CC BY
86
УДК 621.45.00.112.03.54-225
АНАЛИЗ ТЕРМОДИНАМИЧЕСКОГО ЦИКЛА ТРДД СО СМЕШЕНИЕМ ПОТОКОВ
© 2012 В. В. Медведев Центральный институт авиационного моторостроения имени П.И. Баранова, г. Москва
Рассмотрен ряд вопросов теории ТРДД со смешением потоков, связанных с исследованием предложенного ранее термодинамического цикла авиадвигателей данного типа. Получены выражения для параметров эффективности цикла ТРДДсм как функции параметров базового цикла и наружного контура. Проведено расчётное исследование влияния основных параметров базового цикла и наружного контура на параметры эффективности цикла ТРДДсм. Получен и проанализирован ряд новых результатов.
Термодинамический цикл, смешение потоков, параметры цикла, параметры эффективности, степень повышения давления, степень подогрева, степень двухконтурности, степень энергообмена, степень понижения давления в сопле, коэффициенты потерь, эффект от смешения потоков.
В работе [1] при анализе термодинамического цикла ТРДД со смешением потоков в изобарической камере ряд вопросов остались не рассмотренными, что даёт основания для продолжения работ в данном направлении. Проведём оценку влияния параметров действительного цикла ТРДД со смешением потоков (ТРДДсм) на параметры его эффективности. Воспользуемся общепринятыми обозначениями:
Ье - эффективная работа цикла исходного ТРД (базового цикла Брайтона);
£е=Ье1гн - относительная эффективная
работа цикла исходного ТРД;
/н - энтальпия потока на высоте Н; и п - работа, передаваемая в наружный контур;
х=ЬТ ц/Ье- степень энергообмена между контурами;
8=Гг/Гн - общая степень подогрева в базовом цикле (Брайтона);
7Г - степень повышения давления в базовом цикле;
е=л(1:']>к - степень подогрева при адиабатном сжатии;
Ксм=рсм/рн ~ степень понижения стати-ческого давления в реактивном сопле;
^см^см^"1^- степень понижения темпе-ратуры потока при расширении в сопле; т - степень двухконтурности;
V - скорость полёта;
0=Г1/Г2 - отношение температур потоков в контурах на входе в камеру смешения;
щ - скорость потока внутреннего контура на входе в камеру смешения;
и=щ1и\ - отношение скоростей потоков контуров на входе в камеру смешения;
//с //С;///С| - отношение скоростей истечения ПОТОКОВ ИЗ сопел контуров ТРДДри.
При анализе цикла будем использовать известные допущения и выражения для эффективной работы базового ТРД и КПД [2-9]. В изобарической камере смешения средняя скорость потока определяется как среднемассовая:
1 + т гГ
и = и,
СМ 1
1 + т
Очевидно, минимальному значению термодинамической температуры смешанного потока на срезе сопла Гсм с будет соответствовать максимальное значение скорости истечения исм с.
Согласно [1] эффективная работа действительного цикла ТРДДСМ:
и2 V2
Т ^см с
есм- 2 2
1 + т
V
+fe[l-x(l-r|Eii)] +—(1 + датіп)-
(1)
m и
.2р-«)2
h
V
(1 + тп) 2 інесм
При выводе (1) принято, ЧТО /с2 ~ (2 --Г|п>н; ісі ~ (2 - аг|сг|р)/н5/е. Суммарный КПД наружного контура Л£п=ЛмЛтвЛп учитывает все виды потерь при передаче энергии в наружный контур. Здесь КПД наружного кон-
тура тіп =^ = £тіСІІтірІІ, где 6 = ^^; Г|м, Лтв
А.
К
Л: II с II5
соответственно механический КПД и КПД турбины вентилятора. В отличие от идеального цикла в данном случае есм\ и еСМ2 не
совпадают из-за различия показателей адиабат в контурах.
Необходимо исследовать влияние входящих в (1) параметров на величины Ье см, эффективного Г|е, ТЯГОВОГО Г|д И ПОЛНОГО Г|о КПД, а также оценить эффект от смешения потоков в сравнении с ТРДД с раздельным истечением - ТРДДри.
