Тема № 1. Основы теории авиационных турбовальных двигателей (ТВаД) (стр. 8 )

(33)

Удельная эффективная мощность характеризует степень совершенства рабочего процесса двигателя. Чем она больше, тем меньше требуется секундного расхода воздуха, протекающего через двигатель и, следовательно, меньше будут габариты и масса двигателя для получения заданной мощности. Удельная эффективная мощность зависит от температуры газа перед турбиной ТГ*, степени повышения давления воздуха в компрессоре pк*, коэффициентов полезного действия компрессора, турбины и коэффициента полноты сгорания в камере сгорания.

Для современных вертолетных ГТД величина Ne уд составляет

Удельная лобовая мощность двигателя (Nлоб) — это отношение эффективной мощности (Ne) к площади наибольшего поперечного сечения двигателя (Fmax):

(34)

При большой удельной лобовой мощности двигателя облегчается его компоновка на вертолете. Установка двигателя не приводят к значительному увеличению площади поперечного сечения вертолета, поэтому лобовое аэродинамическое сопротивление планера вертолета минимально. Кроме того, облегчается размещение на вертолете агрегатов трансмиссии, улучшается обзор из кабины экипажа, увеличивается полезный объем грузовой (пассажирской) кабины.

Удельная лобовая мощность современных вертолетных газотурбинных двигателей равна примерно 1400—8000 л. с./м2 (1025—5900) кВт/м2.

Удельный расход топлива (Се) является одним из важнейших параметров, характеризующих совершенство двигателя, и равен отношению часового расхода топлива (Gт. ч) к эффективной мощности (Ne) :

(35)

Удельный расход топлива характеризует экономичность двигателя, а следовательно, определяет дальность и продолжительность полета вертолета.

При проектировании и изготовлении вертолетных газотурбинных двигателей принимается и учитывается целый ряд конструктивных и эксплуатационных факторов, направленных на уменьшение удельного расхода топлива. Эти мероприятия направлены на снижение потерь энергии в проточной части двигателя и выбор оптимальных режимов работы двигателя в полете.

Удельный расход топлива современных вертолетных двигателей при их работе на крейсерском режиме составляет 220—400 г/кВт·ч.

Удельным расходом масла принято считать количество масла, используемого двигателем в течение 1 ч работы. Обычно это масло в виде паров уходит через систему суфлирования в атмосферу и частично через уплотнения проникает в проточную часть двигателя.

Для современных вертолетных газотурбинных двигателей обычно он не превышает 0,5 кг/ч.

Удельная масса двигателя (qдв) — это отношение массы «сухого» двигателя (со всеми агрегатами и трубопроводами необходимыми для его работы, но без масла и топлива) Gдв к развиваемой им эффективной: мощности Ne:

(36)

Удельная масса характеризует степень весового совершенства конструкции двигателя и зависит от параметров рабочего процесса и применяемых материалов.

Удельная масса современных вертолетных газотурбинных двигателей составляет 0,06—0,3 кг/кВт.

В таблице 2 приведены основные данные газотурбинных двигателей (ТВаД), применяемых на отечественных вертолетах.

Из анализа содержания таблицы 2 можно сделать вывод: чем больше расход воздуха через двигатель, степень повышения давления, температура газа перед турбиной, тем больше мощность двигателя, меньше удельный расход топлива.

Таблица 2

Основные данные вертолетных газотурбинных двигателей

4.  ВЫВОДЫ

Для увеличения мощности турбовального двигателя со свободной турбиной (ТВаД) необходимо:

1.  Увеличить расход воздуха (Gв), проходящего через двигатель.

При увеличении расхода воздуха возрастает сила, с которой газы воздействуют на лопатки свободной турбины и, следовательно, мощность двигателя (см. п.2.8).

Для увеличения расхода воздуха необходимо увеличивать поперечные размеры двигателя и частоту вращения роторов турбокомпрессора и свободной турбины.

2.  Увеличить степень повышения давления воздуха в компрессоре двигателя (pК*).

С ростом pК* происходит увеличение мощности двигателя. Это объясняется увеличением силы давления газа на лопатки свободной турбины, как следствие, возрастает момент на валу турбины и ее мощность (см. п.3.4).

Рост pК* может быть достигнут увеличением частоты вращения ротора турбокомпрессора и повышением КПД компрессора.

3. Увеличить температуру газа перед турбиной (Т г*).

Чем больше Т г* тем больше мощность двигателя. Это объясняется тем, что с ростом температуры газа происходит увеличение его объема, значит, для его прохождения необходимо увеличивать площадь проточной части турбины двигателя, следовательно, возрастает высота лопаток турбины и действующая на них сила от давления газа (см. п.3.4).

Для обеспечения роста Т г* в конструкции турбин должны быть реализованы специальные мероприятия по охлаждению деталей турбин.

5.  ЛИТЕРАТУРА

1.Теория авиационных двигателей. Под ред. Кудринского . Воениздат 1983г.

2. Богданов турбовинтовой двигатель ТВ2-117. Москва. Транспорт 1979г.

3. Ю и др. Теория авиационных двигателей. Часть 1. Москва. Воениздат 1969г.

4. и др. Теория авиационных двигателей. Часть 2. Москва. Воениздат 1968г.

5. Кеба эксплуатация вертолетных газотурбинных двигателей. М. Транспорт 1976г.

6. и др. Теория и расчет авиационных лопаточных машин. Самара 2003г.

7. Авиация. Энциклопедия. Москва 1994г.

Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах: 1 2 3 4 5 6 7 8