Тяговые показатели
Силы, приложенные к внутренним поверхностям, представляют собой силы реакции, возникающие при ускорении газового потока. Непосредственное определение осевой равнодействующей этих сил РВН связано с практически непреодолимыми трудностями. Поэтому величина РВН определяется с помощью уравнения количества движения
Р∑ = РВХ + РПВ – РС,
РВХ = рВХ ∙ FВХ – сила, действующая на поток во входном сечении;
РПВ – сипа, приложенная к потоку со стороны поверхностей внутренних стенок двигателя;
РС = рС ∙ FС – сила, действующая на поток в выходном сечении сопла.
Свойство рабочего процесса, как средства для получения тяги, характеризуется так называемой удельной тягой Rуд, которая представляет собой тягу, отнесенную к единице расхода газа:
Следовательно, тяга R зависит от двух основных факторов:
1. секундного расхода воздуха Gв, величина которого при прочих равных условиях определяется размерами двигателя;
2. удельной тягой Rуд,обусловленной характером протекания рабочего процесса.
Удельная тяговая работа LR, т. е. работа, полученная с помощью 1 кг прошедшего через двигатель воздуха, будет:
Полетный (тяговый КПД)
Практически можно иметь ηП близким к единице при соответствующих, близких к единице, отношениях /.Однако малое увеличение скорости газов в двигателе возможно лишь при использовании рабочего процесса с низкой работоспособностью (с малой Lе) и, следовательно, при небольших значениях Rуд. При малой работоспособности процесса влияние потерь возрастает. Снижение Lе приводит и к ухудшению эффективного КПД ηе, что обесценивает выигрыш в тяговом КПД ηП. Малые же значения Rуд обусловливают увеличение размеров и массы двигателя для получения требуемой тяги. Поэтому получение очень высоких значений ηП, хотя и возможно, но не выгодно, так как приводит к малоэкономичному, тяжелому и громоздкому двигателю. Практически па основных режимах отношение /обычно не менее 2, что соответствует ηП = 0,967.
Получение легких и компактных двигателей путем применения высоких Rуд достигается ценой снижения ηП, что отрицательно влияет на экономичность двигателя в целом.
Улучшение тяговых показателей двигателя, достигаемое путем повышения работоспособности процесса, т. е. увеличения Lе при постоянной скорости ,частично обесценивается происходящим снижением ηП, и LR и Rуд возрастают относительно менее сильно, чем Lе.
Изменение удельных показателей Le, LR и Rуд и полетного КПД ηП в зависимости от отношения скоростей /при = const
Зависимость ηП от /показана на рисунке, где приведено также изменение Rуд, Le и LRпри заданной постоянной скорости (увеличение /характеризует рост скорости ). Эти зависимости описываются следующими уравнениями:
Общее использование в полете тепловой энергии оценивается с помощью
общего КПД ηоб,показывающего, какал доля затраченного тепла преобразуется в тяговую работу:
Общая энергетическая (топливная) экономичность характеризуется общим удельным расходом топлива Соб
силовой удельный расход топлива Суд, представляющий собой количество топлива, расходуемое на 1 Н тяги за 1 час, т.е.
Современные турбореактивные двигатели в стендовых (стартовых) условиях обычно имеют Rуд = 600 ÷ 700 Н∙с/кг, а Суд = 0,085 ÷ 0,11 кт∙ч/Н.