_в(c_c – V). (2.8)

Тяга ТРД определяется по формуле

R = М_гс_с – М_вV + (р_с – р_н)F_c. (2.9)

При расчетном режиме работы РС (р_с = р_н) величина тяги, определяемая как R = R_д = М_гс_с – М_вV, максимальна.

На режиме недорасширения (р_с > р_н) статическая составляющая тяги R_ст = (р_с – р_н)F_c больше нуля, однако снижение R_д из-за «недоразгона» потока превышает величинуR_ст. Следовательно, тяга ТРД уменьшается вследствие более энергичного снижения R_д .