Энергетические установки ЛА

1.

RV
Nе
N e в RV
RПД
Nе
в
V
V
RПД
Nе
в
V
V 2
Χ cх
Fм
2
V
Rпотр
V 2
Χ cх
Fм
2

2.

М г cc М вV
М г М в M т М отб
Мв
cc
V
М г М в , cc V ,
М г сс M вV
R М г cc М вV М в (cc V )
( pc pн )

3.

R М г сс М вV М в сс V
Rэф R X вн
X вн
V 0
Rmax М г сс
V
cc2 2
V
V cc
cc2 2
Lтяг
V
V cc
V
Rэф R X вн

4.

5.

н-н - невозмущенный воздушный поток;
н-вх - предварительное сжатие (торможение) воздушного
потока в расширяющемся канале ВЗ;
вх-к - основное сжатие воздуха за счет подвода к нему механической
работы от вращающихся рабочих лопаток компрессора;
к-г - подвод тепла к рабочему телу за счет сжигания
в воздухе горючего;
г-т - расширение газа в ГТ, и превращение
части энтальпии в крутящий момент
на валу для привода компрессора;
т-с - расширение газа в сопловом канале
РС, и превращение части энтальпии
в кинетическую энергию истекающей
струи газа (создание реактивной тяги)

6.

R ( M г cc M вV ) Fc ( pc pн );
Fc
рc рн
Rуд R / М в (cc V )
Mв
рc рн
Rуд cc V ;
pc pн , V 0
Rуд cc
cR M т / R
Количество кг. топлива, расходуемого в ТРД
для создания 1 Н тяги в течение часа.

7.

8.

Ракетные двигатели – это реактивные двигатели,
использующие только вещества - источники энергии,
находящиеся на перемещающемся аппарате.
Воздушно-реактивные двигатели – это реактивные
двигатели, в которых атмосферный воздух применяется
как основное рабочее тело в термодинамическом цикле,
а кислород, находящийся в воздухе – как окислитель
горючего.

9.

Бескомпрессорные:
- прямоточные воздушно-реактивные двигатели (ПВРД);
- пульсирующие воздушно-реактивные двигатели (ПуВРД);
Компрессорные:
- турбореактивные двигатели (ТРД);
- турбореактивные двигатели с форсажной камерой
(ТРДФ);
- турбореактивные двухконтурные двигатели (ТРДД);
- турбореактивные двухконтурные двигатели
с форсажной камерой(ТРДДФ);
- турбовинтовые двигатели (ТВД);
- турбовальные двигатели (ТВаД).

10.

11.

Превращение теплоты в работу возможно только
при отводе части теплоты в среду с более низкой
температурой. Эта теплота полезно не используется
и является неизбежной потерей в соответствии со
вторым законом термодинамики.
В реальных ТМ отвод тепла в «холодильник»
осуществляется в атмосферу и, чем выше температура
газа на выходе из ТМ по сравнению с температурой
окружающей среды, тем больше потери тепла.

12.

н-вх – сжатие в ВЗ;
вх-к – сжатие в ОК;
к-г – подвод тепла в КС;
г-т – расширение в ГТ;
т-с – расширение в РС;
с-н – отвод тепла
в «холодильник».
Lц Lр Lс
t
Q1 cp (Tг Tк ) ;
Q2 cp (Tc Tн )
Lц Q1 Q2
Lц Q1 Q2
Q
1 2
Q1
Q1
Q1

13.

R М в сс V
cc
R
Т г Т т LРС
cc
Т г.max 1700 K
Т ПС 2400 K
Т ПС Т г Т т LРС
Т т 2000 K
Т г 1700 K

14.

сс.ф
сс
R
Т т.ф
Т т
cc.ф сс
Т т.ф
Т т

15.

R М в сс V
cc
Lц
При к рк рт РС рт рн LРС
Т г
к
cc
R
к
N ст
n nр
N ст 8...10
Н
K у
к
V
cR

16.

В двухвальном ТРД вал ротора состоит из двух валов,
расположенных соосно один внутри другого, следовательно, ОК и ГТ делятся на две механически не связанные части (РНД и РВД).
При отклонении условий полета или режима работы ТРД от
расчетных значений, роторы начинают вращаться с разными
частотами и рассогласование автоматически устраняется
(саморегулирование ТРД). S nРВД nРНД - скольжение роторов

17.

Главное преимущество ТРДД перед ТРД – экономичность (↓сR)
В ТРДД со смешением потоков (ТРДДсм) воздух из внешнего
контура смешивается с газами внутреннего контура в камере
смешения (КСм) за ГТ и разгоняется в общем РС.
Возможен раздельный выход потоков из контуров через РС.
М в М в.1 М в.2
т
М в2
0,2...12
М в1

18.

Двухвальная схема оптимально сочетает газодинамические
преимущества и надежность конструкции.
m 4
Схема со смешением потоков позволяет снизить массу двигателя,
облегчает компоновку ТРДД внутри фюзеляжа и упрощает
конструкцию реверсивного устройства (РУ). Однако при этом, за счет
камеры смешения, увеличивается длина двигателя.
m

19.

У ТВаД, в отличие от ТРД, эффективная (полезная)
работа Le цикла превращается в механическую работу
(эффективную мощность N e ) на валу свободной
(силовой) турбины (СТ) и может быть использована
для привода воздушного винта (ВВ) самолета, несущего
винта (НВ) вертолета, наземных и водных транспортных
средств, компрессоров, электрогенераторов, и др.
Le
N вал
Rp

20.

Vmax
Это объясняется тем, что ТВД, фактически, является
гипертрофированным ТРДД, у которого вентилятор
(КНД), за счет значительного m и устранения внешнего
корпуса наружного контура, трансформировался в ВВ.

21.

22.

nСТ 0,6nТК

23.

бóльшая мощность в одном агрегате;
компактность, малая масса;
широкий диапазон применяемых топлив;
высокая приемистость и хорошая управляемость;
легкий запуск при низких температурах.
Основное назначение:
1. Привод компрессоров для
перекачки природного газа;
2. Привод электрогенераторов:
- двигатели транстпортных
средств;
- электростанции.

24.

Когенерационная установка «ГТУ-ТЭЦ»
Коэффициент использования тепла топлива (КПД) до 90 %.

25.

V
дв V к
сс
V
Vопт
дв дв.опт
дв.опт
Lц
V 3500 км/ч
Lц.max
cc.max
сс
V cc
cc V
V
R М в сс V 0
V 3500 км/ч

26.

Т г.max
до 2400 K опт
опт
V
дв V
Lц
cc.max
Vmax
Gдв / R
Vmax
V 0
M 1,5 2,0
Использование ПВРД возможно только в комбинированных СУ
в сочетании с ТРДФ или ракетными двигателями.

27.

ТПД – это комбинированный многорежимный ВРД
для полетов с гиперзвуковыми скоростями до чисел
М = 5 на керосине или до М = 6 на водороде

28.

0 V (2,5 3,0)M
V (2,5 3,0)M

29.

0 V (2,5 3,0)M
V (1,5 2,0)M
(2,5 3,0)M
V 3,0 M