Дроссельная характеристика двигателя

Дроссельная характеристика выражает зависимость тяги Р_R и удельного расхода топлива Суд от частоты вращения ротора двига­теля (от оборотов двигателя).

На рис. 10 изображена дроссельная характеристика двигателя Д-ЗОКП при скорости полета V =0 и высоте Hмса=о (t°=15°С и p = 760 мм рт. ст.).

График (см. рис. 10,а) выражает зависимость тяги, а график (см. рис. 10,б) зависимость удельного расхода топлива от частоты вращения двигателя.

Основные режимы дроссельной характеристики нанесены на графиках рис. 10, а, б и даны в табл. 2 и 3.

Как видно из графиков рис. 10 и табл. 2 и 3 каждый режим характеризуется прежде всего частотой вращения ротора высоко­го давления и ротора низкого давления в % (1% оборотов для ро­тора высокого давления соответствует 109 об/мин, для ротора низ­кого давления — 53,8 об/мин).

Режим малого газа. На режиме малого газа двигатель должен работать устойчиво с оборотами 60±1% (V=0, H мса=о). Тяга на этом режиме минимальная около 940 кгс. Частота вращения и тя­га зависят от внешних условий, а в полете и от высоты. На режиме малого газа почти вся тепловая энергия газов расходуется на вращение двигателя. Следовательно, скорость истечения газов из реактивного сопла и тяга двигателя небольшие. Часовые расходы топлива минимальны (800 кг/ч), а удельные — велики, так как тяга незначительная.

При увеличении расхода топ­лива (увеличении РУД) увеличи­вается температура газов перед турбиной, крутящий момент и частота вращения турбины двига­теля, вследствие чего компрессор увеличивает подачу воздуха. Уве­личение расхода и температуры газов вызывает увеличение тяги. На малых оборотах тяга увеличи­вается медленно, а с их ростом — быстрее. Быстрый рост тяги с увеличением расхода топлива (частоты вращения) объясняется тем, что на вращение турбины (компрессора и др.) с несколько большей частотой вращения требуется небольшой дополнительный крутящий момент турбины.

Рис. 10. Дроссельная характеристика двигателя Д-ЗОКП (У==0; 1=1УС, р==760 мм рт, ст.):

а—зависимость Р_R от n_нд; б—зависимость С_R от пв д

Следовательно, дополнительный расход топлива и воздуха идет в основном на увеличение тяги. В этом слу­чае увеличивается секундный расход воздуха в результате увели­чения частоты вращения компрессора, увеличивается давление газов перед турбиной и скорость их истечения из реактивного сопла.

Удельный расход топлива резко падает, так как тяга возраста­ет в большей степени, чем часовые расходы топлива. Минимальные удельные расходы топлива будут при крейсерских режимах работы двигателя (см. рис. 10,6).

При частоте вращения ротора высокого давления около 79% происходит скачкообразное изменение параметров двигателя по причине закрытия клапанов перепуска воздуха в наружный контур из 5-й и 6-й ступени компрессора высокого давления, при этом тя­га скачкообразно возрастает, а удельный расход топлива также скачкообразно уменьшается.

При выходе двигателя на взлетный режим часовые расходы топ­лива, температура газов и обороты турбины становятся максималь­ными. Компрессор обеспечивает максимальную подачу воздуха. Расход газов через двигатель и скорость их истечения достигают максимума, и тяга становится максимальной пв.д=97,5 (+0.5… -1.5) %, P_{Rm ах}=12000кгс).

При увеличении оборотов двигатель проходит следующие ха­рактерные режимы работы.

Режим 0,42 номинального характеризуется оборотами высокого давления n_вд=79,5...82% и тягой 4000—2% кгс. Этот режим явля­ется посадочным малого газа.

Режим 0,7 номинального характеризуется n_вд=86,5... 88,5%. P_R=6650 кгс. Необходимо помнить, что на этом режиме произво­дится прогрев двигателя.

Режим 0,9 номинальною характеризуется n_вд =90...92% и P_R =8550 кгс. Это наибольший режим, который можно эксплуати­ровать без дополнительных ограничений по времени в каждом полете.

Номинальный режим характеризуется n_вд==93±1%, P_R = 9500 кгс. На номинальном режиме производится набор высоты. Горизонтальный полет при необходимости можно выполнять на номинальном режиме.

Взлетный режим характеризуется максимальной тягой n_вд=97,5%, P_R=12000 кгс. На этом режиме производится взлет самолета и уход на второй круг. Он может быть использован с ограничением по времени в крайне трудных условиях полета (по­лет и заход на посадку на одном двигателе). Взлетным режимом непрерывно можно пользоваться не более 5 мин. В особых случаях полета допускается не более 15 мин.

Режим максимальной обратной тяги (реверса) имеют все дви­гатели. Устанавливается этот режим специальными рычагами при положении РУД на режиме малого газа после приземления само­лета и при прерванном взлете, n_вд=93 + 1%, Р_R=-3800 кгс при V =0. Величина отрицательной тяги на этом режиме зависит от скорости полета, причем, чем больше скорость полета, тем отрица­тельная тяга больше (см. рис. 12). Так, на скорости пробега 200 км/ч Р_R=5200 кгс.

При эксплуатации двигателя необходимо учитывать, что вели­чина тяги, частоты вращения и температуры газов на каждом ре­жиме в значительной степени зависят от температуры воздуха и атмосферного давления. На рис.11 показана зависимость тяги Д-30КП на взлётном режиме от температуры воздуха при различ­ном атмосферном давлении.

Из графиков (рис. 11) вид­но, что при увеличении темпе­ратуры воздуха до 15° С при постоянном атмосферном давле­нии 760 мм рт. ст. тяга почти не изменяется (незначительно увеличивается). При дальней­шем увеличении температуры

Рис.11 Зависимость тяги на взлётном режиме от температуры воздуха при различном атмосферном давлении

воздуха тяга резко уменьшается вследствие уменьшения расхода воздуха через двигатель, понижения степени повышения давления компрессора и уменьшения подачи топлива с целью сохранения по­стоянной (максимальной) частоты вращения двигателя и темпера­туры газов перед турбиной.

Рассмотрим характер изменения тяги на малых и больших обо­ротах с позиции летной эксплуатации самолета.Согласно требо­ваниям НЛГС приемистость двигателя характеризуется следующи­ми данными. При переводе РУД на земле с режима малого газа до взлетного за 1 -2 с, двигатель устанавливает взлетные оборо­ты за 7... 10 с, а в полете с режима малого полетного газа (0,42 номинала) за 4... 7 с. Тяга двигателя до оборотов высокого дав­ления (»79%) будет расти медленно (в среднем на 1% увеличе­ния оборотов рост тяги составляет около 100 кгс). При увеличе­нии оборотов с 79% до взлетных 97,5% тяга растет значительно быстрее (в среднем на 1% оборотов тяга увеличивается в среднем на 490... 500 кгс). Эту особенность приемистости и изменения тяги следует учитывать на снижении при заходе на посадку и осо­бенно при уходе на второй круг.