Вычисление геометрических размеров характерных сечений проточной части газотурбинных двигателей. Расчет двухвального турбореактивного двигателя. Параметры лопаточных машин и осевого компрессора. Построение профилей лопаток рабочего колеса турбины.
Краткое сожержание материала:

Размещено на

Оглавление

• 1. Газодинамический расчет двигателя на заданном расчетном режиме полета
• 1.1 Определение геометрических размеров характерных сечений проточной части ГТД
• 1.2 Предварительный расчет ТРД двухвального
• 1.3 Определение основных параметров по тракту двигателя
• 1.4 Определение основных данных двигателя
• 1.5 Предварительная оценка диаметральных размеров характерных сечений
• 2. Газодинамический расчет лопаточных машин ГТД
• 2.1 Газодинамические расчеты осевого компрессора
• 2.1.1 Расчет ступеней компрессора по высоте
• 2.2 Газодинамический расчет газовой турбины
• 2.2.1 Построение профилей лопаток рабочего колеса турбины
• 3. Расчет и построение высотно-скоростных характеристик
• 3.1 Высотные характеристики
• 3.2 Скоростные характеристики
• Литература
• 1. Газодинамический расчет двигателя на заданном расчетном режиме полета

1.1 Определение геометрических размеров характерных сечений проточной части ГТД

Задание:

Рассчитать ТРД, двухвальный, обеспечивающий в полетных условиях (Н=8000 м., М_н=0,8.) тягу R=6500 Дан, температура перед турбиной =1400°К., при степени сжатия =15. На основании статистических данных (по имеющимся в эксплуатации ТРДД), принимаем следующие коэффициенты потерь и КПД:

- Коэффициент сохранения полного давления во входном устройстве =0,97

- Коэффициент сохранения полного давления в камере сгорания =0,95

- Адиабатный КПД компрессора =0,86

- КПД турбины =0,9

- Коэффициент выделения тепла в камере сгорания =0,98

- Механический КПД компрессора =0,99

- Механический КПД турбины =0,99

- КПД реактивного сопла =0,94

- Коэффициент, учитывающий утечку воздуха через лабиринтные уплотнения и отбор его на охлаждение двигателя =0,97

- Коэффициент, учитывающий массу топлива =1.02

- Коэффициент восстановления тепла =1.03

1.2 Предварительный расчет ТРД двухвального

Предварительный расчет ТРД проводим для определения "исходных" , )

=1400°К и =1300°К, =9,11,13,15,17, где

- температура газа перед турбиной,

- степень повышения давления,

Свободная энергия в двигателе для сочетания =1400°К и =9

где:

- Средняя теплоемкость воздуха по Р=const в интервале температур -, в предварительном расчете принимаем

=0,275 ;

А - ;

к_г - средний показатель адиабаты расширения газа в интервале температур -, принимаем к_г=1,33

к - средний показатель адиабаты сжатия газа в интервале температур -, принимаем к=1,4

- степень повышения давления во входном устройстве двигателя без учета потерь

- температура наружного воздуха на Н=8000 м., по МСА =236°К

=34431

Удельная тяга двигателя:

Удельный расход топлива:

Для остальных сочетаний и , результаты предварительных расчетов приведены в таблице 1

Таблица 1

параметр	=1400°К	=1300°К
	9	11	13	15	17	9	11	13	15	17
Lсв	34431	34790	34745	34457	34014	29689	29735	29440	28945	28328
б	2,4	2,6	2,8	3,1	3,2	2,8	3,0	3,2	3,4	3,5
	56,09	56,52	56,46	56,12	55,60	65,24	65,29	64,92	64,29	63,49
CR	0,427	0,368	0,342	0,311	0,304	0,296	0,276	0,260	0,247	0,243

На основании полученных данных строим графики зависимости

R_уд.общ.=f(,) и С_R= f(,),

см рис. 1, после чего выбираем оптимальное сочетание ,, приняв их за "исходное"

Выбираем =1400°К, =15

1.3 Определение основных параметров по тракту двигателя

Термодинамический расчет двигателя. Согласно [1] принимаем:

С_а=130 м/с - осевая скорость по сеч. А-А;

С₁=185 м/с - осевая скорость по сеч. 1-1;

С₂=120 м/с - осевая скорость по сеч. 2-2;

С₃=200 м/с - осевая скорость по сеч. 3-3;

М₄=0,6 - число Маха в сеч. 4-4.

Характерные сечения двигателя приведены на рис.2

Сечение а-а

Температура заторможенного потока воздуха:

°К

Степень повышения давления воздуха от скоростного напора без учёта потерь во входном устройстве:

Полное давление воздуха:

,

где Р_Н - давление наружного воздуха

Статическая температура воздуха:

°

Статическое давление воздуха:

Удельный вес воздуха:

,

где R - газовая постоянная = 29,27

Сечение 1-1:

Температура заторможенного потока воздуха перед компрессором:

==266,2°К

Полное давление воздуха на входе в компрессор с учетом потерь во входном устройстве:

,

Статическая температура воздуха на входе в компрессор:

°К

Статическое давление воздуха на входе в компрессор:

Удельный вес воздуха на входе в компрессор:

Сечение 2-2:

Эффективная работа компрессора, отнесенная к 1 кг воздуха:

,

где к=1,389 выбираем по [1, приложения 6 и 7] по Т_ср= в компрессоре, взятой равной 420°К.

Статическая температура газов за компрессором:

°К

Проверка Т_ср=°К, Расхождение с предварительно взятой Т_ср составляет ~0,4%. Температура заторможенного потока воздуха за компрессором внутреннего контура:

°К

Полное давление воздуха за компрессором:

,

Статическое давление воздуха на входе в компрессор:

Удельный вес воздуха на входе в компрессор:

,

Сечение 2`-2`

Задаемся коэффициентом распределения адиабатной работы Z=0,5 [1], тогда

Температура заторможенного потока воздуха за компрессором низкого давления:

°К

Полное давление воздуха на выходе из компрессора НД:

Статическая температура воздуха на входе в компрессор:

°К

Статическое давление воздуха за компрессором НД:

Удельный вес воздуха на входе в компрессор:

,

Сечение 3-3:

Количество воздуха, теоретически необходимого для сгорания 1 кг топлива L₀ определяется по элементарному составу топлива. Для керосина L₀ ~14,7 кг/кг [1].

Расход топлива на 1 кг воздуха:

,

где =0,279 выбрано из [1 приложение 6 и 4]

коэффициент избытк...