Как известно, для цикла Брайтона условие Ье=0 выполняется при 71тт = 1,0 и
птах = (3<7г||:г|с)* * 11. Для действительного цикла ТРДДсм лтт = 1, 0 , а величина 71Мах может быть найдена путём численного решения (1) при Ье см=0. Аналогичным путём может быть найдено значение минимальной степени подогрева в цикле, при которой Ье см=0.
Из уравнения (дЬе сы/де^ = 0 получим
выражение для оптимальной степени повышения давления в цикле ТРДДсМ:
71
2t± к _ „2 _
opt
(2-от|ст1р)
т
(1-ы)
(1 + т)е„
1-х-
тй
-[l-x(l-r|En)]
Легко убедиться, что в случае ТРД (т=0), значения 7Тор1 совпадают с соответствующими значениями для цикла Брайтона. Аналогичные результаты получаются при таком распределении энергии в ТРДДСМ, когда и= 1,0 и £=сопз1:, а также в теоретически предельном случае смешения, когда рсм=рп (есм=1,0). В общем случае, когда распределение энергии между контурами не оптимально, а есм>1,0, значения 7Тор1 могут быть как больше, так и меньше значений 7гор1 цикла Брайтона.
Влияние 8 на Ье см аналогично в циклах ТРДДСМ и базового ТРД. Из (1) следуют также два частных результата. Во-первых, Ье см является монотонно убывающей функцией от т. Во-вторых, с увеличением есм в общем случае величина Ье см монотонно возрастает, оставаясь меньше работы исходного цикла Брайтона из-за потерь при смешении и при передаче энергии в наружный контур.
У ТРДДри характер изменения скоростей истечения ИЗ сопел контуров ис\ и ис2 по л в базовом цикле сохраняется аналогичным характеру изменения Le, в том числе и положению максимальных значений wci и мС2, которые достигаются при 7Тор1, т.е. е =е = л/5аг| г| = е .. Таким же оста-
wclmax wc2max V с Р Opt
ется и характер зависимости скорости иг в наружном контуре на входе в камеру смешения ТРДДсм, но характер зависимости скорости и\ претерпевает изменения, относящиеся, прежде всего, к положению максимума щ по л. Используя из [1] выражение для щ и решая уравнение (dWj/<3e) = 0, получим формулу для е, соответствующей щ шах:
е -
Щ шах
•(2)
З^ПсЛр + 5^(2-оту1р)(есм1 -1). (3)
Значения е превосходят аналогичные значения для еи ^ = ^5аг|сг|р . Они сов-
падают лишь в теоретически предельном случае смешения при рсм=рп (еСМ1=1,0).
Из уравнения (дисы/де) = 0 можно най-
ти
«тЩр! 1~х+
ХТ]2
+ Т1С (2 - «Г1СГ1Р) (есм! -1)
(4)
1 — X +
-^EII
Если в последнем выражении положить <яг=лс=лp=rlsii= 1,0, то получим
к-1
= л,к =
е -х + -
см
1-х + -
что соответствует случаю цикла идеального ТРДДсм- Если же для действительного цикла принять, что и=г12п, то из (4) получим выражение:
= П*~Т = 75ОТ1с'Пр + К (2 - ЯЧсЛр ) (есм 1 - 1) ’
которое совпадает с (3) для определения значений 7Г базового цикла, соответствующих максимальным значениям степени повышения давления в наружном контуре, т.е. можно записать: п = п
см шах ^вор1шах
Сравнивая (3) и (4), можно заключить, что 71 и п в общем случае не совпа-
Мсмшах 1 шах
дают. Из уравнения (<3//см/<3х) = О можно определить, что максимальная скорость смешанного потока в камере смешения достигается при г/=г|ЕП.
Отмеченные особенности изменения и\=/(т1) и иси=Дк) скажутся на зависимости и=/(к), а также и на других параметрах эффективности ТРДДСМ в сравнении с ТРДДри.
