Геометрические размеры проточной части

М. Н. Галкин, К. А. Малиновский

ГАЗОДИНАМИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ТУРБОРЕАКТИВНОГО ДВИГАТЕЛЯ

Методические указания к курсовому проектированию

При выполнении курсового проекта ТРД по данным энер­гетического расчета делается общий газодинамический расчет двигателя, при котором определяются: форма и размеры его проточной части, кинематика потока, число ступеней компрессора и турбины, размеры, количество и шаг лопаток рабочего колеса и спрямляющего аппарата первой и последней ступеней компрессора и рабочего колеса первой ступени турбины, частота вращения ротора турбокомпрессора.

Как и в случае энергетического расчета, рекомендованные в данном пособии методы и тематика расчетов преследуют цель лишь познакомить обучающихся с принципиальными соотношениями и связями, которые только в первом приближении определяют параметры газового потока и основные геометрические размеры проточной части двигателя. Ряд расче­тов, обязательных при более детальной разработке конструкции основных узлов ТРД, сознательно опускается. Так, например, расчет компрессора и турбины ведется по среднему диаметру, не рассматривается изменение параметров потока по высоте лопаток, ориентировочно определяются только основные размеры камеры сгорания без ее газодинамического расчета, Форма и размеры проточной части двигателя выбираются из условия работы двигателя только на расчетном режиме, Исключены вариантные расчеты, которые необходимы при более детальном проектировании двигателя.

ПРОТОЧНАЯ ЧАСТЬ ДВИГАТЕЛЯ

Термодинамические параметры газа

При энергетическом расчете в характерных сечениях двигателя В, К, Г, Т и С (рис. 1)* определяются температура Т* и давления З* заторможенного потока газа, которые из-за высокой скорости с движения газа в этих сечениях существенно отличаются от термодинамических параметров: температуры Т и давления . Как известно,

( 1 )

и

; ( 2 )

где k – показатель адиабаты для газа;

- теплоемкость газа при постоянном давлении.

При этом, согласно уравнения состояния, плотность газа

; ( 3 )

где R – газовая постоянная.

Геометрические размеры проточной части

При движении газа вдоль двигателя (рис. 1) существенно изменяется площадь поперечного сечения проточной части, которая, согласно уравнению расхода,

; ( 4 )

где G – массовый расход газа через рассматриваемое сечение двигателя, величина которого известна из энергетического расчета;

- осевая составляющая скорости в рассматриваемом сечении двигателя, которая как и , находится при газодинамическом расчете.

Проточная часть двигателя имеет в поперечном сечении форму кругового кольца, у которого наружный диаметр , внутренний - , средний - , и толщина . При этом

и ( 5 )

Если заданным является наружный диаметр , то

( 6 )

если – внутренний , то

( 7 )

и если – средний , то

и ( 8 )

Во многих случаях при проектировании элементов двигателя задается относительный внутренний диаметр

( 9 )

тогда

( 10 )

и

( 11 )

ОСЕВОЙ КОМПРЕССОР