dla V=0
Transkrypt
dla V=0
Turbinowy silnik śmigłowy i śmigłowcowy dr inż. Robert JAKUBOWSKI Praca turbinowego silnika śmigłowego (śmigłowcowego) Turbinowy silnik śmigłowy (śmigłowcowy) H wl 1 2 3 3a 4 5 Formy konstrukcyjne silników turbinowych śmigłowych i śmigłowcowych Praca turbinowego silnika śmigłowego (śmigłowcowego) c52 V 2 + (1 + τ pal ) lt _ N lob = (1 + τ pal ) − 2 2 c52 V 2 + (1 + τ pal ) c pT (T3*a − T4* ) lob = (1 + τ pal ) − 2 2 Turbinowy silnik śmigłowy (śmigłowcowy) τS_Ś = τS_Ś = Lt _ N Lob (1 + τ ) l pal t_N c52 V 2 (1 + τ pal ) 2 − 2 + (1 + τ pal ) lt _ N Stopień podziału pracy turbinowego silnika śmigłowego (śmigłowcowego) między turbinę napędową i energię strumienia wypływających spalin Sprawności turbinowego silnika śmigłowego (śmigłowcowego) Sprawność cieplna Lob c52 V 2 = (1 + τ pal ) + + (1 + τ pal ) lt _ N ηc = 2 2 Qdop (τ Wu ) pal Sprawność napędowa KVH KVH ηk = = m Lob c52 V 2 l 1 τ 1 τ + − + + ( pal ) t _ N ( pal ) 2 2 Sprawność ogólna ηo = KVH = KVH Qdop ( m ⋅τ Wu ) = ηcηk pal Ciąg silnika śmigłowego H wl 1 2 V 3 3a 4 5 c5 ηR Ciąg silnika: K = K sm + m 5c5 − mV K sm = η sm η R m (1 + τ pal ) c p (T3*a − T4* ) N sm = η sm V V ηsm - sprawność śmigła – zależy o d konstrukcji śmigła, prędkości lotu itp. Dla V=0 ciąg silnika: K = β N sm β -współczynnik określany doświadczalnie, charakteryzujący śmigło ze względu na stopień zamiany mocy na ciąg przy zerowej prędkości lotu. Typowo jego wartość to ok. 1,5 daN/kW Parametry zredukowane turbinowego silnika śmigłowego Moc zredukowana N ZR = KV η sm MOC ZREDUKOWANA - jest to moc umowna, która po doprowadzeniu do śmigła daje ciąg równoważny ciągowi rozwijanemu przez cały zespół napędowy turbinowy silnik śmigłowy - śmigło N ZR = KV η sm = N sm + V ηsm ) ( m 5c5 − mV Zredukowane zużycie paliwawa cZR = m pal N ZR dla V=0 N ZR = N sm + m 5c5 β Parametry jednostkowe turbinowego silnika śmigłowego Jednostkowa moc zredukowana N ZR _ j N ZR = m JEDNOSTKOWA MOC ZREDUKOWANA - jest to parametr podobny do ciągu jednostkowego. Służy on do porównywania efektywności pracy całego zespołu napędowego silnik turbinowy - śmigło Jednostkowe zużycie paliwa cj = cj = m pal K V η sm cZR dla V=0 Masa jednostkowa silnika msil Mj = N ZR cj = cZR β Optymalizacja parametrów pracy silnika Optymalizacja stopnia podziału pracy w turbinowym silniku śmigłowym Poszukiwanie optymalnego stopnia podziału pracy zespołu napędowego silnik turbinowy – śmigło sprowadza się do znalezienia maksimum jednostkowej mocy zredukowanej ze względu na stopień podziału τ S _ Ś ( ) V 2 1 − τ S _ Ś lob + V 2 − V ηsm Rozwiązanie równania: N ZR _ j = η Rτ S _ Ś lob + dN ZR _ j dτ S _ Ś daje: =0 τ S _ Ś _ opt V 1 = 1− − 1 2 (η Rηsm ) 2lob dla V=0 τ S _ Ś _ opt = 1 − 1 2lob (η R β ) 2 dla V=0 N ZR _ j = η Rτ S _ Ś lob + ( ) 2 1 − τ S _ Ś lob β Zależność optymalnego podziału pracy w turbinowym silniku śmigłowym od prędkości lotu Do prędkości odpowiadającej Ma=0,8 cała praca silnika powinna być przekazywana do napędu śmigła, bowiem w takiej konfiguracji pracy moc zredukowana zespołu napędowego jest największa. Po przekroczeniu Ma=0,8, gdy sprawność śmigła raptownie spada, korzystnym rozwiązaniem jest wytwarzanie ciągu poprzez zmianę momentu pędu strumienia w silniku – silnik odrzutowy