Эксплуатационные характеристики ГТД

Самолеты ГА эксплуатируются в широком диапазоне скоростей и высот полета. При этом эффективность и экономичность их силовых установок также не остается постоянной. Пилоту необходимо знать, как зависят тяга и расход топлива от высоты, скорости полета, наружных атмосферных условий (р_н, Т_н) и режима работы двигателя. Такие зависимости называются эксплуатационными характеристиками ГТД.

Эксплуатационные характеристики используются при выполнении инженерно-штурманских расчетов полета (расчетов потребного топлива, загрузки самолета, режимов работы двигателя и др.). Они позволяют правильно построить план полета, выбрать наиболее рациональные режимы работы двигателя, обеспечить безопасность полетов.

Эксплуатационные характеристики могут быть получены как экспериментально, так и расчетным путем. Экспериментальные характеристики более достоверны, но для их получения требуется двигатель и дорогостоящая экспериментальная база. Расчетные методы получения эксплуатационных характеристик дешевле. Они широко применяются в заводской практике, в исследовательских организациях и в учебном процессе. Главное их достоинство в том, что они позволяют оценить характеристики еще в процессе разработки двигателя, до создания его реальных образцов.

Эксплуатационные характеристики зависят от типа ГТД. Наиболее простой вид они имеют для ТРД. Для других типов ГТД особенности эксплуатационных характеристик удобно рассматривать в сравнении с ТРД.

Высотные характеристики ТРД

Высотными характеристиками ТРД называют зависимости тяги R и удельного расхода топлива С_уд при постоянной скорости полета, принятой программе регулирования и заданном режиме работы двигателя.

Типичная высотная характеристика ТРД на максимальном режиме с программой регулированияn_max=const; T*_3.max=const показана на рис. 53. При изменении высоты полета изменяются давление р_н и температура Т_н атмосферного воздуха. Поэтому влияние высоты полета на параметры двигателя сводится к совместному влиянию изменения р_н и Т_н.

Удельные параметры двигателя не зависят от р_н, они изменяются только с изменением Т_н.При увеличении высоты до 11 км Т_н снижается от 288 до 216 К, т.е. на 25%. Это приводит к повышению R_уд и к снижению С_уд на 5-15%.

На расход воздуха с подъемом на высоту влияют и изменение температуры, и изменение давления. Понижение Т_н приводит к увеличению расхода воздуха, а снижение р_н – к его снижению. Интенсивность влияния Т_н и р_н на расход воздуха примерно одинакова: при изменении р_н и Т_н на 1% расход воздуха также изменяется на 1%. Но с подъемом на высоту до 11 км Т_н снижается в 1,25 раза, ар_н от 101,3 до 22,7 кПа, т.е. в 4,5 раза. Именно снижение р_н оказывает решающее влияние на расход воздуха: с увеличением высоты до 11 км расход воздуха снижается в 2,5-3 раза.

Рис. 53. Высотные характеристики ТРД

Изменение расхода воздуха оказывает основное влияние на тягу и расход топлива, которые в диапазоне высот 0-11 км снижаются в 2 раза.

На высотах более 11 км Т_н = const. На этих высотах удельные параметры двигателя остаются постоянными, а расход воздуха, тяга и расход топлива изменяются пропорционально р_н.

Анализ высотных характеристик ТРД позволяет сделать следующие практически важные выводы:

1. Полеты на максимальную дальность или продолжительность (по маршруту) следует выполнять на больших высотах, близких к 11 км.

2. С повышением высоты полета снижается тяговооруженность самолета; это приводит к ограничению Н_max, на которой R_расп = R_потр.

3. Взлет с аэродромов, расположенных на большой высоте над уровнем моря, будет более продолжительным, с увеличенной длиной разбега; не допускается перегруз самолета.