обсягу експериментальних досліджень, накопиченої статистики. Технічні досягнення в області конструкції, матеріалів, технології, різних методів підвищення здатності навантаження, втомної міцності знайшли в сучасному двигуні найбезпосередніший втілення. У світовій практиці розроблені і освоєні у виробництві двигуни нових поколінь, де в конструкцію привнесені якісні зміни, що призвели до істотного підвищення питомих експлуатаційних параметрів. Що продовжують знаходитися в експлуатації і випускатися, перевірені часом і доведені на основі аналізу результатів практичного використання до високого рівня досконалості ряд моделей ВМД сформували великий обсяг практичної інформації.
Цикли ВМД поділяються на дві основні групи: з підведенням тепла при p = const і з підведенням тепла при v = const. br/>
1. Опис роботи двигуна
Принципова схема ВМД із згоранням палива при p = const показана на малюнку 1. Принцип його роботи наступний: при польоті літака набігаючий потік повітря надходить у дифузор і там стискається. Потім потрапляє в компресор 2, де знову піддається стиску. Далі стиснене повітря надходить у камеру згоряння 3, де відбувається згорання паливно-повітряної суміші і, отже, здійснюється підведення тепла. Привід компресора здійснюється від газової турбіни 4. Пройшовши через газову турбіну, продукти згоряння розширюються в реактивному соплі до атмосферного тиску, і, після закінчення, ізобарно охолоджуються в атмосфері. Оскільки адіабатно стискається в компресорі повітря і утворилися продукти згоряння, розширюються на лопатках турбіни і в сопловому апараті, мають різний склад, параметри стану робочого тіла в різних точках термодинамічної циклу повинні розраховуватися з урахуванням цієї особливості. Витрата повітря на горіння і кількість продуктів згоряння визначаються рівняннями хімічних реакцій окиснення елементів пального з урахуванням вмісту їх у паливі.
В
Рисунок 1 - Принципова схема ВМД з підведенням тепла при
p = const: 1 - паливний насос, 2 - компресор; 3 - камера згоряння; 4 - газова турбіна
2. Розрахунок складу робочого тіла
В
2.1 Попередній розрахунок складу повітря
Розрахунок кількості речовини, масових і мольних часток компонентів і теплоємкостей проводиться для повітря, споживаного двигуном літака на висоті польоту Н = 10000 м.
Розрахуємо масові частки за формулою:
В
Позначимо як - молекулярна маса суміші:
В
Тоді:
В В В В
Розрахуємо кількість речовини:
В
В В В В
Знайдемо питому газову постійну для кожного компонента за формулою:
(3),
де R = 8,314
В В В В
Питомі ізобарний теплоємності компонентів:
В В В В
Питомі ізохорно теплоємності компонентів знайдемо за формулою:
(4)
В В В В
Для газової суміші визначимо питому ізобарну теплоємність:
В
І питому ізохорно теплоємність:
В
Показник адіабати:
В
Питому газову постійну:
В
2.2 Визначення оптимального ступеня стиснення в компресорі ВМД
Для заданого числа М польоту оптимальне значення можна отримати аналітично з умови, що при його значенні корисна робота циклу ВМД найбільша. Рішення зводиться до відшукання максимуму функції.
Цей максимум в ідеальному циклі досягається при значенні
(5).
Підставивши вихідні і розраховані в розділі 1.1 значення у формулу (5), отримаємо:
В
2.3 Визначення коефіцієнта надлишку повітря
Засновано на забезпеченні заданої температури перед турбіною.
Для розрахунку приймемо співвідношення для даного виду палива:
В
Для палива гас Т-2 з хімічною формулою:
В
Коефіцієнт надлишку повітря визначається за формулою:
(6), де:
В
В
Тоді:
В
2.4 Розрахунок складу продуктів згоряння і робочої суміші
Маси продуктів згоряння:
В В В В
Кількості речовини продуктів згоряння:
В В В В
молярний частки компонентів:
(7)
В В В В В
Масові частки компонентів:
(8)
В В В В В
Кількість палива, що згорає в 1 кг повітря:
В
Маса робочої суміші:
В
Питомі теплоємності робочої суміші:
В В
Газова постійна:
В
Показник адіабати:
В
Результати розрахунків зведемо в таблиці 6 і 7.
Таблиця 6 - Склад робочого тіла циклу ВМД
Характеристика
Компонент
N 2 ...