В ТРДДСМ степень повышения давления 7ГВ в наружном контуре определяется по известной формуле [2-8]:
1+-
1 +
А--1
М;
к
(5)
не совпадает с величиной <?ор( = ^5от|сг|р в базовом цикле. Отметим также, что при а=г|р=г|с=1,0 выражение (6) сводится к полученному ранее для идеального цикла ТРДДсм: =Л/ЧГ-
Будем использовать общепринятый подход [2-9], в соответствии с которым график исследуемой зависимости строится по какому-либо параметру при фиксированных других. Сравнение удельных тяг ТРДДСМ и ТРДДри будем проводить, используя величину ИХ отношения Яул=Яул см/Яуд ри И ВеЛИЧИ-НЫ отношений ИХ КПД _Л«=Л« см/Лд ри
и
Ле=Ле см/Ле ри, поскольку КуД = Тій Ле • Влияние к в базовом цикле показано на рис. 1-7. Зависимость относительной работы цикла ТРДДсм /'-е см аналогична зависимости работы цикла Брайтона Хе (рис. 1). Максимальный уровень Хе см достигается при х=хор1. Изменение величины х оказывает заметное влияние на уровень Хе см, прежде всего в области освоенных значений к.
Если в (5) вместо х подставить из [1] оптимальное для действительного цикла ТРДДсм значение хор1 и полученное выражение исследовать на экстремум по е, то решением уравнения (девор4/<Зе) = 0 будет формула для к (или е) в базовом цикле, при которой величина 7ГВ ор( достигает максимума (независимо от степени двухконтурности):
V.™-, = д/^сЛр+ЗЛс (2-«ЛсЛр)(^см1-1) • (6)
Величина е„ по (6), в отличие от ТРДДри,
еор/шах х у Т ^
Рис. 1. Зависимости Лесм от ли х:
Тг=1750К; т=2,5; лсм=1,5; Мн=0,85
Характер изменения КПД цикла ТРДДсм от к сохранился аналогичным циклу ТРД (рис. 2). Результаты расчётов показывают, что изменение х оказывает более сильное влияние на Ле, нежели на лд, причём влияние это противоположно. При оптимальном распределении энергии г|е достигает максимальных значений, а л« _ напротив,
- минимальных. При х—>хор1 это объясняется увеличением потерь с выходной скоростью, хотя полезная работа цикла ТРДДСМ при этом возрастает как результат совокупного влияния эффекта от смешения потоков, связанных с этим потерь, а также потерь при разделении энергии. В итоге полный КПД г|о достигает максимальных значений также при
X Хор1.
Выбор величины х оказывает существенное влияние на значения я, соответствующие максимальным значениям г|е и г|о, что показано на рис. 2, 3. Увеличение т приводит к понижению значений тг, соответствующих максимумам г|е и г|о.
0,12
0.08
0,04
ч. ч. "ч .х=0,25 _
б 0,61 ' "|
1 50 100 150 200 П
Рис. 2. Зависимости Т)е и Cv0 от л и х: Тг=1750К; т=2,5; лсм=1,5; Мн=0,85
Влияние х на Суд (ло) усиливается с увеличением да, что можно видеть на рис. 2,3. Это проявляется как в более резком возрастании Суд при отклонении х от xopt, так и в значительном расхождении зависимостей Суд при x=var. Показательно также и то, что уве-
личение Г|д от смешения потоков и увеличение т при прочих равных условиях не компенсирует возрастания потерь при передаче энергии в наружный контур. В результате, например, как видно из рис. 3, при экономических значениях 71 значения Суд у ТРДДСМ с /77=8 получаются выше, чем у ТРДДсм С /77=5.
Суе
кг
Нч
0,16
0,12
0,08
0,04
Х=0,25
ч * . 1 1 /0,81 _ /■ /
б 1 |
50
100
150
200
ные значения R
ки области тг> тГорг величина отношения 0=Г1/Г2 монотонно снижается (рис. 4, в) и практически не зависит от х.
200
1,04
1,02
1,0
0,98
1 '**■ \
^т=1
50
100
150
200
Рис. 3. Зависимости Суд от л и х:
Тг=1750К; лсм=1,5; Мн=0,85; а - т=5; б - т=8
Результаты расчётов изменения и\ и 7/2 подтверждают аналитические оценки их экстремальных значений. При характерных для практики значениях x<xopt величина и слабо зависит от к при фиксированном значении степени энергообмена х. Характер изменения 7ГВ opt по к аналогичен характеру изменения Хе см (рис. 4). Однако, как и ожидалось, значения тг=JCopt базового цикла ТРДДСМ не совпадают со значениями тг, соответствующими 71 и 0pt мах- Значения к базового цикла, соответствующего 7ГВ opt мах, не ЗаВИСЯТ ОТ /77, ЧТО Не-посредственно следует из (6).
