ãäå ÌÊÑ

Глава 12 - Системы ГТД

В ТНА происходит повышение давления СПГ для обеспечения сверхкритического перепада давления газа на КГТ. Рассматриваемую топливную систему называют «закрытой», так как для привода ТНА используется энергия топливного газа после КГТ. В «открытой» схеме ТНА приводится воздухом, отбираемым от двигателя, или применяется привод насоса СПГ от коробки приводов.

КГТ расположен после турбины двигателя

èиспользует тепло выхлопных газов для газификации криогенного топлива. Для устойчивой работы теплообменника на нем должен быть обеспе- чен сверхкритический перепад давления на всех статических и динамических режимах работы двигателя.

ДГ управляется электронным регулятором

èможет быть электроили гидроприводным.

КР служит для переключения подачи топлива. В режиме захолаживания криогенного контура топливо подается в топливный бак, при работе двигателя - в КГТ. Захолаживание криогенного контура производится при заполнении его СПГ (заправка, демонтажно-монтажные работы) и перед запуском двигателя с целью исключения образования при работе газовых «пробок».

Клапаны запорные и клапан распределительный электроприводные, управляются САУ двигателя.

Работа топливной системы на АСКТ

В настоящее время имеется опыт работы авиационных двигателей на АСКТ. АСКТ при низких и умеренных температурах находится в жидком состоянии и подается самолетными и двигательными насосами аналогично керосинам. При увели- чении температуры происходит переход фракций из жидкой фазы в газообразную. Температура на- чала перехода в газообразную фракцию зависит от фракционного состава, и обычно составляет 15…25°С. Поэтому, как правило, применяют газификацию в топливной системе двигателя и затем дозирование газообразного топлива, и пода- чу его в КС.

12.2.1.5 - Выбор топливной системы и ее элементов

12.2.1.5.1 – Выбор топливной системы

Топливную систему двигателя обычно проектируют совместно с САУ.

В соответствии с назначением и выполняемыми функциями с учетом имеющихся аналогов и прототипов выбирают принципиальную схему топливной системы и определяют состав агрега-

тов для конкретного проекта двигателя. На Рис. 12.1.1.1_1 и Рис. 12.1.1.1_2 приведены примеры состава агрегатов топливных систем бесфорсажного и форсажного двигателей. При выборе оптимальной топливной схемы оценивают варианты исполнения, например:

-интеграция насосов;

-интеграция насосов, фильтров и теплообменников в единый агрегат;

-привод качающих узлов от ротора двигателя или автономный (от электромотора или воздушной турбины);

-интеграция качающего узла, дозатора и распределителя топлива.

Основное требование к топливной системе – обеспечить КС, ФК и гидроприводные исполнительные механизмы систем двигателя необходимым количеством топлива с требуемым давлением. Следовательно, одной из основных задач является выбор насосов топливной системы.

12.2.1.5.2 - Выбор насосов топливной системы

При выборе насоса определяется требуемая производительность качающего узла, его напорность и оценивается предварительно мощность его привода. Расчет производится для характерных режимов работы двигателя, определенных при рас- чете высотно-скоростных и дроссельных характеристик. С учетом рассчитанных параметров подбирают насос из имеющихся или выпускают ТЗ на его проектирование.

Для каждого насоса (подкачивающий, основного топлива, форсажного топлива, привода механизации двигателя и привода сопла) составляется алгоритм расчета в зависимости от принятой схемы топливной системы двигателя.

Потребная производительность насоса определяется по формуле:

ÌÍ = ÌÊÑ + ÌÑÀÓ + ÌÌÅÕ + ÌÎÒÁ + ÌÏÅÐ,

- расход топлива в КС (для форсажного насоса Ìкс - расход топлива в ФК, для подкачивающего насоса Ìкс – суммарный расход топлива в КС и ФК);

ÌÑÀÓ - расход топлива для обеспечения работы агрегатов топливной системы, в которых топливо является рабочим телом;

ÌÌÅÕ - отбор топлива на гидроприводные исполнительные механизмы САУ;

ÌÎÒÁ - отбор топлива на самолетные нужды;

746

Глава 12 - Системы ГТД

ÌÏÅÐ - отбор топлива на охлаждение агрегатов двигателя.

