opracowanie-tso.pdf

(7568 KB) Pobierz
1. Główne zespoły jednoprzepływowego turbinowego silnika odrzutowego i jego
działanie.
Wlot powietrza
– stanowi początkową część kanału przepływowego Może być integralną
częścią konstrukcji silnika lub stanowić ́ część ́ płatowca.
̨
Zadaniem wlotu jest:
a) wprowadzenie powietrza do kanału przepływowego silnika z możliwie małymi
stratami energii kinetycznej
b) zapewnienie możliwie jednorodnego pola parametrów strumienia na wlocie do
sprężarki;
c) wstępne podwyższenie ciśnienia powietrza w wyniku wyhamowania strumienia od
prędkości cH do c1.
Sprężarka
– Sprężarka to podstawowy zespół silnika turbinowego, którego zadaniem jest
dostarczenie do komory spalania sprężonego powietrza. W zależności od typu zastosowanej
sprężarki, zakresu pracy silnika i warunków lotu, ciśnienie strumienia za sprężarką jest od kilku
do kilkudziesięciu razy większe niż przed sprężarką. Odpowiedni wzrost ciśnienia warunkuje
poprawną i efektywną pracę komory spalania. Wraz ze wzrostem prędkości lotu maleje udział
sprężarki w procesie sprężania strumienia powietrza w kanale przepływowym TSO, a zwiększa
się udział wlotu powietrza.
Komora spalania
– W ks zachodzą wszystkie procesy związane z przekształceniem energii
chemicznej, zawartej w doprowadzanym do komory paliwie, w energię cieplną, która
przejmowana jest przez przepływający przez nią strumień powietrza w celu zwiększenia jego
energii (spaliny).
Zadaniem komory spalania jest:
a) zamiana energii chemicznej zawartej w paliwie na entalpię powstających w KS spalin;
b) produkowanie czynnika roboczego (spalin) na potrzeby turbiny i dyszy wylotowej
c) zmiana zakresu pracy silnika zgodnie z wolą pilota lub wymuszeniami układu
automatycznej regulacji;
d) udział konstrukcji komory spalania (osłony KS pierścieniowych, rurowo –
pierścieniowych) w tworzeniu szkieletu nośnego silnika.
Turbina
– Turbina gazowa jest maszyną przepływową zamieniającą energię potencjalną
czynnika roboczego na pracę mechaniczną odbieraną na wale. Służy do napędu sprężarki. W
turbinowych silnikach śmigłowych lub śmigłowcowych (TSŚ) - także do napędu śmigła lub
wirnika nośnego i śmigła ogonowego. We wszystkich silnikach turbinowych niewielka część
mocy turbiny (1÷2%) przeznaczona jest ponadto do napędu agregatów zabezpieczających
pracę silnika i systemów płatowcowych (pompy paliwowe, olejowe, hydrauliczne, prądnice,
itp.).
Układ wylotowy – Dzięki odpowiedniemu ukształtowaniu kanału przepływowego, zamienia
entalpię statyczną strumienia spalin (energię wewnętrzną i potencjalną) w energię kinetyczną
w celu uzyskania możliwie jak największej prędkości wypływu strumienia z silnika.
Zadaniem układu wylotowego jest:
a) przekształcanie entalpii spalin na wylocie z turbiny w energię kinetyczną strumienia
b) wyprowadzanie spalin poza elementy płatowca z możliwie małymi stratami i przy
pełnym zabezpieczeniu konstrukcji przed działaniem wysokiej temperatury i
chemicznego oddziaływania spalin
c) regulowanie spadku ciśnienia na turbinie metodą zmiany pola przekroju dyszy (jeśli
taka regulacja jest możliwa)
d) sprężanie strumienia wylotowego do ciśnienia otoczenia, gdy p4<pH (niektóreTSŚ)
2. Ciąg silnika i parametry jednostkowe.
Siła wytwarzana przez zespół napędowy na skutek przyspieszenia strumienia gaz. Siła ciągu
powstaje w wyniku wzajemnego oddziaływania ścian kanału przepływowego silnika i
strumienia.
Ciąg wewnętrzny silnika K
– całkowity ciąg wytwarzany przez silnik, związany tylko z
procesami wewnętrznymi silnika.
Ciąg efektywny silnika K
