Теория, расчет и проектирование авиационных двигателей энергетических установок. В 2-х книгах

Изложены основные закономерности рабочего процесса ГТД. Отдельные разделы курса обобщены по двигателям различных типов, а за основу принят ТРДД. Книга ориентирована на глубокое освоение методов термогазодинамического анализа, выработку умений применять полученные знания при решении различных по объему и сложности задач, а также на повышение эффективности учебного процесса и развитие творческих способностей студентов.
Для студентов высших технических учебных заведений, обучающихся по направлению «Двигатели летательных аппаратов» и специальности «Авиационные двигатели и энергетические установки».
ОГЛАВЛЕНИЕ

Книга 1.

От авторов
Введение
Основные условные обозначения
Глава 1. Вводная. Принцип действия, схемы и удельные параметры газотурбинных двигателей
1.1. Турбореактивные двигатели ТРДД и ТРД
1.2. Турбовинтовые (ТВД), турбовинтовентиляторные (ТВВД) и турбовальные (ТВаД) двигатели
1.3. Турбореактивные двигатели с форсажными камерами
1.4. Классифкация реактивных двигателей
1.5. Основные данные и удельные параметры ГТД
Контрольные вопросы
Задачи
ЧАСТЬ I. ХАРАКТЕРИСТИКИ ВХОДНЫХ, ВЫХОДНЫХ УСТРОЙСТЕ И КАМЕРЫ СГОРАНИЯ
Глава 2. Входные устройства
2.1. Общие сведения
2.1.1. Назначение входных устройств. Основные параметры режима и критерии эффективности
2.1.2. Степень повышения давления пу и роль входного устройства в системе двигателя
2.1.3. Основные требования к входным устройствам и их классификация
2.2. Кинематические цепи и их классификация
2.3. Структурные формулы кинематических цепей
2.4. Основной принцип образования механизмов
2.5. Структурная классификация плоских механизмов
2.2. Рабочий процесс и характеристики дозвукового воздухозаборника
2.2.1. Особенности рабочего процесса
2.2.2. Внешнее сопротивление воздухозаборника
2.2.3. Характеристики дозвукового воздухозаборника
2.3. Особенности работы и характеристики сверхзвуковых нерегулируемых входных устройств внешнего сжатия
2.3.1. Основные особенности и режимы работы
2.3.2. Дроссельные характеристики
2.3.3. Помпаж и зуд
2.4. Регулирование сверхзвуковых входных устройств внешнего сжатия
2.4.1. Согласование критического сечения и сечения на входе в компрессор
2.4.2. Согласование сечения Н с сечениями КР и В
2.5. Совместная работа сверхзвукового входного устройства и компрессора
2.6. Особенности сверхзвуковых входных устройств внутреннего сжатия
Резюме
Контрольные вопросы
Задачи
Г лава 3. Выходные устройства
3.1. Общие сведения
3.1.1. Назначение выходных устройств. Основные параметры режима и критерии эффективности работы
3.1.2. Тяговые и расходные характеристики сопла
3.1.3. Диаграмма i-s процесса расширения газа в канале сопла и формула скорости истечения
3.1.4. Основные требования к выходным устройствам и их классификация
3.2. Характеристики дозвуковых выходных устройств
3.2.1. Сужающееся сопло
3.2.2. Диффузорное выходное устройство
3.3. Особенности работы и характеристики сверхзвуковых сопел
3.3.1 Сопло Лаваля
3.3.2. Эжекторные сопла
3.3.3. Сопла с центральным телом
3.3.4. Регулирование сопел. Плоские сопла
3.4. Особенности выходных устройств с реверсом тяги
Резюме
Контрольные вопросы
Задачи
Глава 4. Камеры сгорания
4.1. Общие сведения
4.1.1. Назначение камер сгорания. Необходимые сведения о топливах
4.1.2. Основные параметры режима и показатели качества работы камеры сгорания
4.1.3. Определение относительного расхода топлива и оценка максимально возможной температуры газа перед турбиной
4.1.4. Основные требования к камерам сгорания
4.2. Некоторые закономерности горения топлива в потоке
4.3. Рабочий процесс основных камер сгорания
4.3.1. Схемы основных камер сгорания и их обоснование
