Предкамерные турбины

Кручение лопатки под действием центробежных сил происходит в том случае, если линия центров масс ее сечений представляет собой пространственную кривую. Такую лопатку можно рассматривать как естественно закрученный стержень, в поперечных сечениях которого при растяжении наряду с продольной силой и изгибающим моментом действует крутящий момент. Данная картина нагружения характерна для лопаток реактивных предкамерных турбин, которые имеют относительно большую длину, выполняются с переменным профилем по высоте, и могут иметь естественную закрутку. Однако в активных автономных турбинах ТНА применяются обычно короткие лопатки с постоянной площадью сечения по высоте их линия центров масс представляет прямую. Поэтому напряжения кручения от центробежных сил в лопатках автономных турбин практически отсутствуют. [c.279]

Лопатка с переменным сечением по высоте. В предкамерных турбинах ТНА, для которых характерен большой секундный расход рабочего тела (особенно при большой тяге двигателя), высота рабочей лопатки достигает значительных значений. С целью уменьшения напряжений в самих лопатках, а также снижения центробежной нагрузки от них на диск, такие лопатки целесообразно выполнять с переменной площадью сечения по высоте. [c.283]

Турбины, применяемые в ТНА, как правило, газовые осевого или радиального типов. Газ, выходя из турбины, может выбрасываться в окружающую среду или направляться в КС двигателя. В первом случае турбину называют автономной, во втором — предкамерной. ЖРД с предкамерной турбиной ТНА более экономичен, чем с автономной турбиной. [c.142]

Системы питания с предкамерной турбиной [c.20]

Схему системы питания с подачей газа после турбины в камеру сгорания будем называть схемой с предкамерной турбиной (ЖРД с дожиганием), а схему без подачи турбинного газа в камеру сгорания будем называть схемой с автономной (независимой) турбиной (ЖРД без дожигания). [c.20]

В схеме с предкамерной турбиной давление на выходе из турбины (противодавление) велико, оно определяется давлением в камере 20 [c.20]

В случае применения системы питания с предкамерной турбиной полностью исключается снижение удельного импульса ЖРД из-за затраты топлива на питание турбины. Особенно большое преиму-ш,ество имеет схема с предкамерной турбиной при высоких давлениях в камере сгорания (выше 10 МПа). [c.21]

На рис. 1.14 показана типичная схема системы питания с предкамерной турбиной и с газогенератором, работающим на основных компонентах топлива. Из баков компоненты поступают в бустерные насосы, которые позволяют снизить давление в баках и увеличить частоту вращения, а следовательно, уменьшить массу и габаритные размеры основного ТНА. Один из компонентов полностью пропускается через газогенератор, а второй добавляется в количествах, необходимых для получения нужной температуры перед турбиной. Газогенератор может быть как с избытком окислителя —окисли- [c.21]

Рис. 1.14. Схема системы питания ЖРД с предкамерной турбиной, работающей на газе с избытком окислителя, с бустерными насосами

ЖРД, схема системы питания которого приведена на рис. 1.14, называется ЖРД с дожиганием генераторного газа. При этой схеме давление перед турбиной должно быть больше давления в камере сгорания. Поэтому насосы системы питания с предкамерной турбиной должны обеспечивать более высокие давления, чем в системе с автономной турбиной. [c.22]

Рис. 1.15. Схема системы питания ЖРД с предкамерной турбиной, работающей на газе с избытком окислителя, и с дополнительным (газогенераторным) насосом горючего

Рис. 1.16. Схема системы питания ЖРД с двумя предкамерными турбинами (схема с дожиганием газ—газ )

Т. е. давление перед предкамерной турбиной [c.23]

Роо только на 30. .. 80 % превышает давление за турбиной р . Желательно иметь меньшее давление и температуру перед предкамерной турбиной, так как наличие газогенератора и трубопроводов высокого давления при высокой температуре газа снижает надежность ЖРД и увеличивает его массу. [c.23]

КПД насосов и турбины, не влияя на удельный импульс ЖРД с предкамерной турбиной, оказывает влияние на массу и надежность двигательной установки. Чем меньше КПД, тем больше должны быть давление и температура газа перед турбиной (в газогенераторе), чтобы обеспечить баланс мощностей ТНА. Поэтому высокие КПД насосов и турбин совершенно обязательны для ЖРД с дожиганием. [c.23]

