Глава 12 - Системы ГТД

уточняются предварительно выбранные параметры. На математической модели двигателя выполняются расчеты, на основании которых определяют располагаемые запасы ГДУ компрессора на пусковых режимах для нескольких вариантов сочетаний мощности, частоты сопровождения ротора пусковым устройством и общего передаточного отношения в кинематической цепи пускового устройства.

12.4.1.9 - Особенности запуска двигателей двухроторных схем

Как говорилось в главе 1, современный авиационный ТРДД имеет два (а в некоторых конструкциях и три) механически не связанных ротора ВД

èНД, которые на всех эксплуатационных режимах вращаются с различной частотой вращения в зависимости от распределения работ между каскадами компрессора, срабатываемого перепада на турбинах (между ступенями турбин), а так же от режима работы двигателя, площади реактивного сопла

èатмосферных условий.

При запуске двигателя двухроторной схемы необходимо каждый ротор вывести из состояния покоя на режим малого газа.

Возможны три варианта запуска двухроторного двигателя [12.4.4.2]:

-стартер раскручивает ротор ВД, а обороты ротора НД увеличиваются за счет газовой связи между роторами;

-стартер раскручивает ротор НД, а ротор ВД раскручивается за счет газовой связи между роторами;

-стартеры раскручивают оба ротора.

Если стартер раскручивает один ротор, то второй ротор до вступления турбины в активную работу будет авторотировать.

При раскрутке обоих роторов ни один из них не работает на режиме авторотации и потому давление за ротором ВД повышается в большей степени, чем за компрессором при раскрутке одного из роторов. В первом случае турбина раньше вступает в работу и отдает в процессе запуска большую мощность. Благодаря этому запуск двигателя улучшается. Однако раскрутку обоих роторов стартерами трудно выполнить конструктивно. Кроме того, такая схема приводит к увеличению массы ПС. Поэтому при запуске двухроторных двигателей пусковое устройство раскручивает только один из роторов.

На современных двухроторных двигателях запуск путем раскрутки ротора НД не применяют по следующим причинам. Во-первых, момент инерции ротора НД обычно больше момента инерции ротора ВД, поэтому для его раскрутки требуется более

мощный стартер. Во-вторых, при таком запуске двигателя обороты ротора НД получаются выше, чем у ротора ВД. Поэтому диапазон устойчивой работы компрессора на пусковых режимах снижается, что приводит к необходимости уменьшения расхода топлива в КС. В результате снижается эффективность работы турбины на пусковых режимах.

Таким образом, в силу указанных причин, запуск двухроторных двигателей выгоднее осуществлять путем раскрутки ротора ВД.

12.4.1.10 - Системы зажигания

К важным характеристикам агрегатов зажигания относится величина накопленной энергии и частота разрядов в канале. Как правило, агрегаты зажигания современных авиационных двигателей - двухканальные. Для систем зажигания с пусковыми воспламенителями применяют агрегаты зажигания с величиной накопленной энергии 1...2 Дж и частотой разряда 7...10 Гц. Системы зажигания непосредственного воспламенения требуют более высоких параметров агрегата зажигания. Так, величина накопленной энергии канала может находиться в пределах 6...20 Дж, а частота разряда может быть 0,5...4 Гц.

Основным критерием в выборе типа системы зажигания является надежность воспламенения ТВС

âзаданной области эксплуатации. Современное развитие техники предполагает следующее направление: если конструкция КС со свечами зажигания непосредственного воспламенения обеспечивает надежное воспламенение во всей области эксплуатации, то ей отдается предпочтение перед системой зажигания с пусковыми воспламенителями в силу ее простоты. Однако кажущаяся простота системы зажигания со свечами непосредственного воспламенения требует тщательной отработки всех параметров ПС, проведения полного комплекса испытаний КС,

âтом числе в термобарокамере. Окончательное решение по выбору системы зажигания принимается по результатам летных испытаний двигателя с запусками в согласованной области полета.

12.4.1.11 - Обеспечение характеристик запуска на разгоне

При воспламенении и горении ТВС в КС повышается температура газов перед турбиной, влияющая на мощность турбины. Можно сказать, что после вступления в работу турбины величина ускорения ротора зависит от избытка подаваемого в КС топлива и от мощности пускового устройства. При повышении температуры газов перед турби-

807

Глава 12 - Системы ГТД

ной увеличивается объем газов, проходящих через сопловой аппарат и, следовательно, увеличивается тепловое сопротивление сети, на которую работает компрессор. Избыточная мощность турбины на режимах запуска зависит от создаваемого компрессором давления воздуха и от подогрева воздуха в КС. Величина допустимого подогрева воздуха в КС определяется из условия обеспечения устойчивой работы компрессора во всем диапазоне пусковых режимов.

12.4.1.12 - Регулирование компрессора на пусковых режимах

Осевые компрессоры современных ТРД на максимальном режиме имеют степенью сжатия 16...20 (глава 1). Напомним, что характеристики компрессора выбираются из условия минимизации потерь посредством обеспечения безотрывного обтекания лопаток на расчетном режиме.

На пониженных (по сравнению с расчетным) режимах работы осевые скорости движения воздуха через ступени компрессора отличаются от значений на расчетном режиме. Скорость воздуха на входе в компрессор изменяется только за счет изменения расхода воздуха через двигатель (плотность воздуха во входном сечении остается посто-

янной). Во всех последующих ступенях эта скорость изменяется за счет изменения не только расхода, но и плотности воздуха.

Из условия неразрывности потока для сече- ний на входе в компрессор и выходе из него можно получить выражение для отношения осевых скоростей в указанных сечениях:

Ñ	2à	/ Ñ	1à	= f	1	/ ( f π n), (12.4.1.12-1)
						2 Ê

ãäå f1 è Ñ1à - площадь сечения и скорость воздуха на входе в компрессор,

f2 è Ñ2à - то же на выходе из компрессора, πÊ - степень сжатия воздуха в компрес-

ñîðå,

n - показатель политропы сжатия.

При неизменных (для конкретного двигателя) площадях сечений f1 è f2 отношение осевых скоростей зависит только от степени сжатия. С уменьшением оборотов степень сжатия воздуха в компрессоре уменьшается и соответственно этому отношение осевых скоростей на выходе из компрессора и входе в него увеличивается. Т.е. осевая скорость на входе в компрессор при уменьшении оборотов падает быстрее, чем на выходе. Из приведенного уравнения видно, что чем больше степень сжатия на расчетном режиме, тем больше рас-

Рисунок 12.4.1.12_1 - Образование срыва потока на РЛ компрессора. Запуск с закрытым перепуском воздуха из-за КВД

808