При заданной величине х значения ЯУД могут быть как больше, так и меньше единицы при изменении к базового цикла. При x=xopt зависимости Куд opt от к показаны на рис. 4, б. Максимум отношения Яуд opt для различных да достигается при 7l~7l„pL причём с увеличением /77 возрастают и максималь-
Рис. 4. Зависимости жеор{ (а), (б) и в (в) от л:
Тг=1750К; лсм=1,5; Мн=0,85
Влияние величины 5 в базовом цикле на основные параметры цикла ТРДДСМ аналогично рассмотренному в работах [2-9], а основные отличия носят количественный характер. В частности, с увеличением 5 возрастают значения Хе см, тсорь Ле; последнее наряду СО снижением Г|д приводит к появлению экономической степени подогрева 8ЭК, значения которой заметно зависят от степени энергообмена х (рис. 5).
Суд
0,12
. Однако увеличение сус
уд opt мах
m приводит к существенному сужению диа-пазона значений л, при которых КУД opt>l,0. Связано это, с одной стороны, с удельным ростом доли потерь при передаче энергии в наружный контур при повышении /77, с другой стороны, - со снижением эффекта от смешения, поскольку при заданной величине 8 с увеличением к в характерной для практи-
0,12
0,08
\ V уХ=0,25
\ ^ 0,74
б
Рис. 5. Зависимости Суд от 8 и х: л=30; лсм=1,5; МИ=0,85; а - т=2,5; б - т=5 Как и в идеальном цикле, в действительном цикле ТРДДсм величина и на входе
в камеру смешения слабо зависит от изменения 5 для различных значений х, хотя абсолютные значения скоростей г/1 и г/2 с увеличением 5 также возрастают, вызывая увеличение потерь при смешении потоков (рис. 6). На величину этих потерь существенное влияние оказывает выбор значений г/ (или х). Это влияние более существенно по сравнению с ростом величины 9, зависимости которой от 5 для различных значений степени двухконтурности показаны на рис. 9. Отметим, что с увеличением 5 величина 9 возрастает при относительно слабом влиянии т и х, а при б^бпип значения 9 стремятся к единице. В действительном цикле ТРДДсм увеличение б также приводит к увеличению значений 7ГВ ор1-
^смеш
0,96
0,92
0,88
0,84
— - ^
41 ■ **» ■*- ■ , Л74
• —
'—^/=0,25
4 5
Рис. 6. Зависимости а,
, от 8 и х
71=30; т=1; пс.,=1,5; МИ=0,85
чия теплоёмкостей смешиваемых потоков (рис. 8, б), что приводит к большей абсолютной величине выигрыша по сравнению с идеальным ТРДДсм. Увеличение /^-ДоР1 является результирующим эффектом от относительного снижения ТЯГОВОГО КПД Г\!< ор1=Г|« см/Лд ри и относительного увеличения эффективного КПД Г|е ор1=Ле см/Ле ри при смешении. Ограничивающим фактором при этом становится рост потерь при смешении (рис. 8, в), нарастание которых усиливается с уменьшением т (ростом скоростей г/1 и г/г).
10 20
30
а
40
П
Rydopt
1,01
0,99
0,97
.
m-iX / .
2,5 У / Vs / ^8
Рис. 7. Зависимости в от Sum 7i=3 0; псм=1,5; Мн=0,85
При x«xopt с увеличением m значения бэк в цикле ТРДДсм возрастают, превосходя значения бэк ТРДДри. Последний результат можно записать как
Зэк ТРД < дэк ТРДДри < <5ж ТРДДсм •
Более высокие значения бэк у ТРДДСМ получаются как совокупный результат положительного эффекта и гидравлических потерь при смешении, а также потерь при разделении энергии между контурами. Увеличение 71 в базовом цикле также приводит к росту значений бэк (рис. 8, а), причём по данным расчётов условие бэк трддри^бэк трддсм остаётся справедливым.
