Компрессора в системе ГТД

Работа компрессора в системе ГТД занимает некоторую область в поле характеристики компрессора – область рабочих режимов. Значения и Gв.пр , соответствующие какому-либо конкретному рабочему режиму, изображаются на характеристики компрессора рабочей точкой.

Важное значение в теории ГТД имеют точки, соответствующие режимам работы двигателя, т.е. постоянным во времени значениям частоты вращения, подачи топлива и других параметров и факторов, которые могут влиять на работу элементов двигателя.

Для большинства схем авиационных ГТД каждому значению приведённой частоты вращения на установившихся режимах соответствует только одна рабочая точка. Соединив такие рабочие точки , относящиеся к различным значениям , получим рабочую линию (линию рабочих режимов)

Форма и расположение рабочей линии в поле характеристики компрессора зависят от расчётных параметров компрессора, типа двигателя и условия (закона) его регулирования. На рис. 40 показано типичное расположение рабочей линии на характеристике нерегулируемого компрессора, работающего в системе одновального ТРД.

Рис. 40

 

Мы видим, что рабочая линия пересекает границу устойчивой работы компрессора в двух точках н и в. Первая из них лежит в области значений ,меньших расчётного, и поэтому соответствующее ей нарушение устойчивой работы компрессора (при =н) называется «нижним срывом».

Неустойчивая работа компрессора в системе двигателя, возникающая при увеличении до в , называется «верхним срывом».

Нарушение устойчивости работы компрессора ГТД является одним из наиболее опасных отказов авиационной силовой установки. Поэтому в эксплуатации работы двигателя на режимах вблизи границы устойчивости считается недопустимой.

Количественную оценку запаса устойчивости компрессора при каждом значении принято производить по соотношению значений и Gв.пр в рабочей точке и на границе устойчивости.

Если раб и Gв.пр.раб есть степень повышения давления и приведённый расход воздуха в рабочей точке, а .г и Gв.пр.г – то же на границе устойчивости при том же значении , то отношение

 

 

(31)

 

называется коэффициентом устойчивости компрессора, а

 

(32)

 

называется запасом устойчивости.

Если напорная линия на характеристике компрессора при данном близка к вертикали, то Gв.пр.раб ≈ Gв.пр.г и , т.е. значение Ку (или ΔКу) характеризует запас устойчивости по .

Если напорная линия близка к горизонтали, то соответственно эти величины характеризуют запас устойчивости по расходу.

В общем случае значения Ку или ΔКу характеризуют запас устойчивости как по .г , так и по Gв.пр..

При расчётном значении запас устойчивости компрессора в авиационных ГТД на рабочей линии равен 10 – 20% . При отклонении от расчётного значения приведённой частоты вращения запас устойчивости в одноконтурных ТРД с нерегулируемым компрессором на установившихся режимах изменяется примерно так, как показано на рис. 41

Рис. 41. 1 – с высоким .р ; 2 – с низким .р

 

Отсюда следует, что в двигателе с нерегулируемым компрессором, имеющим высокое значение . , допустимые в эксплуатации не должны выходить за пределы диапазона между max и min , соответствующим минимально допустимым запасам устойчивости в области повышенных и пониженных .

Для предотвращения неустойчивости работы двигателя при высоких необходимо, чтобы значение max было выше, чем самое высокое значение , которое может встретиться в эксплуатации. Если это условие не выполняется, то приходится вводить ограничение максимально допустимого значения с помощью автоматических устройств, либо в инструкции по эксплуатации двигателя.

Исключить в эксплуатации режимы, лежащие в области <min ,нельзя, так как они должны неизбежно использоваться в процессе записка двигателя и выхода его на основные эксплуатационные режимы.

 

 

Лекция № 7