Учет изменения параметров по нормали к поверхности тока производится главным образом в осевых машинах, так как в них (в частности, в предкамерных турбинах ЖРД) лопатки относительно длинные D /h < 7. В диагональных машинах лопатки короче, кроме того, повышение давления, вызванное наличием закрутки, частично уравновешивается повышением давления из-за кривизны линий тока в меридиональном сечении (см. рис. 2.46). [c.81]

Лопатки турбины с D lhn < 7 обтекаются при существенно различных условиях. Такие лопатки (назовем их условно длинные ) применяются в турбинах ЖРД с дожиганием (в предкамерных турбинах). [c.90]

В этом разделе мы остановимся на выяснении структуры пограничного слоя и рассмотрим характер профильных потерь при дозвуковых скоростях, чтобы выявить наиболее обш,ие закономерности обтекания лопаток предкамерных турбин и насосов. Особенности течения и потерь при сверхзвуковых скоростях, характерные для автономных турбин, будут рассмотрены в разд. 4. [c.103]

Лопаточные бустерные насосы применяются в ЖРД как с предкамерной турбиной, так и с автономной. Струйные насосы конструктивно более просты, мало чувствительны к содержанию в жидкости газов (это важно для верхних ступеней ракет), но имеют значительно меньший КПД. Поэтому в ЖРД с автономной турбиной их целесообразно применять при отсутствии высоких требований к удельной тяге. Обычно их используют в ЖРД с предкамерной турбиной. В таком ЖРД увеличение мощности основной турбины в результате отбора рабочего тела для привода бустерных насосов не дает уменьшения удельной тяги, а только требует повышения температуры и давления в газогенераторе. Последнее обстоятельство вызывает Необходимость проектировать струйные и лопаточные насосы и турбины для их привода с высоким КПД. [c.213]

В ЖРД применяются предкамерные турбины (ЖРД с дожигания). Потребная мощность турбины ТНА ЖРД определяется необходимой мощностью для привода насосов [c.218]

Расход газа через предкамерную турбину при известной температуре перед турбиной является заданным. Расход компонента, пропускаемого полностью через турбину, определяется тягой и массовым соотношением компонентов в камере, а расход добавляемого компонента определяется массовым соотношением компонентов в газогенераторе, т. е. в конечном счете температурой перед турбиной (см. разд. 5). [c.219]

Обычно в предкамерных турбинах степень понижения давления составляет 1,2. .. 1,8 (давление перед турбиной может достигать десятков мегапаскалей). Следовательно, предкамерным турбинам ЖРД соответствуют низкие степени понижения давления (дозвуковые скорости течения газа) и высокие расходы газа. Параметры этих турбин весьма существенно отличаются от параметров автономных турбин (см. разд. 4.1.2). [c.219]

Поэтому предкамерные турбины, как и насосы, должны иметь высокий КПД при минимальной массе, достаточной надежности и простоте конструкции. Для повышения КПД предкамерные турбины можно выполнять со степенью реактивности 0,2. .. 0,3. Однако для уменьшения осевой силы задают более низкую степень реактивности или турбины выполняют активными. [c.219]

Определим параметры на выходе из конфузорной решетки при (такая степень понижения давления характерна для предкамерных турбин). [c.232]

Предкамерным турбинам ЖРД соответствуют малые бх (см. разд. 4.1.1), при которых Мх < 1,2, поэтому в этих турбинах в качестве сопловых решеток можно применять решетки с профилями групп А и Б. Значения Мх > 1,2 соответствуют автономным турбинам ЖРД с высокой бх, поэтому для автономных турбин можно использовать сопловые решетки с профилями группы В. Однако в автономных турбинах, которые часто выполняются парциальными (с подводом газа не по всей окружности колеса), широко применяют конические сопла (рис. 4.18). [c.240]

Дозвуковые скорости на входе в рабочую решетку соответствуют предкамерным турбинам ЖРД, выполняемым реактивными (с малой степенью реактивности) или активными. Дозвуковым обычно является также поток на входе во вторую ступень автономной двухступенчатой турбины со ступенями скорости. [c.241]