В ТРДДсм эффект от смешения ( [ opt)
увеличивается как от повышения 9, так и от сопутствующего этому возрастанию разли-
Рис. 8. Зависимости 8~
в
■ (а),
R
~уд opt
(б),
(в) от
8 и т при 71=30; лсм=1,5; МИ=0,85; хъхор(
Из рис. 8 ВИДНО, ЧТО при б—>бт1п и х~хор1 величина КУД ор^О, что свидетельствует о том, что для ТРДДсм значения бт;п в цикле больше, чем у ТРДДри, из-за преобладания потерь при смешении над положительным эффектом от него, величина которого зависит от 9. Данный результат можно выразить в виде неравенства
(5ттТРД^ йшп ТРДДри^ йшп ТРДДсм •
Изменение т и х оказывает существенное влияние на абсолютные значения и характер зависимостей параметров базового цикла и двигателя в целом, что показано на
приведённых рисунках и на рис. 9 и 10. Из рис. 9 видно, что от выбранных значений т и х существенно зависит величина в цикле, а из рис. 10 - значения Суд и Изменение режима полёта и давления при смешении потоков также оказывает влияние на отмечен-
0 0,5 1,5 2,5 3,5 4,5 5,5
Рис. 9. Зависимости Kopt от т и х: ТР=1750К; 7ГСМ=1,5; Мн=0,85
Суд
кг
Нч
0,12
0,10
0,08
0,06
V <0,74
ч N х=0,25
0,61
0,5
1,5
2,5
3,5
4,5
эффект от смешения получается максимальным. При этом также увеличивается и эффект от повышения уровня давления при смешении потоков (рис. 13).
/Псм=1,5
0 2 4 6 m
/2
// // '"пСм=1,5
/ б
0 2 4 6 m
^2 ^^Ъсм = 1,5
в
Рис. 10. Зависимости Cvd от т и х: л=30; Тг=1750К; псм=1,5; Мн=0,85
Если в ТРДДСМ x~xopt, то на заданном режиме полёта выигрыш в тяге от смешения потоков существенно зависит от выбранных значений m, 7iCM и параметров базового цикла 71 и 5. Зависимости КУД opt от m при разных 71см представлены на рис. 11, а. Данный характер зависимостей объясняется изменением отношений КПД х\к 0pt и г|е opt, представленных на рис. 11, б, в. Отметим, что с увеличением m у ТРДДСМ более интенсивно увеличивается относительная суммарная доля потерь при смешении и передаче энергии в наружный контур, что приводит к значениям Ле opt< 1,0. При этом выбор более высоких значений 71см увеличивает и значения т, при которых Г|е opt>l,0, прежде всего из-за понижения скоростей потоков при смешении и, как следствие, уменьшения доли связанных с этим потерь. Отмеченные факторы в значительной степени зависят от скорости полёта, что показано на рис. 12. Видно, что если в стендовых условиях при Xopt смешение потоков всегда приводит к г|е Opt>l,0, то с ростом скорости полёта картина меняется вплоть до противоположной.
Сравнение данных рис. 11, а и 12 показывает, что увеличение 8 в базовом цикле заметно увеличивает как тяговый эффект от смешения, так и значения да, при которых
О 2 4_ _ 6 _ г
Рис. 11. Зависимости RVOOpt, Щорь Heopt от т и псм: 71=30; Тг=1750К; Мн=0,85; xxxopt
^еорґ
1,0
0,99
0,98
0,97
0,96
'Мн=0 ^0,85
* *■* , в
' ч ^1,5
О 0,5 1,5 2,5 3,5 _ 4,5 5,5 6,5
Рис. 12. Зависимости rjeoptomm и МИ:
т
п=30; Тг=1750К; псм=1,5; хшх.
Opt
Рис. 13. Зависимости Rvdoptom т и псм; п=30; Тг=2000К; Мн=0,85; x^xopt
В ТРДДСМ от величины х ( // ) в значительной степени зависят потери при смешении потоков, которые, наряду с положительным эффектом от смешения и потерь от разделения энергии, влияют и на параметры эффективности цикла (рис. 14), смещая положение их экстремальных значений в сторону //<1,0.
Из рис. 14, а видно, что величина Хе см достигает максимума при значениях //= ?/opt<l,0, несмотря на наличие при этом потерь смешения (а СМеш<1^0). Таким образом, найденные значения //opt<l,0 являются оптимальными в цикле ТРДДСМ с учётом всех видов потерь и собственно эффекта от смешения. Значения //opt понижаются с увели-
чением да, вызывая соответствующее смещение положения максимальных значений Хе см, а также минимальных значений Суд (рис. 14,6).
