5.12. Эксплуатационные характеристики твд и тввд

Для ТВД и ТВВД обычно рассматривают высотно-скоростные и дроссельные характеристики.

Высотно-скоростные характеристики ТВДдля максимального режима работы двигателя и при заданной программе управления с ограничением поN_в.maxпредставлены на рис. 5.17.

Характерным здесь является ограничение по максимальной мощности, которое наступает, как указывалось, при малых высотах и больших скоростях полета. Введение этого ограничения обосновывается теми же соображениями, которые были рассмотрены для турбовальных ГТД. Ограничивается не эквивалентная мощность, а мощность на валу винта, поскольку при n_т.к = n_т.к.max = const она пропорциональна максимальному крутящему моменту, передаваемому через редуктор на вал винта. Поэтому на рис. 5.17 а показано изменение по высоте полета Н не эквивалентной мощности, а мощности на валу винта N_в и отдельно – реактивной тяги Р_р, а также удельного расхода топлива С_экв. На рис. 5.17 6 даны качественные зависимости величин N_экв, N_в, С_экв и Р_р от скорости полета при Н = const для случая Н > Н_р, когда ограничение по N_в.max отсутствует.

С увеличением высоты полета Н при неизменной скорости полета V из-за уменьшения Т_Н до 11 км увеличиваются приведенная частота вращения и степень повышения давления воздуха в компрессоре , возрастают также и . Вследствие роста L_ц и внутреннего КПД это приводит к повышению удельной мощности до высоты 11 км и к снижению в этом диапазоне Н удельного расхода топлива (рис. 5.17 а).

Рис. 5.17. Высотные (а) и скоростные (б)

характеристики ТВД

Мощность на валу винта с ростом высоты полета значительно снижаются из-за уменьшения расхода воздуха через двигатель, но до Н = 11 км она снижается медленнее, чемG_в, вследствие увеличенияL_ц. ПриН > 11 км температураТ_Нсохраняется постоянной, поэтому перестают увеличиватьсяи. На этих высотах работа цикла, удельная мощность и величинаС_эквпрактически сохраняются неизменными, а величины мощностиN_вс ростомНснижаются еще интенсивнее (пропорциональноG_ви плотности_Н).

При малых высотах полета вступает в действие ограничение по N_в.max. Штриховыми линиями на рис. 5.17 а показано изменение N_e для случая, если бы ограничение по N_в.max отсутствовало. Дросселирование двигателя в области ограничений для соблюдения условия N_в.max = const приводит, как видно, к ухудшению экономичности и снижению реактивной тяги в области ограничений.

Увеличение скорости полета V при Н = const ведет к повышению N_в и N_экв (рис. 5.17 6). Главной причиной, определяющей рост мощностей ТВД с увеличением скорости полета, является возрастание расхода воздуха G_в. Увеличивается также степень понижения давления на турбине , поскольку выходное сопло двигателя работает при докритических перепадах давления. Ростведет к увеличению работы на валу турбины, что совместно с увеличениемG_в и определяет рост мощности, передаваемой на вал винта.

Как отмечалось ранее, скорость истечения газа из сопла и удельная реактивная тяга у рассматриваемых двигателей относительно невелики. Поэтому с ростом скорости полета весьма интенсивно уменьшается удельная реактивная тяга. Несмотря на увеличение G_в, реактивная тяга Р_р также снижается с ростом скорости V. Но тяговая мощность от реакции N_тяг.р = Р_рV с увеличением V возрастает. Одновременный рост N_в и N_тяг.р приводит к повышению N_экв.

Рис. 5.18. Дроссельные характеристики ТВД со свободной турбиной

при М_Н = 0;Н = 0

Удельный расход топлива С_экв(как иС_е) с ростом скорости полета на данной высоте уменьшается, что связано с увеличением степени повышения давленияи возрастанием внутреннего КПД.

Дроссельные характеристики ТВД со свободной турбиной показаны на рис. 5.18. При дросселировании двигателя снижаются ,G_в.пр и N_в.пр, а удельный расход топлива С_е увеличивается. Повышение С_е объясняется снижением _вн из-за уменьшения и. Как видно, характер изменения параметров ТВД при дросселировании двигателя аналогичен рассмотренному ранее для ТВаД.

Для одновальных ТВД, поскольку у них n = const, дроссельные характеристики принято представлять в зависимости от расхода топлива G_т. У них снижение G_т также приводит к уменьшению мощности и возрастанию удельного расхода топлива, что вызвано в основном снижением и, поскольку у них расход воздуха приn = const не снижается.