13.2. Контрольные вопросы

1. Какие основные преимущества у ДВС по сравнению с турбинными двигателями и поршневыми паровыми машинами ?

2. Перечислите основные величины, характеризующие мощность четырехтактного ДВС.

3. Изобразите в Т,s- диаграмме идеальный цикл карбюраторного (с подводом теплоты при v=const) ДВС.

4. Какие величины характеризуют термический КПД карбюраторного ДВС и какие ограничения существуют в технической реализации его увеличения ?

5. Изобразите в Т,s- диаграмме идеальный цикл дизельного ДВС (с подводом теплоты при р=const).

6. Какие величины характеризуют термический КПД дизельного ДВС?

7. Какие основные недостатки имеют дизельные ДВС ?

8. Изобразите в Т,s- диаграмме идеальный цикл ДВС со смешанным подводом теплоты (с подводом теплоты при v=const и р=const).

9. Какие величины характеризуют термический КПД ДВС со смешанным подводом теплоты ?

10. Какие основные преимущества имеют ДВС со смешанным подводом теплоты по сравнению с дизельными ДВС ?

14. Циклы воздушных реактивных двигателей

В реактивном двигателе сила тяги обусловлена силой реакции потока газообразных продуктов сгорания топлива, выходящих с большой скоростью из сопла двигателя во внешнюю среду.

Воздушные реактивные двигатели (ВРД) используют жидкое топливо и окислитель в виде кислорода из атмосферного воздуха (это двигатели для самолетов).

Существуют два основных типа ВРД: прямоточные ВРД и турбокомпрессорные ВРД.

Цикл прямоточного врд

В прямоточном ВРД используется скоростной напор воздуха летательного аппарата для предварительного сжатия воздуха в диффузоре.

Приняв условно постоянным расход рабочего тела, а его свойства – соответствующими свойствам идеального воздуха, идеальный цикл такого ВРД можно показать в р,v- и T,s- диаграммах (рис. 14.1).

Воздух со скоростью набегающего потока поступает в первую часть ВРД – диффузор, где за счет уменьшения скорости потока происходит увеличение давления воздуха (адиабатный процесс 1-2). Далее воздух поступает в камеру сгорания двигателя, куда впрыскивается топливо, где и осуществляется изобарное его сжигание (процесс 2-3). После камеры сгорания газы поступают в сопловой канал, где они адиабатно расширяются до атмосферного давления (процесс 3-4). В сопловом канале скорость потока газов возрастает, а при выходе газов из сопла с большой скоростью в атмосферу возникает реактивная сила, за счет которой и происходит движение летательного аппарата. Изображенный цикл условно замкнут изобарным процессом отвода теплоты от рабочего тела 4-1.

Термический КПД ВРД соответствует выражению

, (14.1)

где – степень повышения давления воздуха в диффузоре,

соотношение соответствует процессу 1-2.

Из уравнения (14.1) следует, что чем больше степень повышения давления в диффузоре, тем больше КПД. Увеличить величину  в ВРД можно за счет увеличения скорости набегающего потока воздуха. В свою очередь, эта скорость зависит от скорости движения самолета. Это легко показать, выразив отношение температур Т₁ и Т₂ из первого закона термодинамики применительно к диффузору:

, (14.2)

где с₁ и с₂ – скорости воздуха на входе и выходе из диффузора.

Из выражения (14.2) величине степени повышения давления воздуха в диффузоре соответствует уравнение

. (14.3)

Скорость воздуха на выходе из диффузора несоизмеримо мала по сравнению со скоростью воздуха на входе в диффузор, а температура воздуха на входе в диффузор – величина постоянная, поэтому величину  определяет скорость воздуха на входе в диффузор с₁.

Из выражений (14.1) и (14.3) следует, что термический КПД ВРД будет увеличиваться с увеличением скорости движения самолета.