Ь'вСМ
0,8
0,6
0,4
0,2
-j
/ m=1
/ ^5 2,5
Суд
ТГч
0,12
0,10
1 0.5 1,0 а 1,5 U
\
\ \ V т=1
"^5 ^2,5
0,9
0,8
N /V / t і / / / / ■-^-2,5
1 . / /// і і
0,1
0,5
1,0
Є
1,5
^смеш
0,99
0,98
0,97
0,96
■.■І"'- — ' г л
_ - — -■
т=1
1,0
1,5
2,0
2,1
2,0
1,9
„J?. /5
— У ИГ- - 1Г_і- /т-1
1,0
1,5
2,0
Рис. 15. Зависимости а смеш (а) и в (б) от псм и т при л=30; Тг=1750К; МИ=0,85; xsxgpt
Cyg
кг
Нч
0.094
0,090
0,086
0,082
т=1
5
1,0
1,5
2,0
Рис. 14. Зависимости Лесм (а), Су0 (б), <у смеш (в) от и и т при 71=30; Тг=1750К; лсм=1,5; Мн=0,85
Увеличение давления смешения потоков (ТСсм) приводит к снижению потерь при смешении (рис. 15,а), прежде всего за счёт понижения уровня скоростей потоков, а также к росту величины 9 (рис. 15, б), вызывая, в итоге, улучшение экономичности двигателя (рис. 16, а) и возрастание тягового эффекта от смешения (рис. 16, б).
Рис. 16. Зависимости Cv0 (a) RVOOpt (б) от псм и т при п=30; Тг=1750К; Мн=0,85; xzxopt
Влияние скорости полёта, оцениваемой числом Мн, на параметры эффективности цикла ТРДДСМ показано на рис. 17. Полезная работа Хе см цикла ТРДДСМ с увеличением Мн монотонно снижается, что объясняется увеличением относительной доли потерь при смешении, учитываемых последним слагаемым в фигурных скобках (1). С ростом Мн величина и изменяется таким образом, что г/—» г/opt, а скорости и\ и //2 возрастают (рис. 17). Поскольку в действительном цикле ТРДДСМ значения z/opt отличны от единицы, то в последнем слагаемом в фигурных скобках (1) рост г/i и г/г приводит к увеличению потерь при смешении (рис. 18) и оказывает доминирующее влияние на снижение А,е см ПО скорости полёта. При этом отношение температур 9 по скорости полёта изменяется незначительно.
Для цикла ТРДДСМ увеличение Мн не изменяет качественно характер известных зависимостей тягового и полного КПД по Мн. Результатом такого изменения становится появление экономической скорости полёта, величина которой зависит от выбранного значения степени двухконтурности, что показано на рис. 19. Значения 5ЭК в цикле ТРДДСМ при увеличении Мн и степени двухконтурности возрастают (рис. 20), превосходя аналогичные значения в цикле ТРДДри.
Характер изменения КУД opt по Мн определяется результирующим влиянием отношений тяговых и эффективных КПД ТРДДсм И ТРДДри (рис. 21, б, в). В частности, при повышении степени двухконтурности
эффект от смешения, вначале нарастая с увеличением Мн, может затем начать снижаться.
и
1,2
0,8
0,4
О
, 0,74
,0,61 ■ — ■
х=0,25
е \
О 0,5 1,0 1,5 М„
Рис. 17. Зависимости иь и2 и и отМИ их: л=30; Тг=1750К; т=2,5; псм=1,5
0,9 8
0.96
0.94
і ! і і і і " *•«.
''-V _ ■*» **Ч -*»
^ V. т-т -^2,5 V.
По
0.3
0,2
0,1
о
/т=1
//> ох
//
О 0,5 1,0 1.5 2.0
Рис. 19. Зависимости т)0отМИ и т:
М„
О 0,5 1,0 1,5 2,0 М„
Рис. 18. Зависимости а смеш отМИ и т:
71=30; Тг=1750К; лсм=1,5; хях0р
О 0,5 1,0 М„
Рис. 20. Зависимости дэк от МИ и т:
71=30, 71см 1,5, Х-^Х0р/
По сравнению с ТРДДри, термо- и газодинамическое взаимодействие потоков контуров в камере смешения ТРДДСМ приводит к более сложным зависимостям параметров эффективности цикла в целом от режимных параметров внутреннего и наружного контуров, в том числе и к сочетаниям оптимальных значений параметров цикла по полезной работе и КПД.