4.3.2. Подготовка горючей смеси
4.3.3. Организация горения топлива
4.3.4. Формирование поля температуры газа на выходе из камеры сгорания и охлаждение стенок жаровой трубы
4.4. Особенности рабочего процесса форсажных камер сгорания
4.5. Основные характеристики камер сгорания
4.5.1. Зависимость коэффициента полноты сгорания топлива от параметров режима
4.5.2. Потери полного давления в основной и форсажной камерах сгорания ГТД
4.5.3. Срывные характеристики
4.5.4. Неравномерность температурного поля
Резюме
Контрольные вопросы
Задачи
ЧАСТЬ II. ОСНОВНЫЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ РАБОЧЕГО ПРОЦЕССА ТРД, ТРДД, ТВД
Глава 5. Газотурбинный двигатель как тепловая машина
5.1. Диаграмма i-s рабочего процесса основного контура ГТД
5.2. Работа цикла ГТД
5.3. Зависимость работы цикла от его параметров
5.3.1. Зависимость работы цикла от температуры газа перед турбиной
5.3.2. Зависимость работы цикла от суммарной степени повышения давления
5.4. Эффективный КПД
5.5. Зависимость эффективного КПД от параметров цикла
Резюме
Контрольные вопросы
Задачи
Глава б. Силовая установка с газотурбинным двигателем как движитель
6.1. Тяга движителя
6.2. ТРД И ТВД как частные случаи ТРДД
6.3. КПД авиационного движителя
6.3.1. Коэффициент гидравлических потерь
6.3.2. Полетный КПД
6.4. Сравнение различных типов ГТД как движителей
6.4.1. Удельная тяга ГТД
6.4.2. Зависимость удельной тяги от степени двухконтурности
6.5. Наивыгоднейшее распределение энергии между контурами ТРДД
6.5.1. Вывод формулы удельной тяги для общего случая распределения энергии между контурами
6.5.2. Зависимость удельной тяги от распределения энергии между контурами ТРДД
Резюме
Контрольные вопросы
Задачи
Глава 7. Основные закономерности изменения удельных параметров ГТД
7.1. Общий КПД и удельный расход топлива
7.2. Зависимость удельной тяги и удельного расхода топлива от параметров цикла
7.2.1. Зависимость удельных параметров двигателя от температуры газа перед турбиной
7.2.2. Зависимость удельных параметров двигателя от суммарной степени повышения давления
7.3. Зависимость удельной тяги и удельного расхода топлива ТРДД от параметров движителя
7.4. Зависимость удельной тяги и удельного расхода топлива ГТД от внешних условий
7.4.1. Зависимость удельных параметров двигателя от скорости полета
7.4.2. Оптимальный ГТД для различных скоростей полета
7.4.3. Зависимость удельных параметров двигателя от температуры наружного воздуха
7.5. Зависимость удельных параметров двигателя от потерь в узлах
7.6. Энергетический баланс ГТД
Резюме
Контрольные вопросы
Задачи
ЧАСТЬ III. ТЕРМОГАЗОДИНАМИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ И АНАЛИЗ ПАРАМЕТРОВ ПРОЕКТИРУЕМОГО ГТД. ОСОБЕННОСТИ РАБОЧЕГО ПРОЦЕССА ТРДДсм И ТРД(Д)Ф
Глава 8. Методы проектного термогазодинамического расчета и анализа параметров ГТД
8.1. Исходные данные для проектного термогазодинамического расчета ГТД
8.2. Методика проектного термогазодинамического расчета одновального ТРД
8.2.1. Основные уравнения
8.2.2. Последовательность термогазодинамического расчета одновального ТРД
8.3. Особенности проектного термогазодинамического расчета ТРДД, ТВД и ТВаД
8.3.1. Двухконтурные турбореактивные двигатели различных схем
8.3.2. ТВаД и ТВ(В)Д со свободной турбиной
8.3.3. ТВаД и ТВ(В)Д с отбором мощности от турбокомпрессора НД(ВД)
8.4. Оценка влияния параметров рабочего процесса, КПД узлов и коэффициентов потерь на удельные параметры ГТД методом малых отклонений
8.5. Термогазодинамический анализ влияния КПД узлов, коэффициентов потерь и отбора воздуха на удельные параметры одновального ТРД
8.6. Различные методы определения и анализа удельных параметров ГТД
Резюме
Контрольные вопросы
