[ Скачать с сервера (1.01 Mb) ] | 13.04.2018, 21:48 |
ИССЛЕДОВАНИЕ ПЕРСПЕКТИВНЫХ СХЕМ ДВИГАТЕЛЕЙ В ПРОГРАММНОМ КОМПЛЕКСЕ ThermoGTE А.А.Горбунов, А.П.Склярова, Д.А.Боровиков, А.А.Новоселова, ФГБОУ МАИ, г.Москва, Возможности современных материалов применяемых в авиационном двигателестроении не позволяют в дальнейшем повышать параметры термодинамического цикла. В результате, более актуальным решением является изменение привычной конструкции двигателя, которая позволила бы адаптировать двигатель к условиям полета. В процессе исследования двигателей изменяемого рабочего процесса (ДИП) [1] появились новые проблемы, связанные с его созданием. Большее количество регулируемых элементов двигателя и сложные переключающие устройства значительно увеличивают массу двигателя, что приводит к снижению летно-технических характеристик летательного аппарата (ЛА). Одним из наиболее перспективных для многоцелевых самолетов видится разработка трехконтурного двигателя (ТРДТ). За счет переключающего устройства, такой двигатель может изменять степень двухконтурности в зависимости от условий полета. Предполагается, что это позволит снизить расход топлива на крейсерских режимах полета. В США фирма General Electric развернула программу ADVENT по созданию трехконтурного ДИП (рис. 1)
Рисунок 1 В этой схеме двигателя компрессор низкого давления разделен на две секции, после первой из них (1) установлен регулируемый разделитель потока (3), перепускающий часть воздуха в третий контур (9). После второй секции компрессора низкого давления (2) воздух традиционно разделяется нерегулируемым разделителем потока (4) на воздух второго контура (10) и воздух, идущий во внутренний контур, в котором традиционно поступает в компрессор высокого давления (5), камеру сгорания (13), турбину высокого (11) и низкого (12) давления, после чего смешивается с воздухом второго контура в смесителе (6). После общей для внутреннего и второго контура форсажной камеры (14) продукты сгорания истекают в атмосферу через основное реактивное сопло (8), а воздух, поступивший в третий контур истекает через дополнительное регулируемое реактивное сопло (7). По опубликованным данным видно, что обещанное снижение расхода топлива достигает 34% на крейсерском режиме (рис. 2). Рисунок 2 Однако в этих данных, носящих явно рекламный характер, представители General Electric не расшифровали ни перечень исходных данных, ни значения расходов перепускаемого воздуха и т.д. Авторы провели собственное исследование схемы трехконтурного двигателя, считая ее одной из наиболее перспективных. Расчеты проводились в программном комплексе (ПК) ThermoGTE, разработчиком которой является Лещенко И.А. [2]. Данный ПК позволяет рассчитывать двигатели произвольных схем. В качестве исходных данных был принят двигатель с параметрами, близкими к АЛ-31, но с перспективным компрессором низкого давления (КНД), после первой ступени которого осуществлялся перепуск воздуха в третий контур. Расчет характеристик КНД производился по обобщенной модели Федорова Р.М.[3]. Для удобства использования была написана программа для импорта характеристик компрессора в необходимом формате сразу в ThermoGTE. В ПК была создана математическая модель рассматриваемого двигателя. По обобщенной модели Федорова рассчитаны КНД первого и второго каскада. Проведен параметрический анализ двигателя, при котором получены оптимальные значения расхода воздуха на крейсерском режиме через третий контур. На рис.3 приведены дроссельные характеристики ТРДТ на режиме М=0, Н=0 и на рис.4 на режиме Н=11км, М=0,8 при различных значениях площади канала 3-го контура – F3, начиная от значения F3=0, означающего отсутствие перепуска в третий контур. Скачок в поведении дроссельной характеристики на М=0, Н=0 объясняется переключением системы охлаждения турбины при сниженных значениях температуры газа перед ней на меньшие значения отборов воздуха. Рисунок 3 Рисунок 4 Расчеты показали, что на дозвуковых режимах полета перепуск в третий контур позволит получить снижение удельного расхода топлива на ≈ 7%, что с одной стороны подтверждает перспективность данной схемы двигателя, а с другой стороны, поскольку авторами рассматривалось влияние только расхода перепускаемого воздуха, подтверждает необходимость проведения дальнейших исследований трехконтурного двигателя для многоцелевых самолетов. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
| |
| |
Просмотров: 1617 | Загрузок: 626 | |
Всего комментариев: 0 | |