1.04
1,0
Лєорґ
0,99
0,97
0,95
0,93
/ ^5 У
X* ’ ✓ ^'2,5
б ^ , «в т=1
0,5
1,0
1,5
2,0 Мн
--і
•ч ' ’ ч "к \ 4 ч
V 14 N ^2,5 ч
е \
О 0,5 1,0 1,5 2,0 М„
Рис. 21. Зависимости Кторь (а), Щ0рь(б), т)еор{(в)
от МИ и т при 71=30; Тг=1750К; псм=1,5; х&х0р
Показано, что экономические значения температуры газов перед турбиной реального ТРДДсм выше уже превзойдённых
*
значений Т г эк для таких типов двигателей, как ТРД и ТРДДри, и выше максимальных освоенных значений Т т. Поэтому существующая тенденция повышения Т г экономически наиболее результативна для схем двигателей со смешением потоков.
Библиографический список
1. Медведев, В.В. Термодинамический цикл ТРДД со смешением потоков в изобарической камере [Текст] / В.В. Медведев // Тр. ЦИАМ - №1333. - 2005. - 32с.
2. Теория двухконтурных турбореактивных двигателей [Текст] / под ред. С.М. Шляхтенко, В.А. Сосунова. - М.: Машиностроение, 1979. -432с.
3. Теория и расчёт воздушно-реактивных двигателей. [Текст] / В.М. Акимов, В.И. Бакулев, Р.И. Курзинер [и др.]. - М.: Машиностроение, 1987. - 567с.
4. Теория воздушно-реактивных двигателей [Текст] / под ред. С.М. Шляхтенко. - М.: Машиностроение, 1975. - 568с.
5. Нечаев, Ю.Н. Теория авиационных двигателей [Текст] / Ю.Н. Нечаев - М.: ВВИА им. Н.Е Жуковского, 1990. - 703с.
6. Казанджан, П.К. Теория авиационных двигателей. [Текст] / П.К. Казанджан, Н.Д. Тихонов, В.Т. Шулекин. - М.: Транспорт, 2000. - 287с.
7. Клячкин, А.Л. Теория воздушно-реактивных двигателей [Текст] / А.Л. Клячкин. - М.: Машиностроение, 1969. - 512с.
8. Кулагин, В.В. Теория, расчёт и проектирование авиационных двигателей и энергетических установок. Кн. I и II: Основы теории ГТД. Рабочий процесс и термогазодинамический анализ [Текст] / В.В. Кулагин.
- М.: Машиностроение, 2002. - 615с.
9. Теория реактивных двигателей. Рабочий процесс и характеристики [Текст] / Б.С. Стечкин [и др.]. - М.: Гособоронпромиздат, 1958. - 533с.
THE ANALYSIS OF REAL THERMODYNAMIC CYCLE OF BYPASS
ENGINE WITH MIXING
© 2012 V. V. Medvedev Central Institute of Aviation Motors (CIAM), Moscow
Some theoretical questions and thermodynamic cycle of bypass engines with mixing are analyzed in the article. The formula for optimum cycle parameters providing the maximum efficiency are derived and some comments are presented. The computer investigation with the new formula using is performed. The main results of computer investigation are analyzed and presented.
Thermodynamic cycle, flow mixing, cycle parameters, efficiency parameters, pressure ratio, temperature ratio, bypass ratio, stage of energy exchange, pressure ratio during expansion in the nozzle, losses coefficients, effect of mixing.
Информация об авторах
Медведев Владимир Владимирович, доктор технических наук, начальник отдела, Центральный институт авиационного моторостроения, г. Лыткарино Московской области. Е-mail: mbb58@mail.ru. Область научных интересов: авиационное двигателестроение.
Medvedev Vladimir Vladimirovich, doctor of technical science, head of the department of Central Institute of Aviation Motors, Moscow region, Litkarino. E-mail: mbb58@mail.ru. Area of research: aviation engines - theory, construction, manufacturing.