Задачи
Глава 9. Особенности рабочего процесса двигателей с форсажными камерами (ТРДФ и ТРДДФ) и со смешением потоков (ТРДДсм)
9.1. Особенности ТРДДсм
9.1.1. Особенности проектного термогазодинамического расчета ТРДДсм
9.1.2. Влияние смешения на выходной импульс
9.2. Зависимость удельной тяги и удельного расхода топлива ТРДФ и ТРДДФсм от температуры газа на выходе из форсажной камеры
9.3. Зависимость удельной тяги и удельного расхода топлива ТРДФ и ТРДДФсм от температуры газа перед турбиной
9.4. Зависимость удельной тяги и удельного расхода топлива ТРДДФсм от степени двухконтурности
9.5. Зависимость удельной тяги и удельного расхода топлива ТРДФ и ТРДДФсм от степени повышения давления в компрессоре
9.6. Особенности термогазодинамического расчета турбореактивных двигателей с форсажными камерами
Резюме
Контрольные вопросы
Задачи

Книга 2.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение
Глава 10. Общий анализ уравнений совместной работы узлов выполненного ГТД
10.1. Совместная работа входного устройства и компрессора
10.2. Совместная работа турбины и сопла
10.3. Совместная работа узлов газогенератора
10.3.1. Совместная работа камеры сгорания и турбины ВД
10.3.2. Совместная работа компрессора и расположенной за ним сети
10.3.3. Совместная работа компрессора и турбины ВД
10.4. Совместная работа компрессора и турбины НД
10.5. Совместная работа всех узлов ГТД
Резюме
Контрольные вопросы
Задачи
ЧАСТЬ IV. ТРД(Д) С ОДНИМ УПРАВЛЯЮЩИМ ФАКТОРОМ
Глава 11. Основные закономерности совместной работы узлов ТРД(Д)
11.1. Основные закономерности совместной работы узлов многовального турбокомпрессора
11.1.1. Линия совместной работы
11.1.2. Особенности совместной работы узлов двухвального газогенератора
11.1.3. Особенности совместной работы узлов турбовентилятора ТРДД
11.2. Подобные режимы и формулы приведения
11.2.1. Подобные режимы
11.2.2. Формулы приведения
11.2.3. Приведение параметров к САУ по температуре и давлению в различных сечениях двигателя
11.3. Обобщенные характеристики двигателя
11.3.1. Основные закономерности изменения параметров турбокомпрессора
11.3.2. Анализ зависимости приведенных и относитель¬ных параметров двигателя от критериев подобия
11.3.3. Особенности обобщенных характеристик двухвальных ТРД(Д)
11.4. Влияние параметров рабочего процесса на совместную работу узлов и на обобщенные характеристики
11.5. Особенности совместной работы узлов ТРДДсм
Резюме
Контрольные вопросы
Задачи
Глава 12. Основные характеристики ТРД(Д). Методы их расчета и анализа. Термодинамические основы управления двигателя
12.1. Термодинамические основы управления ГТД
12.1.1. Эксплуатационные режимы
12.1.2. Закон и программа управления
12.1.3. Управление ГТД из условия поддержания заданного значения температуры газа перед турбиной
12.1.4. Управление турбореактивных двигателей по закону n вд (нд) = const
12.2. Методы расчета и анализа характеристик ГТД
12.2.1. Общие сведения. Задание на расчет характеристик
12.2.2. Приближенный метод расчета характеристик одновального ТРД
12.2.3 Особенности методов расчета характеристик ТРД(Д) различных схем
12.2.4. Краткий анализ современных методов расчета характеристик двигателя по заданным характеристикам его узлов
12.2.5. Метод расчета обобщенных характеристик двигателя
12.3. Анализ основных характеристик ТРД(Д)
12.3.1. Дроссельные характеристики
12.3.2. Климатические характеристики
12.3.3. Высотные характеристики
12.3.4. Скоростные характеристики
12.3.5. Влияние параметров рабочего процесса, типа, схемы двигателя и законов управления на характеристики ТРД(Д)
Резюме
Контрольные вопросы
Задачи
ЧАСТЬ V. ГТД С НЕСКОЛЬКИМИ УПРАВЛЯЮЩИМИ ФАКТОРАМИ
Глава 13. Особенности ТРД(Д) с изменяемыми площадями характерных сечений