e
– cześć ́ ciągu wewnętrznego, wykorzystywana do pokonania oporu
czołowego i bezwładności samolotu – czyli do zapewnienia ruchu i przyspieszenia samolotu.
!
m
¢
– masowe natężenie przepływu (strumień masy) spalin
c
5
– prędkość wypływu strumienia z dyszy wylotowej
V – prędkość lotu
!
m
– masowe natężenie przepływu (strumień masy) powietrza
A
5
– pole przekroju na wylocie z dyszy silnika
p
5
– ciśnienie strumienia w przekroju wylotowym dyszy
p
H
– ciśnienie otoczenia
C
s
– sekundowe zużycie paliwa
t
– względne zużycie paliwa;
t=
0,017-0,023
Zakładając że:
!
!
m
¢
=
m
!
K
=
m
×
(
c
5
-
c
H
)
+
A
5
×
(
p
5
-
p
H
)
p
5=
p
H,
co oznacza zupełne rozprężanie strumienia w dyszy do ciśnienia atmosferycznego,
zależność przyjmie postać:
!
K
=
m
×
(
c
5
-
c
H
)
Przy pracy silnika w warunkach statycznych (V = c
H
=0) i przy zupełnym rozprężaniu strumienia
do ciśnienia otoczenia, ciąg silnika można wyrazić wzorem:
!
K
=
m
×
c
5
Parametry jednostkowe:
a) Ciąg jednostkowy – wartość tego parametru określa przyrost prędkości strumienia w
kanale przepływowym silnika
Przy warunku p
5
= p
H:
k
j
= 60-100 daN/(kg/s) – dla silników jednoprzepływowych;
k
j
> 100 daN/(kg/s) – dla silników jednoprzepływowych z dopalaniem
k
j
= 20-50 daN/(kg/s) – dla silników dwuprzepływowych;
b) Jednostkowe zużycie paliwa – określa ekonomiczność silnika i jest podstawą obliczeń
długotrwałości i zasięgu.
Dla silników odrzutowych można wykorzystać zależność:
!
q
0
m
=
C
s
W
u
oraz
C
=
3600
×
C
s
q
0
– teoretyczna ilość ciepła doprowadzona w komorze spalania do 1 kg;
!
m
– masowe natężenie przepływu;
C
s
– sekundowe zużycie paliwa;
W
u
– wartość opałowa paliwa,
3600
×
q
0
c
j
=
W
u
×
k
j
Wartości jednostkowego zużycia paliwa we współczesnych silnikach turbinowych:
c
j
= 0,75-0,9 kg/daNh – dla silników jednoprzepływowych;
c
j
= 0,25-0,6 kg/daNh – dla silników dwuprzepływowych;
c
j
= 0,22-0,35 kg/daNh – dla silników śmigłowych;
c) Masa jednostkowa – parametr ten jest wskaźnikiem masowym, ma on wpływ na zasięg
i udźwig oraz pośrednio określa zaawansowanie technologiczne silnika
m
j
= 0,20-0,30 kg/daN – dla silników jednoprzepływowych;
m
j
= 0,15-0,25 kg/daN – dla silników dwuprzepływowych;
m
j
= 0,18-0,22 kg/daN – dla silników śmigłowych i śmigłowcowych dwuwirnikowych
3. Obieg porównawczy i rzeczywisty TSO.
H-1:
1-2:
2-3:
3-4:
4-5:
5-H:
porównawczy
izentropowe sprężanie powietrza we wlocie
izentropowe sprężanie powietrza w sprężarce
izobaryczne spalanie mieszanki paliwowo-powietrznej
izentropowa ekspansja spalin w turbinie
izentropowa ekspancja spalin w dyszy
umowna przemiana zamykająca obieg
rzeczywisty
adiabatyczne sprężanie
politropowe sprężanie
spalanie mieszanki
politropowe rozprężanie
adiabatyczne rozprężanie
umowna przemiana
4. Praca wewnętrzna i praca użyteczna obiegu TSO.
Nadwyżka pracy wykonanej przez strumień́ w procesie rozprężania l
pr
nad pracą
doprowadzoną do strumienia w procesie sprężania l
ps
stanowi wewnętrzną pracę obiegu
silnika l
i
. Praca wewnętrzna obiegu rzeczywistego TSO jest sumą energii kinetycznej strumienia
przepływającego przez silnik oraz prac na pokonanie oporów tarcia w tym przepływie.
Część pracy wewnętrznej obiegu, zużytkowanej jedynie na przyrost energii kinetycznej,
nazywamy pracą użyteczną obiegu:
Podstawiając zależności na prace izentropowego sprężania i rozprężania do wzoru na pracę
użyteczną oraz oznaczając:
otrzymuje się końcową zależność dla pracy obiegu w postaci:

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika:

Zgłoś jeśli naruszono regulamin