Теория авиационных двигателей. Теория авиационных двигателей

1.

Теория авиационных
двигателей
Газовая турбина (ГТ)

• Газовая турбина (ГТ) предназначена для преобразования
энергии (энтальпии i) сжатого в компрессоре и подогретого
в камере сгорания газа в работу, используемую для
вращения ротора компрессора, тянущего или несущего
винта (если он есть), а также агрегатов, обеспечивающих
работу двигателя и летательного аппарата.
Требования предъявляемые к ГТ:
- высокий КПД;
- минимально возможные масса и габариты при данных
параметрах;
- надежность в работе.

3.

В авиационных ГТД применяются одно-и многоступенчатые
осевые турбины, течение газа в которых (аналогично осевому
компрессору). При этом, как и многоступенчатый компрессор,
многоступенчатая турбина может быть разделена на несколько
групп ступеней (каскадов), расположенных на соосных валах.
Турбина, которая вращает только тянущий или несущий винт,
называется свободной турбиной.
Процесс расширения газа в
многоступенчатой турбине
ГТД состоит из ряда
последовательно
протекающих процессов
расширения в отдельных
ступенях.

4.

Ступень газовой турбины состоит
из неподвижного соплового
аппарата (СА) и расположенного за
ним вращающегося рабочего
колеса (РК)
В отличие от компрессора
межлопаточные каналы турбины
имеют суживающиеся (конфузорные)
каналы,
давление р и температура Т
уменьшаются,
в скорость потока увеличивается.
Ротор: диск РК, РЛ, вал.
Статор: СА и корпус.

5.

Ступени турбины принято разделять
на активные и реактивные.
В рабочем колесе активной ступени турбины
относительная скорость w практически остается
(по модулю) постоянной (так как давление газа
перед РК и за одинаково, расширения в
относительном движении не происходит).
В реактивной ступени давление газа в рабочем
колесе падает и, соответственно, относительная
скорость газа растет (w2 < w1), так как
межлопаточные каналы РК суживающиеся.
Турбина со ступенями давления, в ней
давление уменьшается постепенно от первой
до последней ступени.
Турбина со ступенями скорости, расширение
происходит в первой ступени а в последующих
ступенях используется полученная при
расширении кинетическая энергия.
Активная ГТ
СА
РК
Реактивная ГТ
СА
РК

6.

Принцип работы газовой турбины
СА (1) решает две задачи: преобразует
потенциальную энергию газа (энтальпию) в
кинетическую и изменяет направление газа
перед входом на РЛ. Каналы СА спрофилированы
(сужающиеся) так, чтобы обеспечить расширение
газа и тем самым увеличить скорость потока.
При обтекании лопаток РК (2) давление на
корытце профиля выше, чем на спинке. Поэтому
на каждой лопатке РК возникает
аэродинамическая сила Р. Окружная
составляющая этой силы Рu создает крутящий
момент на валу турбины, а осевая составляющая
Ра воспринимается опорным подшипником
ротора турбины.
Таким образом в РК происходит преобразование
кинетической энергии в механическую работу на
валу, а так же возможно расширение газа в
относительном движении, что приводит к
приросту относительной скорости в РК.
https://www.infoks.ru/index.php/o-gazovoj-promyshlennosti/gazovaya-promyshlennost/video/115-novyj-gazoturbinnyjdvigatel-general-electric-s
2
1

7.

Работа расширения газа в турбине
р
1
2
В идеальной турбине, где нет
гидравлических потерь и теплообмена.
Газ расширяясь, совершает работу,
определяемую как изменение
энтальпии газа за вычетом приращения
кинетической энергии.
В реальной турбине на преодоление
гидравлических потерьзатрачивается
энергия газа, которая в конечном счете
превращается в тепло и воспринимается
газом, поэтому процесс расширения в
реальной ГТ протекает по политропе с
V подводом тепла.

Теория авиационных двигателей. Теория авиационных двигателей

1.

2.

3.

4.

5.

6.

7.

8.

9.

10.

11.

12.