- •I. Выбор типа турбины тна жрд
- •1.1 Турбины двигателей бeз дожигания генераторного газа
- •1.2. Турбины двигателей с дожиганием генераторного газа
- •1.3. Выбор числа ступеней турбины тна жрд без дожигания.
- •2. Исходные данные для расчета турбины
- •2.1. Параметры на входе в турбину
- •2.1.1 Температура генераторного газа
- •2.1.2 Параметры газа
- •Давление на входе в турбину
- •2.2. Давление газа на выходе из турбин
- •2.3. Мощность турбины и расход газа через нее
- •2.4. Частота вращения ротора турбины
- •3. Расчёт проточим части активной турбины
- •3.1. Определение основных параметров турбины
- •3.1.3. Определяют диаметр ротора турбины
- •Проводят оценку полного кцд турбины
- •3.2.1. Рассчитывает температуру и удельный объем геза на выходе из сопел.
- •3.2.4.Определяют по величине lc площадь выходного сечения одного сопла Fc1 .
- •3.3.2. Назначают геометрические углу на входе β1л и выхода β2л
- •3.3.3. Рассчитывает относительную скорость газа на выходе из лопаток w2
- •3.3.4. Определяв потери на лопатках и изменение температуры.
- •3.3.5.Рассчитывают температуру и удельный объем газа на выходе из лопаток.
- •3.3.6. Определяют параметры лопаток.
- •3.4. Особенности расчета двухступенчатых турбин
- •3,4.1. Назначают геометрические углы установки лопаток направляющего аппарата на входе и выходе
- •3.4.2. Определяют скорость выхода газа из направляющего аппарата.
- •3.4.3. Рассчитывают потери в направляющем аппарате и параметры газа на его выходе:
- •3.4.4. Определяют параметры лопаток направляемо аппарата.
- •3.4,5. Проводят расчет рабочих лопаток второй ступени.
- •4. Расчет прочной частиреактивной турбины
- •4.1. Определение основных параметров турбины
- •4.1.2.Находят теплоперепад, срабатываемый в сопловом аппарате
- •4.3.7. Вычисляют расход газа через лопатки за вычетом перетекания.
- •4.3.8. Определяют угол лопатки на выходе с учетом перетекания
- •4.3.9. Находят остальные размеры лопатки в соответствии с рекомендациями:
I. Выбор типа турбины тна жрд
В ТНА ЖРД применяются активные и реактивные осевые и радиальные турбины» Выбор типа турбины зависит в основном от рабочего процесса двигателя и сводится к решению вопросу о *ом, какой должна быть турбина - активной или реактивной, осевой или радиальной, сколько ступеней она должна иметь,
1.1 Турбины двигателей бeз дожигания генераторного газа
Выбор турбины для ТНА КРД без дожигания производится с позиций улучшения экономичности двигателя, характеризуемой приведенным удельным импульсом тяги
где: - соответственно удельные импульсы камеры сгорания и сопел ТНА;
- соответственно расход топлива через двигатель и турбину ТНА.
Из этой формулы следует, что увеличение «может быть достигнуто уменьшением , который определяется по формуле
- мощность турбины; ^
- эффективный КГЩ турбины;
- адиабатический теплоперепад, равный
- показатель адиабаты рабочего тела турбины;
R - газовая постоянная рабочего тела;
- температура газа на входе в турбину;
-давление газа на входе в турбину;
- давление газа за турбиной.
Из (2) следует, что уменьшение при заданной может быть достигнуто увеличением h0, и .
При поддержании КПД турбины на высоком уровне и изменении его в узких пределах основным путем уменьшения является увеличение срабатываемого теплоперепада.
Для увеличения h0 в двигателях без дожигания в качестве рабочего тела используется восстановительный генераторный газ имеющий больше значения газовой постоянной R и обеспечивающий надежную работу при более высокой температуре Т0, чем в случае окислительного газа.
Допустимая температура по условиям жаропрочности дня материалов турбины примерно в 1,6 раза выше, чем по условиям жаростойкости, которая является основанием для выбора материала.
Для этих же целей назначается большая степень расширения газа в турбине
- давление газа ка входе в турбину, принимаемое равным 0,85 pк
pк - давление газа в камере двигателя;
- давление газа за турбиной, принимаемое равным ' Pi- (1,7...3,5)105 Па.
При больших степенях расширения газа для упрощения конструкции и уменьшения массы, число ступеней турбины должно быть минимальным. Это проще обеспечивается применением активы турбин со сверхзвуковыми сопловыми аппаратами. В одной ступени такой турбины может быть сработан теплоперепада, для срабатывания которого в реактивной турбине требуется более пяти ступеней. В связи с ним в ТНА двигателей без дожигания применяются исключительно двух л одноступенчатые активные турбины.
При высоких давлениях в камере сгорания pк= (30...120)105 Па и соответственно высоких P0 турбины ТHA выполняются двухступенчатыми , а при pк< 50-105 Па - одноступенчатыми.
Максимальное значение КПД двухступенчатых активных турбин имеет место при
где:
U - окружная скорость рабочего колеса турбину;
-адиабатная скорость истечения газов из соплового аппарата.
При больших h0, скорость ≤ 1600м/с, а окружная скорость U≤ 400 м/с. При таких "U " прочность диска, лопаток и узлов их крепления обеспечивается. Кроме того, уменьшение гидравлических потерь в активных турбинах при малых достигается выполнение их парциальными, что невозможно в реактивных турбинах. Парциальность позволяет выполнить лопатки такой длины, при которой потери в турбине незначительны,