параметры рабочего процесса двигателя

Рис. 1. Влияние параметров рабочего процесса на удельную тягу.

пара́метры рабо́чего проце́сса дви́гателя (от греч. parametrṓn — отмеривающий, соразмеряющий) — совокупность размерных и безразмерных величин, определяющих состояние рабочего тела в характерных сечениях газовоздушного тракта двигателя. С учётом кпд элементов, характеризующих совершенство протекающих в них процессов, П. р. п. д. определяют удельные параметры авиационного двигателя: удельную тягу P_уд или удельную мощность N_уд и удельный расход топлива C_уд (по тяге) или С_e (по мощности). П. р. п. д. включают параметры термодинамического цикла: температуру газа перед турбиной (за основной камерой сгорания) Т_г, температуру газа за форсажной камерой сгорания Т_ф (или коэффициент избытка воздуха в форсажной камере), общую степень повышения давления в компрессорах π_кΣ, а также (в турбореактивных двухконтурных двигателях) — степень повышения давления в вентиляторе π_в и степень двухконтурности m. Кроме того, рабочий процесс двигателя определяется степенью повышения давления скоростным напором набегающего потока π_V и его температурой на входе , которые определяются скоростью и высотой полёта и состоянием атмосферы.

Все перечисленные П. р. п. д., кроме температур, являются подобия критериями двигателя. Критериями подобия для нагрева рабочего тела являются отношения и температур газа в рабочем процессе к температуре воздуха на входе (см. Приведённые параметры двигателя). Степень повышения входного давления скоростным напором π_V есть функция Маха числа полёта М_∞, которое также является критерием подобия рабочего процесса.

Выбор значений П. р. п. д. определяется их влиянием на удельные параметры двигателя, назначением двигателя, требуемыми надёжностью и ресурсом. Удельная тяга турбореактивного двухконтурного двигателя всегда возрастает с повышением Т_г и падает с увеличением m (рис. 1). В двигателях транспортных самолётов значения П. р. п. д. выбираются из соображения достижения максимальной экономичности при реализации максимально возможного значения Т_г, что обусловливает применение нефорсированных турбореактивных двухконтурных двигателей. Значение Т_г max определяется взлётным режимом в жаркую погоду (температура воздуха 30°С, давление 0,1 МПа) и достигает 1600—1700 К. При этом в крейсерском полёте (высота H = 11 км, М_∞ = 0,75—0,85) для обеспечения потребной тяги Т_г = 1300—1400 К, и это значение при π_кΣ = 30—35 и m = 5—6 близко к оптимальному по удельному расходу топлива С_уд (рис. 2). Значения С_уд min уменьшаются с повышением значении параметров m и π_кΣ. На рис. 1 и 2 даны три значения π_кΣ: 12, 32 и 50. Значение π_кΣ = 12 характерно для турбореактивных двухконтурных двигателей начала 60-х гг., π_кΣ = 32 — для турбореактивных двухконтурных двигателей 70—80-х гг., π_кΣ = 50 — для перспективных турбореактивных двухконтурных двигателей.

В турбореактивных двухконтурных двигателях с форсажной камерой сверхзвуковых манёвренных и многоцелевых самолётов П. р. п. д. выбирают, достигая компромисса между требованиями по тяге (габариту и массе) и экономичности. Первое требование удовлетворяется выбором T_г max и применением форсажа. Значение T_г min достигает 1600—1800 К. Второе требование особо важно при необходимости полёта сверхзвукового самолёта с дозвуковой скоростью, для чего обычно выбирается m₀ = 0,3—2 на расчётном режиме. Ограничение m связано с ростом габарита двигателя в связи с падением P_уд.ф. (рис. 3).

Литература:
Нечаев Ю. Н., Федоров Р. М., Теория авиационных газотурбинных двигателей, ч. 2, М., 1978;
Теория двухконтурных турбореактивных двигателей, под ред. С. М. Шляхтенко, В. А. Сосунова, М., 1979.

А. Л. Пархомов.

Рис. 2. Пример влияния параметров рабочего процесса на удельный расход топлива.

Рис. 3. Пример влияния параметров рабочего процесса на удельную тягу двигателя и удельный расход топлива.