Плазменные энергетические установки (Н. П. Козлов)

из "Теплотехника "

В ВРД применяется топливо для реактивных двигателей. Теплотворная способность и плотность топлива оказывают непосредственное влияние на такие важные параметры летательного аппарата, как дальность полета, воз-растаюшая пропорционально повышению теплоты сгорания 0 . В ряде случаев оказывается целесообразным применять топлива с меньшей теплотой сгорания, которые требуют для сгорания меньше воздуха и поэтому дают более высокую температуру продуктов сгорания. Например, для сжигания бериллия требуется почти вдвое меньшее количество воздуха 0, теоретически необходимого для полного сгорания 1 кг жидкогсс топлива (7,7 вместо 14,8 кг). Температура горения при этом увеличивается до 4200 К (вместо 2520 К). Такие топлива обеспечивают большую реактивную тягу, скорость полета и могут применяться для форсажных камер ТРД. [c.270]
Из чистых элементов лишь водород, бериллий и бор имеют большую теплоту сгорания, чем керосин. Водород является перспективным топливом для ВРД самолетов, имеющих большие скорости полета. Однако применение водорода затруднено вследствие высокой его летучести, взрывоопасности смеси с воздухом, трудности хранения (он имеет температуру ожижения примерно 20 К). Другим перспективным топливом является метан СН4, имеющий несколько большую теплоту сгорания и хладоресурс (в 3 раза), чем обычное топливо для реактивных двигателей. [c.270]
В качестве топлив для ВРД рассматриваются также металлоорганические соединения бора с водородом. Недостатками бороводородных топлив являются высокая токсичность и химическая активность, а также легкая воспламеняемость на воздухе. [c.270]
Процессы смесеобразования и горения топлива в камерах сгорания. В камерах сгорания ВРД протекают реакции горения топлива, в результате которых высвобождается термохимическая энергия, расходуемая на повышение энтальпии рабочего тела (смеси воздуха и продуктов сгорания топлива). [c.271]
Основная и форсажная камеры характеризуются различными подогревами рабочего тела. В основных камерах сгорания подогрев относительно невелик и составляет 900-КХЮ К при коэффициенте избытка воздуха а 2,2 2,6, в форсажных — до 1500— 1800 К при а 1. [c.271]
Для основных камер ВРД 2 р = = (1,2 -7- 6,5) 10 Дж/(м Па ч), для форсажных камер и камер ПВРД = (6,5-г 11)-10 Дж/(м Па ч). Теп-лонапряженность камер сгорания подъемных двигателей самолетов вертикального взлета и посадки в 1,5 — 2 раза выше, чем в маршевых ВРД. [c.271]
К основным камерам сгорания ВРД предъявляются следующие требования. [c.271]
У основных камер сгорания ВРД на расчетном режиме т г л 0,97 4-0,98. На нерасчетных режимах полнота сгорания заметно ухудшается. В форсажных камерах Tir 0,9 4-0,95 (большие значения Рг соответствуют большей длине камеры). [c.271]
Противоречивость некоторых приведенных выше требований обусловливает необходимость проведения длительных испытаний. Для облегчения и ускорения доводки камер применяются методы математического моделирования процессов смесеоб зования и горения в камерах. [c.272]
Основные камеры сгорания ВРД размещаются обычно так, чтобы их внешний диаметр был равен наружному диаметру корпуса компрессора или турбины или несколько превышал его. Известные значения теплонапряженности, расхода и теплоты сгорания топлива, давления на входе в камеру сгорания дают возможность в первом приближении определить объем, а по нему — внутренний диаметр и длину камеры. [c.272]
На ее границе непрерывно поджигается подготовленная топливовоздушная смесь, создающая зону горения 10. Для интенсификации процессов тепло- и мас-сообмена применяется турбулизация потока с помощью завихрителей, устанавливаемых во фронтовом устройстве, центробежных топливных форсунок, а также путем подвода струй воздуха через отверстия в стенках жаровой трубы. Кроме того, часть топлива сгорает также в турбулентных следах II, образующихся при истечении воздуха из отверстий 5. [c.273]
За фронтовым устройством в зоне горения происходит эффективное сгорание смеси (а = 1,1 -г- 2). Втекание относительно холодного вторичного воздуха через последующие ряды отверстий обеспечивает снижение температуры продуктов сгорания до среднемассовой и формирует поле температур на выходе из камеры. [c.273]
Для распыливания жидких углеводородных топлив в камерах сгорания ВРД в основном применяются центробежные форсунки. В центробежной форсунке (рис. 6.15, а) жидкость подается через тангенциальный входной канал 1. На выходе из сопла 2 струя преобразуется в пленку конической формы, которая под действием центробежных сил распадается на капли размером до нескольких десятков микрометров. [c.273]
В камерах сгорания ЖРД кроме центробежных применяют струйные форсунки. Струйная форсунка (рис. 6.15,6) подает компонент топлива в виде компактной струи, которая при характерных для ЖРД небольших перепадах давления распадается на капли крупных размеров. При этом угол распыла 2а. у струйных форсунок небольшой и составляет 5 — 20°, а дальнобойность достаточно велика. Поэтому с помощью таких форсунок сложно обеспечить хорошее смесеобразование, обеспечивающее полное сгорание топлива в минимальном объеме камеры сгорания. [c.273]
Качество реактивного двигателя оценивается при помощи ряда параметров, характеризующих эффективность и экономичность его работы как тепловой машины и движителя. Реактивная тяга ГТД — основной его параметр. [c.275]
Эффективная тяга — результирующая газодинамических сил давления и трения, приложенных к внутренней (Ра ) и наружной (Р ар) поверхностям двигателя с учетом внешнего сопротивления. [c.275]
В уравнении (6.2) для выбранного контрольного объема знаки сил приняты так, что при действии силы против направления потока ее знак положителен, а при действии против направления движения — отрицателен. [c.276]
Таким образом, эффективная тяга двигателя равна внутренней тяге двигателя за вычетом силы суммарного лобового сопротивления гондолы, в которую заключен двигатель. [c.276]
Параметром, аналогичным удельной тяге, для ТВД служит удельная мощность (в Вт с/кг) IVуд = Ne/Шв = [Ns + + Л ра/г в)/ ю т. е. мощность двигателя, приходящаяся на 1 кг воздуха, проходящего через двигатель в единицу времени. [c.277]

Вернуться к основной статье

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...