13.1. Одновальный ТРД (газогенератор) с регулируемой площадью сопла
13.1.1. Особенности работы узлов газогенератора и обобщенные характеристики ТРД при Fc.кр = var
13.1.2. Особенности управления одновального ТРД и его характеристики на максимальном режиме при Fс.кр = var
13.1.3. Особенности управления одновального ТРД и его характеристики на режимах пониженной тяги при Fс.кр = var
13.1.4. Структурные схемы управления ТРД при Fс.кр = var
13.2. Одновальный ТРД (газогенератор) с регулируемыми турбиной, соплом и компрессором
13.2.1. Регулирование турбины
13.2.2. Регулирование турбины и сопла
13.2.3. Регулирование компрессора
13.3. Двухвальный и трехвальный ТРД(Д) с регулируемыми соплом, турбиной и компрессором
13.3.1. Особенности влияния площади сопла
13.3.2. Особенности влияния площади соплового аппарата турбины ВД
13.3.3. Особенности влияния площади соплового аппара¬та турбины НД
13.3.4. Особенности влияния площадей характерных се¬чений в системе многовальных двигателей
13.4. Особенности расчета (анализа) характеристик ТРД(Д) с регулируемыми площадями характерных сечений
13.4.1. Одновальный ТРД
13.4.2. Многовальный ТРД(Д) при Fс.кр = var
Резюме
Контрольные вопросы
Задачи
Глава 14. Особенности ТВД, ТВаД и ТРД(Д)Ф
14.1. Особенности совместной работы узлов ТВД и ТВаД, их обобщенные характеристики
14.1.1. Одновальный ТВД
14.1.2. ТВаД со свободной турбиной
14.2. Особенности управления и характеристик одновального ТВД и ТВаД со свободной турбиной
14.2.1. Особенности управления двигателя
14.2.2. Особенности характеристик
14.3. Особенности совместной работы узлов ТРД(Д)Ф, их обобщенные характеристики
14.3.1. Особенности совместной работы узлов
14.3.2. Анализ влияния параметров режима на тягу
14.4. Особенности характеристик и управления турбореактивных двигателей с форсажными камерами
14.4.1. Особенности характеристик ТРД(Д)Ф
14.4.1. Особенности управления ТРД(Д)Ф
14.1. Особенности расчета характеристик ТВД(ТВаД) и ТРД(Д)Ф
Резюме
Контрольные вопросы
Задачи
Глава 15. Анализ влияния различных факторов на совме¬стную работу узлов ГТД и его характеристики
15.1. Влияние числа Мп в условиях докритического истечения газа из сопла
15.1.1. Одновальный ТРД
15.1.2. ГТД других типов и схем
15.2. Влияние КПД узлов и коэффициентов потерь
15.2.1. Влияние КПД турбины и компрессора ВД
15.2.2. Влияние КПД турбины и компрессора НД
15.2.3. Влияние коэффициентов потерь
15.3. Влияние отбора воздуха от двигателя
15.3.1. ТРД(Д) с отбором воздуха ВД
15.3.2. ТРДД с отбором воздуха НД
15.4. Влияние отбора мощности от двигателя
15.4.1. Двухвальный ГТД с отбором мощности от газогенератора
15.4.2. Двухвальный ГТД с отбором мощности от турбокомпрессора НД
15.5. Влияние числа Рейнольдса
15.6. Некоторые закономерности разброса параметров двухвальных ТРД(Д)
15.6.1. Результаты испытаний серийных ТРДД
15.6.2. Скольжение частот вращения роторов как фактор, характеризующий термогазодинамическое состояние ТРД(Д)
Резюме
Контрольные вопросы
Список литературы
Приложения
1. Основные закономерности изменения удельных параметров
и проектный термогазодинамический расчет ГТД (краткое содержание курсовой работы)
2. Ответы к решению задач, гл. 1 - 9
3. Таблица стандартной атмосферы (ГОСТ 4401-81)
4. Таблица перевода некоторых единиц измерения физических
величин из различных систем в международную систему СИ
5. Номограмма для определения относительного расхода топлива ГТД
6. Совместная работа узлов и характеристики ГТД (краткое содержание самостоятельной работы)
7. Номограмма для определения ?^*_т
8. Номограмма для определения ?^*_к
9. Номограмма для расчета линии совместной работы
10. Номограмма для определения ?^*_кНД
11. Ответы к решению задач, гл. 10 - 14