Расход топлива в КС определяется с учетом ухудшения характеристик двигателя по наработке

èс учетом необходимого избытка при приемистости. Расход топлива на гидропривод определяется при максимальном быстродействии механизации

èвозможном одновременном срабатывании нескольких групп гидроприводов. Для уменьшения требуемого расхода топлива необходимо по возможности разнести по времени срабатывание групп гидроприводов.

Потребная напорность качающего узла определяется выражением:

	∆ÐÍ=ÐÍ - ÐÍÂÕ,
ãäå ÐÍ	– давление топлива за качающим узлом;
ÐÍÂÕ	– давление топлива на входе в качающий
	óçåë.

Для подкачивающего центробежного насоса напорность качающего узла определяется минимально допустимым давлением топлива на входе

âнасосы высокого давления для подачи топлива

âКС, насос привода механизации и насос привода сопла. Давление топлива за насосом высокого даваления в магистрали топливопитания КС определяется по формуле:

ÐÍ=ÐÊ+∆ÐÒÊ+∆ÐÐÒ+∆ÐÒÔ+∆ÐÒÐ+∆ÐÒÄÈ,

ãäå ÐÊ	– давление воздуха в КС;
∆ÐÒÊ	– перепад давления топлива в форсун-
∆ÐÐÒ	êàõ ÊÑ;
	– перепад давления топлива в распре-
	делителе расхода топлива по контурам
∆ÐÒÔ	форсунок (коллекторам форсунок);
	– перепад давления топлива
	на топливном фильтре в магистрали
∆ÐÒÐ	от насоса к распределителю топлива;
	– потери давления топлива в трубо-
∆ÐÒÄÈ	проводах от насоса до форсунок;
	– перепад давления топлива
	на дозирующем органе топливо-
	дозирующего агрегата.

Величины ∆ÐÒÊ, ∆ÐÐÒ, ∆ÐÒÔ, ∆ÐÒÐзависят от величины расхода топлива в данной магистрали

(∆ÐÒÊ, ∆ÐÐÒ, ∆ÐÒÔ, ∆ÐÒÐ = f(k, QÒ)).

Для центробежного насоса высокого давления величина ÐÍ является расчетной. Величина давления топлива за центробежным качающим узлом, определенная по напорной характеристике должна быть не меньше расчетной. В противном слу- чае необходимо увеличить его напорность за счет

увеличения частоты вращения ротора насоса изменением передаточного отношения в приводе коробки приводов.

Мощности привода определяется по формуле:

NÍ = k∆PÍÌÍ /(γÒ ηÍ),

ãäå γÒ – удельная плотность топлива при данной температуре,

ηÍ – объ¸мный к.п.д. насоса

12.2.1.5.3 - Определение подогревов топлива в топливной системе

Основными источниками тепла является подогрев топлива в топливных насосах, ТМТ, а также в гидроцилиндрах топливной системы.

Подогрев топлива в топливном насосе зависит от величины его объ¸много к.п.д. ηÍ. Величи- на теплоподвода к топливу в топливном насосе определяется по формуле

∆NÍ = ∆PÍ MÒ (1 – 1 / ηÍ)

Температура топлива на выходе из насоса определяется по формуле:

ÒÒÂÛÕ = (ÒÒÂÕMÒ ÑÐÒ + ∆NÍ) / MÒ ÑÐÒ

Величина теплоподвода в топливо в ТМТ определяется по формуле:

∆N = kM

Ò

Ñ

ÑÐ ∆Ò

Ò

,

Ò

ÐÒ

ãäå k

- коэффициент, зависящий от конструк-

ции теплообменника, определяется

экспериментально и приводится в

MÒ

документации на теплообменник;

- расход топлива через теплообменник;

Ñ

ÑÐ - удельная теплоемкость топлива при

ÐÒ

средней температуре топлива в ТМТ;

∆ÒÒ

- перепад температур топлива на

выходе и входе в ТМТ, определяемый

êàê ∆ÒÒ

= ÒÒÂÛÕ - ÒÒÂÕ.

Величина теплоподвода в топлива равна вели-

чине теплосъ¸ма в ТМТ из масла двигателя:

∆N

∆NÒ = ∆NÌ

,

Ì

= M

Ì

Ñ

ÑÐ ∆Ò

Ì

ÐÌ

ãäå MÌ

- прокачка масла через двигатель (через

Ñ

ÒÌÒ);

ÐÌ

ÑÐ - удельная теплоемкость масла при

средней температуре масла в

747