В качестве рабочей решетки реактивной предкамерной турбины используют решетки с профилями лопаток группы А (см. рис. 4.15, а), которые применяются в качестве сопловых (см. разд. 4.3.1.5). Дозвуковые активные решетки подбирают из решеток с профилями группы А, приведенными в работе [3]. Решетки с профилями А Имеют плавно сужающийся канал. Профиль группы А спроектирован так, чтобы рабочие М , были меньше критического Мк, . [c.241]

Сопловые лопатки предкамерных турбин имеют достаточно большую высоту, поэтому их хорда принимается обычно большей, чем хорда лопаток автономных турбин ( л.стш = 15. .. 30 мм). [c.249]

Напомним, что лопатки автономных турбин ЖРД являются относительно короткими ( >ср/ л >10), поэтому они выполняются с постоянным профилем по высоте. Лопатки предкамерных турбин при Ос1 Ьл<7 следует профилировать по радиусу (см. разд. 2.10.2). [c.253]

Влияние осевого зазора на КПД предкамерной турбины иное. В данном случае четко выявляется оптимальный зазор, при котором потери минимальны. Однако для уменьшения пульсаций и вибраций следует зазор выбирать большим. Обычно для предкамерных турбин осевой зазор выбирают в диапазоне (0,2. .. 0,4) Ь - [c.253]

Окружной КПД Ци в значительной мере определяет эффективный КПД турбины Т1т, характеризующий совершенство турбины как приводного двигателя (см. разд. 2.14). Особенно близок окружной КПД к эффективному для предкамерных турбин ЖРД, которые, как правило, выполняются с полным подводом газа по окружности колеса (е = 1) и поэтому не имеют дополнительных дисковых потерь, связанных с парциальностью (см. разд. 4.5.2.2). [c.254]

Предкамерным турбинам ЖРД в связи с большими расходами рабочего тела соответствуют малые адиабатные работы (см. разд. 4.1.1). Поэтому эти турбины имеют большие значения /сад [c.258]

В двигателях с дожиганием и при использовании в ТНА реактивной центростремительной турбины ее консольное расположение становится единственно возможным вариантом. В ТНА двигателей с дожиганием основная турбина (Т) — реактивная осевая (см. рис. 10.2,/< ) или центростремительная (см. рис. 10.2, л) - располагается на консоли, а пусковая (ТП) - активная - между насосами. Это упрощает конструкцию газовода рабочего тела высокого давления после предкамерной турбины и компоновку двигателя. Рядом с основной турбиной помещается насос компонента топлива, на избытке которого она работает. Например, рядом с турбиной, работающей на газе с избытком окислителя, располагается насос окислителя. В противном случае у самовоспламеняющихся компонентов при незначительных протечках в полости турбины образуется локальное повыщение температуры с последующим аварийным исходом. Надежное разделение полостей насосов гарантируется уплотнениями по валу у пусковой турбины. [c.195]

По использованию рабочего тела турбины выделяют ТНА с автономной или предкамерной турбиной, каждая из которых имеет характерные конструктивные особенности, что предопределяет выбор компоновочной схемы ТНА. Так, автономная турбина малорасходная т = 2...5 %т ), поэтому проблема подвода и отвода газа от нее решается достаточно просто и практически не оказывает влияния на выбор компоновочной схемы. Кроме того, автономные турбины вьшолняются, как правило, активными с относительно малым давлением газа на выходе - (2...5) 10 Па, что упрощает систему уплотнений самой газовой полостью турбины. И наоборот, для предкамерной турбины характерны большие расходы рабочего тела (/й . = 30...70 % и более) и высокие значения давлений на входе и выходе турбины. Как правило, давление газа на выходе предкамерной турбины всегда больше давления в камере двигателя на 10...30 %, а давление на входе в турбину составляет (1,5...2) р . У такой турбины для подвода и отвода больших расходов газа с высоким давлением газоводы получаются толстостенными со сложной конфигуращ1ей. Кроме того, конструкщ1я уплотнительного узла, обеспечивающего надежную герметизацию полостей с высоким давлением газа турбины и жидкостной насоса, получается сложной. [c.199]

Широкое применение в ТНА ЖРД без дожигания и с дожиганием получили осевые трубины, которые в первом случае высокоперепадные и выполняются активными, одно- и двухступенчатыми, во втором случае — обычно низкоперепадные и одноступенчатые. Предкамерные турбины, как осевая, так и радиальная центростремительная, как правило, реактивные. [c.216]

