Турбины двигателей бeз дожигания генераторного газа

I. ВЫБОР ТИПА ТУРБИНЫ ТНА ЖРД

В ТНА ЖРД применяются активные и реактивные осевые и ра­диальные турбины» Выбор типа турбины зависит в основном от рабочего процесса двигателя и сводится к решению вопросу о *ом, какой должна быть турбина - активной или реактивной, осевой или радиальной, сколько ступеней она должна иметь,

Турбины двигателей бeз дожигания генераторного газа

Выбор турбины для ТНА КРД без дожигания производится с позиций улучшения экономичности двигателя, характеризуемой приведенным удельным импульсом тяги

где: - соответственно удельные импульсы камеры сгорания и сопел ТНА;

- соответственно расход топлива через дви­гатель и турбину ТНА.

Из этой формулы следует, что увеличение «может быть достигнуто уменьшением , который определяется по формуле

- мощность турбины; ^

- эффективный КГЩ турбины;

- адиабатический теплоперепад, равный

- показатель адиабаты рабочего тела турбины;

R - газовая постоянная рабочего тела;

- температура газа на входе в турбину;

-давление газа на входе в турбину;

- давление газа за турбиной.

Из (2) следует, что уменьшение при заданной может быть достигнуто увеличением h₀, и .

При поддержании КПД турбины на высоком уровне и изменении его в узких пределах основным путем уменьшения является увеличение срабатываемого теплоперепада.

Для увеличения h₀ в двигателях без дожигания в качестве рабочего тела используется восстановительный генераторный газ имеющий больше значения газовой постоянной R и обеспечи­вающий надежную работу при более высокой температуре Т₀, чем в случае окислительного газа.

Допустимая температура по условиям жаропрочности дня материалов турбины примерно в 1, 6 раза выше, чем по условиям жаростойкости, которая является основанием для выбора материа­ла.

Для этих же целей назначается большая степень расширения газа в турбине

- давление газа ка входе в турбину, принимаемое равным 0, 85 p_к

p_к - давление газа в камере двигателя;

- давление газа за турбиной, принимаемое равным ' Pi- (1, 7...3, 5)10⁵ Па.

При больших степенях расширения газа для упрощения кон­струкции и уменьшения массы, число ступеней турбины должно быть минимальным. Это проще обеспечивается применением ак­тивы турбин со сверхзвуковыми сопловыми аппаратами. В од­ной ступени такой турбины может быть сработан теплоперепада, для срабатывания которого в реактивной турбине требуется более пяти ступеней. В связи с ним в ТНА двигателей без дожигания применяются исключительно двух л одноступенчатые актив­ные турбины.

При высоких давлениях в камере сгорания p_к= (30...120)10⁵ Па и соответственно высоких P₀ турбины ТHA выполняются двух­ступенчатыми, а при p_к< 50-10⁵ Па - одноступенчатыми.

Максимальное значение КПД двухступенчатых активных турбин имеет место при

где:

U - окружная скорость рабочего колеса турбину;

-адиабатная скорость истечения газов из соплового аппарата.

При больших h₀, скорость ≤ 1600м/с, а окружная скорость U≤ 400 м/с. При таких " U " прочность диска, лопаток и узлов их крепления обеспечивается. Кроме того, уменьшение гидравлических потерь в активных турбинах при малых достигается выполнение их парциальными, что невозможно в реактивных турбинах. Парциальность позволяет выполнить лопатки такой длины, при которой потери в турбине незначительны,