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

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

Кафедра «Двигатели летательных аппаратов теплотехника»

ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ

Принцип работы, конструкция и особенности

производства СПВРД, ТРД, ТВД, ТРДД

Москва 2005

УДК 669.18

ББК 34.3

В 43

Авторы: , ,

В 43

Принцип работы, конструкция и особенности производства СПВРД, ТРД, ТВД, ТРДД/   , , . –  М.: Издательство  «МАТИ», 2005, 38 с., ил. 12., табл. 2.

ISBN 5-93271-101-9

Рассмотрены принципы работы, конструкция и особенности производства СПВРД, ТРД, ТВД, ТРДД. Представлены типовые схемы данных авиационных двигателей. Для учащихся высших учебных заведений, обучающихся по направлению «Авиа- и ракетостроение».

УДК 669.18

ББК 34.3

ISBN  5 – 93271 – 101 - 9                          ©  «МАТИ» - Российский Государственный

                                                                                    технологический университет

                                                                                          им. К. Э. Циолковского

КОНСТРУКЦИЯ, ПРИНЦИП РАБОТЫ И ОСОБЕННОСТИ ПРОИЗВОДСТВА СПВРД И ТРД

1. Цель работы

1.  Изучение принципа работы и конструктивной схемы прямоточного воздушного-реактивного двигателя (ПВРД).

2.  Изучение принципа работы турбореактивного двигателя (ТРД).

3.  Изучение конструктивной схемы образца турбореактивного двигателя.

4.  Ознакомление с особенностями производства основных деталей турбореактивного двигателя.

2. Общие сведения из теории

Из второго закона Ньютона известно, что сила тягового импульса зависит от количества и скорости отбрасывания массы. На основании этого закона сила тяги любого воздушно-реактивного двигателя может быть определена по формуле:

, где  - импульс силы, а  - приращение количества движения массы воздуха, полученное во внутреннем тракте двигателя.

Или

, где  - сила тяги двигателя;  - массовый расход воздуха через двигатель;  - приращение скорости, сообщенное воздуху внутри двигателя.

Итак, из двигателя через выходное  устройство должен вытекать воздух с большей скоростью. Очевидно, что для этого давление воздуха внутри двигателя должно быть больше чем, в окружающей атмосфере. Для повышения давлении воздуха его необходимо сжать. В ВРД это можно осуществить двояко: как за счет торможения входящего в двигатель потока в специальных каналах – диффузорах (и тогда кинетическая энергия скорости воздуха переходит в потенциальную энергию его давления), так и в специальных машинах, называемых компрессорами. В зависимости от этого различают безкомпрессорные и компрессорные ВРД. Наиболее характерными представителями первых являются прямоточные воздушно-реактивные двигатели (ПВРД), вторых – турбореактивные двигатели (ТРД). Воздух является окислителем для сжигания горючего в камере сгорания ВРД. В качестве горючего используются специальные сорта керосина.

3. Прямоточные воздушно-реактивные двигатели

Этот двигатель наиболее простой по схеме устройства среди других ВРД. Основными элементами двигателя является входной диффузор, камера сгорания и выходное сопло. Во время полета воздух поступает в двигатель через входной диффузорный канал. В канале диффузора происходит сжатие воздуха за счет торможения попадающего в двигатель потока с одновременным ростом давления. А торможение потока обусловлено соответствующим изменением площади проходных сечений диффузора. Диффузор дозвукового ПВРД представляет собой расширяющийся по направлению движения потока канал. У сверхзвукового ПВРД (СПВРД) (рис. 1) на входе помещается сверхзвуковой входной диффузор. Он предназначен для преобразования сверхзвукового потока в звуковой. Для этого на входе в двигатель помещается конусное тело со специально рассчитанным профилем. Оно образует с внутренней поверхностью диффузора канал кольцевого сечения, который сначала сужается, а потом расширяется. В сужающейся части канала происходит замедление сверхзвукового потока до скорости звука при росте давления и температуры. Затем в расширяющейся части замедление продолжается, но уже в дозвуковом потоке.

Рис. 1. Конструктивная  схема СПВРД и изменение параметров воздуха по его тракту.

Камера сгорания ВРД служит для сжигания горючего, то есть для преобразования его химической энергии в тепловую энергию продуктов сгорания. Для того чтобы обеспечить наиболее полное сгорание горючего в камере, необходимо тщательно распылить его в потоке воздуха и создать однородную горючую смесь. В камере сгорания происходят следующие процессы: подача горючего в камеру сгорания, дробление струи горючего на мелкие капли, испарение капель в потоке воздуха, перемещение паров горючего с воздухом, воспламенение топливно-воздушной смеси и ее горение в течение всей работы двигателя. Распыление жидкого горючего происходит при помощи специальных форсунок. После подачи горючего в камеру сгорания через форсунки происходит распад струи и образование капель – процесс распыления. Летящие капли образуют область распыления (факел) с некоторым углом конуса.