Однократное включение Многократное включение Автономная турбина Предкамерная турбина Центробежный насос Шнекоцентро бежн ый насос [c.393]

Выбор вида турбины определяется схемой двигателя и параметрами рабочего тела турбины. Условия работы турбинь существенно зависят от того, подается ли газ после турбины в камеру сгорания или нет. В первом случае турбину назьшают предкамерной (схема ЖРД с дожиганием генераторного газа), во втором - автономной (схема ЖРД без дожигания генераторного газа). В схеме с предкамерной турбиной давление на выходе из турбины (противодавление) велико, оно определяется давлением в камере сгорания двигателя. В схеме с автономной турбиной противодавление значительно меньше, так как газ после турбины выбрасывается через рулевые сопла или насадки, минуя камеру сгорания. [c.123]

В системе с предкамерной турбиной при заданном давлении в камере сгорания давление перед турбиной определяется из условия баланса (равенства) мощности, потребляемой насосами, и мощности турбины при выбранной температуре газа перед турбиной. Так как через предкамерную турбину проходит большое количество газа, то она является высокорасходной. При большом расходе газа для создания необходимой мощности достаточна небольшая степень понижения давления на турбине. Поэтому предкамерная турбина является турбиной с низкой степенью понижения давления (б == 22 [c.22]

Логическим развитием схемы с дожиганием является схема газ—газ , при которой в камеру сгорания для дожигания поступают оба компонента в газифицированном виде (рис. 1.16). Эта схема системы питания ЖРД позволяет реализовать более высокие давления в камере сгорания. Для газификации компонентов используются два газогенератора, один из которых работает при избытке горючего, а другой—при избытке окислителя. Для осуществления схемы газ—газ целесообразно иметь две предкамерные турбины (при самореагирующих компонентах это требование обязательно). Каждая из турбин может приводить один насос, тогда в системе питания будет два ТНА, но можно установить турбины на одном валу с насосами и тогда конструктивно получится один ТНА. При различных [c.23]

Получить большую работу с единицы массы газа можно, если газ имеет высокую энергию. Так как температура газа ограничена прочностью турбины, то увеличить энергию газа можно увеличением его давления. Давление на выходе из автономной турбины сравнительно невелико (0,2. .. 0,5 МПа), поэтому при высоком давлении газа на входе автономная турбина имеет большую степень понижения давления б. Обычно б = 20. ..50. Таким образом, автономная турбина является малорасходной, с большой степенью понижения давления б. Напомним, что в случае предкамерной турбины б = = 1,3. .. 1,8. Насосы в системе питания с автономной турбиной должны обладать высоким КПД, так как уменьшение КПД увеличивает затрачиваемую мощность на их привод и соответственно расход газа через турбину. Относительный расход газа на автономную турбину (отношение расхода через турбину к общему расходу компонентов) зависит от тяги двигателя и давления в камере сгорания и составляет 2. .. 6 %. Примерно настолько же падает удельный импульс двигателя с автономной турбиной. [c.26]

Для предкамерных турбин ЖРД целесообразно применять ступени, у которых угол постоянен по радиусу, т. е. сопловые лопатки не закручены, и, следовательно, они прош,е для изготовления. Таким образом, закон 1 = onst является пятым уравнением, определяющим треугольники скоростей ступени. [c.92]

Рассмотрим более подробно картину течения в пограничном слое на примере некоторых профилей. На рис. 2.61 приведено схематичное изображение пограничного слоя на профиле реактивной конфузорной решетки при дозвуковых скоростях. Реактивные конфузорные решетки применяются в турбинах, в частности в сопловых аппаратах и в рабочем колесе предкамерной турбины ЖРД-Натекаюш,ий поток разделяется лопаткой на две части. Точка 1 называется точкой разветвления. В ней скорость равна нулю, а давление достигает максимального значения. [c.103]

Однако для уменьшения осевого усилия (см. разд. 5.5.1.2) предкамерные турбины часто выполняют активными. В этом случае для повышения L отношение и/сад уменьшают путем уменьшения окружной скорости (уменьшения D p при со — onst). [c.259]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...