Межотраслевая Интернет-система поиска и синтеза физических принципов действия преобразователей энергии

Стартовая страница

О системе

Технические требования

Синтез

Обучающий модуль

Справка по системе

Контакты
Искать:
  Расширенный   Формализованый   По связи разделов
 А Б В Г Д Е Ж З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Ы Э Ю Я 
Общий каталог эффектов

ТРД с осевым компрессором
Турбореактивный двигатель с осевым компрессором

Описание

В турбореактивном двигателе (ТРД, англоязычный термин — turbojet engine) сжатие рабочего тела на входе в камеру сгорания и высокое значение расхода воздуха через двигатель достигается за счёт совместного действия встречного потока воздуха и компрессора, размещённого в тракте ТРД сразу после входного устройства, перед камерой сгорания. Компрессор приводится в движение турбиной, смонтированной на одном валу с ним, и работающей на том же рабочем теле, нагретом в камере сгорания, из которого образуется реактивная струя. Во входном устройстве осуществляется рост статического давления воздуха за счет торможения воздушного потока. В компрессоре осуществляется рост полного давления воздуха за счет совершаемой компрессором механической работы.
Осевой компрессор состоит из чередующихся подвижных лопаточных решёток ротора, состоящих из лопаток закреплённых на валу и именуемых рабочими колесами, и неподвижных лопаточных решёток статора и именуемых спрямляющими аппаратами. Совокупность, состоящая из одного рабочего колеса и одного спрямляющего аппарата именуется ступенью. Число ступеней может доходить до 15—20. Перед первым рядом рабочих лопаток на корпусе укреплены неподвижные лопатки направляющего аппарата. При работе осевого компрессора вращающиеся рабочие лопатки оказывают на находящиеся между ними частицы газа силовое воздействие, заставляя их сжиматься, а также перемещаться параллельно оси компрессора (откуда его название) и вращаться. Между спрямляющими лопатками происходит дополнительное повышение давления за счёт уменьшения скорости газа.
Треугольники скоростей рабочего колеса иллюстрирующие сложное движение частиц воздуха. Видна диффузорность межлопаточного канала.
Рис.1
КПД осевого компрессора выше, чем у центробежного, и может достигать 85 – 90%. В то же время осевые компрессоры обладают большой производительностью, малыми радиальными размерами и массой. Эти преимущества осевых компрессоров обусловили их широкое применение в газотурбинных установках, и, в частности, в турбореактивных двигателях.
 

 

 

Ключевые слова

 

Области техники и экономики

 

Применение эффекта

Частота вращения роторов современных компрессоров достигает десятков тысяч оборотов в минуту. Переносная скорость частицы воздуха в РК (U) зависит от радиуса вращения этой частицы относительно продольной оси двигателя. При достаточно длинном пере лопатки переносная скорость вырастает настолько, что абсолютная скорость движения частицы воздуха становится сверхзвуковой. В данной ситуации компрессор именуют сверхзвуковым, или же ступень компрессора именуют свехзвуковой, если такая ситуация возникает в определенной ступени компрессора.
Достаточно высокая степень газодинамической инертности лопастных компрессоров является причиной того, что комперссор достаточно медленно набирает обороты, обладает низкой приемистостью. Лопастные компрессоры, как правило, приводятся в движение турбинами, которые, в свою очередь весьма долго снижают свои обороты, таким образом, смена режимов работы таких турбо-компрессоров занимает достаточно длительный промежуток времени. Решением данной проблемы стало разделение компрессоров на каскады. Часть ступеней компрессора стали крепить на одном валу, часть - на другом, каждую из частей, в этом случаи, приводит в движение своя турбина. Данное решение как улучшило работу компрессоров на переходных режимах, так и повысило их газодинамическую устойчитвость. Другим средством повышения газодинамической устойчивости осевых компрессоров стало применение поворачивающихся направляющих аппаратов, для изменния угла входа потока в рабочее колесо, в зависимости от режима работы двигателя.

 

Реализации эффекта

Як-15 – первый (наряду с МиГ-9) истребитель с ТРД, выпущенный уже весной 1946 г. Двигатель первоначально РД-10 (тяга 900 кгс). В формировании схемы самолета был применен очень остроумный прием с целью создать в кратчайший срок такой самолет и в то же время дать возможность быстро освоить его в массовом применении, преодолеть непривычку летчиков к этому новому виду техники.
Як-15
Рис.1
За основу был взят истребитель Як-3 и в нем поршневой двигатель ВК заменен ТРД осевого типа, установленным также в НЧФ, но под крылом и кабиной, с выходом реактивного сопла под хвост фюзеляжа (реданная схема). Кабина по габаритам и оборудованию была сохранена, летчик чувствовал себя в ней привычно, переучивание было легким. Сохранена была конструкция каркаса фюзеляжа, конструкция крыла (но с передним лонжероном, изогнутым аркой в обход двигателя), оперения и шасси с хвостовым колесом (в нем резина заменена стальным ободом из-за нагрева газами). Обшивка фюзеляжа сделана дюралюминиевой, а низ его за двигателем был защищен листом из жароупорной стали также от нагрева газами. Площадь крыла – 14,85 м2, взлетная масса 2634–2742 кг. Вооружение – две пушки 23 мм (60 снарядов).
Первый полет был выполнен 24 апреля 1946 г. (летчик М.И. Иванов, ведущий инженер Е.Г. Адлер) в один день с МиГ-9. 18 августа Як-15 был показан на параде в Тушино, а 5 октября уже летал первый серийный экземпляр. Испытания были закончены в мае 1947 г.
Самолет Як-15 получился удачным, скорость достигала 805 км/ч (получена 23 мая 1946 г.), т.е. прирост по сравнению с серийным Як-3 85 км/ч, время виража – 26 с. Як-15 – первый реактивный истребитель, поступивший на вооружение в СССР. Было выпушено 280 серийных машин.

 

Литература

1. Стечкин Б. С. Избранные труды. Теория тепловых двигателей. — М.: Наука, 1977. — 410 с.

2. Казанджан П. К., Алексеев Л. П., Говоров А. Н., Коновалов Н. Е., Ю. Н. Нечаев, Павленко В. Ф., Федоров Р. М. Теория реактивных двигателей. М. Воениздат. 1955

Формализованное описание Показать

Стартовая страница  О системе  Технические требования  Синтез  Обучающий модуль  Справка по системе  Контакты 
Copyright © 2008 РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина