Конструкция, принцип работы и особенности производства СПВРД и ТРД. Изучение принципа работы турбореактивного двигателя (ТРД), страница 2

Воспламенение горючей смеси производится электрической свечой – запальным устройством. В дальнейшем, горение в камере сгорания поддерживается за счет передачи тепла из зоны горения свежим порциям горючей смеси. Для того чтобы процесс горения протекал непрерывно и надежно, в камере сгорания установлены специальные устройства – стабилизаторы пламени. Выделяющееся при горении тепло идет на разогрев газов – продуктов сгорании – и не участвуют в горении части воздуха. Температура газов возрастает примерно до . Таким образом, запас химической энергии, содержащийся в смеси горючего с кислородом воздуха, переходит в тепловую энергию смеси газов – продуктов сгорания – с несгорающей частью воздуха (так как воздуха идет через двигатель значительно больше, чем необходимо для горения). Непосредственно за камерой сгорания располагается сопло двигателя. В сопле происходит преобразования тепловой энергии газов в кинетическую энергию струи. При этом скорость газов массы рабочего тела происходит именно на этом участке двигателя, причем в сужающейся части происходит увеличение скорости газов до звуковой, а в расширяющейся части до сверхзвуковой.

ПВРД может создавать тягу только тогда, когда скоростной напор воздуха достаточен для создания необходимого давления в диффузоре. При малой скорости полета давление оказывается невысоким и тяга двигателей будет мала. Эффективность ПВРД на сверхзвуковых скоростях резко возрастает. Наиболее целесообразное применение ПВРД при скоростях полета в 2-3 раза больше скорости звука.

Существенным недостатком ПВРД является невозможность его работы на месте, так как при этом отсутствует скоростной напор воздуха. Для его работы ПВРД применяют специальные разгонные средства. ПВРД отличаются простотой устройства, малой массой и наиболее высокой экономичностью среди всех других типов двигателей при скоростях полета в 3-12 раз больше скорости звука. Но они должны применяться в сочетании с другими разгонными средствами или с другими двигателями, более эффективными на других скоростях полета.

4. Турбореактивные двигатели (ТРД)

ТРД относится к числу компрессорных воздушно-реактивных двигателей (ВРД), В таких двигателях сжатие воздуха, поступающего в двигатель, осуществляется главным образом в устройствах, называемых компрессорами. В отличие от ПВРД, компрессорные ВРД развивают тягу на месте, и в области малых скоростей обладают высокими характеристиками. Конструкция ТРД показана на рис.2.

Основными элементами ТРД являются: входное устройство, (диффузор), компрессор, камера сгорания, газовая турбина, реактивное сопло (выходное устройство). Принцип работы ТРД заключается в следующем. Воздух, поступающий в полете в двигатель, сжимается во входном устройстве и компрессоре. Но в отличие от ПВРД сжатие воздуха за счет торможения набегающего потока во входном устройстве ТРД играет второстепенную роль. В основном сжатие воздуха производит компрессор. Затем сжатый воздух подается в камеру сгорания, откуда продукты сгорания, проходя через турбину, приводящую в движение компрессор, поступают в реактивное сопло, где скорость газов значительно увеличивается и становится на выходе из сопла больше скорости воздуха, поступающего в двигатель. В результате увеличения скорости потока возникает реактивная тяга.

Рис. 2. Конструктивная схема ТРД.

Давление во входном устройстве увеличивается за счет динамического сжатия (торможения потока). Дальнейшее сжатие происходит в компрессоре. В камере сгорания давление газа несколько уменьшается вследствие потерь (трение и т.д.). В газовой турбине происходит расширение газа с понижением давления. Дальнейшее понижение давления происходит в реактивном сопле. Повышение температуры во входном устройстве и компрессоре обусловлено сжатием воздуха. В камере сгорания вследствие сгорания топлива, температура достигает максимальной величины. В газовой турбине и реактивном сопле температура газа уменьшается вследствие расширения газа. На участке сжатия скорость воздуха уменьшается (торможение потока), из-за этого его кинетическая энергия переходит в потенциальную энергию давления. В камере сгорания из-за повышения температуры при горении происходит увеличение скорости газа. В реактивном сопле происходит преобразование потенциальной энергии в кинетическую энергию, в связи с чем скорость увеличивается и имеет наибольшее значение.