P m (v -v) 空氣噴= (4.1)
式中, ——飛機(jī)的飛行速度(m/s);
——發(fā)動(dòng)機(jī)尾噴口處的排氣速度(m/s)
——發(fā)動(dòng)機(jī)的空氣流量(kg/s)。
此式?jīng)]有考慮燃油的質(zhì)量,因?yàn)闇u輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī),在單位時(shí)間內(nèi)所加入的燃油的質(zhì)量與
其空氣流量相比小得多,一般僅占1%~2%左
右,故可忽略不計(jì)。
v
噴v
空氣m
對(duì)于一定的渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī),其推力P 決定
于發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速n、飛機(jī)的飛行速度和高度。發(fā)
動(dòng)機(jī)的推力特性,即指推力P 隨轉(zhuǎn)速n、飛行速
度和飛行高度之間的變化關(guān)系,分述于下。
1.推力的油門(mén)特性(轉(zhuǎn)速特性)
操縱油門(mén),能改變發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和推力,從
而改變發(fā)動(dòng)機(jī)的工作狀態(tài)。發(fā)動(dòng)機(jī)推力與轉(zhuǎn)速的
關(guān)系曲線(xiàn)如圖4.6 所示。
試驗(yàn)分析表明,發(fā)動(dòng)機(jī)推力大致與轉(zhuǎn)速的三
次方成正比,接近最大轉(zhuǎn)速時(shí),大致與轉(zhuǎn)速的四
次方成正比,在飛行中,可根據(jù)飛機(jī)飛行狀態(tài)的
需要,選擇適當(dāng)?shù)陌l(fā)動(dòng)機(jī)工作狀態(tài),使發(fā)動(dòng)機(jī)能
在最有利的情況下工作,既省油又能產(chǎn)生所需的
推力。渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)通常有以下幾種工作狀態(tài):
(1)加力工作狀態(tài)——對(duì)于帶加力燃燒室的
渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī),在加力工作狀態(tài),一般推力約
可增加25%(飛行M 數(shù)越大,加力比越大)。但是,由于加力時(shí)的耗油率過(guò)高,而且容易引
起發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)件過(guò)熱,所以,只能在短時(shí)間內(nèi)工作。例如,國(guó)產(chǎn)渦噴-6 型發(fā)動(dòng)機(jī)規(guī)定,飛行高
度小于6000 米時(shí),一般不允許超過(guò)6 分鐘,高度大于6000 米時(shí),一般不允許超過(guò)10 分鐘。
圖4.6 渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的P~n 曲線(xiàn)
(2)最大工作狀態(tài)——發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速最大,推力僅低于加力狀態(tài),連續(xù)工作時(shí)間的限制與
加力工作狀態(tài)相同。
(3)額定工作狀態(tài)——轉(zhuǎn)速稍微減小一些或少?lài)娨恍┤加停拱l(fā)動(dòng)機(jī)的推力比最大工作
狀態(tài)小一些,保證可以在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)連續(xù)工作,而發(fā)動(dòng)機(jī)的構(gòu)件不致超載或過(guò)熱。
(4)巡航工作狀態(tài)——轉(zhuǎn)速約為額定轉(zhuǎn)速的90%,推力約為額定狀態(tài)的80%,燃料消
耗率最低,連續(xù)工作時(shí)間不限。
(5)慢車(chē)工作狀態(tài)——轉(zhuǎn)速約為額定轉(zhuǎn)速的30%,推力很小。飛機(jī)下滑和著陸時(shí)常用
此狀態(tài),連續(xù)工作時(shí)間一般不允許超過(guò)10 分鐘。
“渦噴-6”型發(fā)動(dòng)機(jī)各種工作狀態(tài)下的海平面靜推力值如表4.4 所示。
2.推力的速度特性
速度特性是指,在轉(zhuǎn)速和飛行高度一定時(shí),發(fā)動(dòng)機(jī)的推力隨飛行M 數(shù)的變化關(guān)系,如圖
· 46 ·
4.7 所示。
曲線(xiàn)表明,隨著飛行速度的增大,發(fā)動(dòng)機(jī)的推力開(kāi)始略有下降,然后增加,但飛行速度
超過(guò)一定的M 數(shù)后,則迅速下降。
表4.4 渦噴-6 型發(fā)動(dòng)機(jī)的推力
工作狀態(tài) 轉(zhuǎn)速(轉(zhuǎn)/分) 海平面靜推力(kg)
加力 11150±50 3250
最大 " 2600
額定 " 2150
巡航 10400±50 1720
慢車(chē) 4100±200 <100
從發(fā)動(dòng)機(jī)推力的表達(dá)式可知,P 與及成正比。當(dāng)飛行速度增加時(shí),開(kāi)始很
小,沖壓不大,故發(fā)動(dòng)機(jī)的空氣流量和噴氣速度增加得不多,因而飛行速度的增加,
使之值減小的較多,因此,推力稍有下降。當(dāng)飛行速度進(jìn)一步繼續(xù)增大時(shí),沖壓作用
增強(qiáng),使和值的增加逐漸顯著,故使推力隨飛行速度的增加而增大。當(dāng)飛行速度增
加到超過(guò)某一M 數(shù)后,由于沖壓作用過(guò)大,將使進(jìn)入壓氣機(jī)的空氣溫度升高,為使發(fā)動(dòng)機(jī)不
致過(guò)熱,需要調(diào)節(jié)和控制發(fā)動(dòng)機(jī)的渦輪前溫度,使的增加受到限制,因此會(huì)使差值
大大降低,從而導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)的推力隨速度的增大而迅速減小。
3.推力的高度特性
發(fā)動(dòng)機(jī)推力的高度特性,是指轉(zhuǎn)速和飛行速度一定時(shí),發(fā)動(dòng)機(jī)推力隨飛行高度的變化情
況。高度升高,空氣的密度減小,發(fā)動(dòng)機(jī)的空氣流量因之減小,故發(fā)動(dòng)機(jī)的推力隨飛行高度
的升高而減小,如圖4.8 所示。
m空氣(v -v) 噴v
空氣m 噴v v
(v -v) 噴
空氣m 噴v
噴v (v -v) 噴
圖4.7 渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的P~M 曲線(xiàn) 圖4.8 渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的P~H 曲線(xiàn)
從圖4.8 可以看出,當(dāng)飛行高度低于11 公里時(shí),由于高度升高,大氣溫度降低,使增
大,所以發(fā)動(dòng)機(jī)推力隨飛行高度的增加而降低的程度比較緩和。而當(dāng)高度大于11 公里時(shí),在
噴v
· 47 ·
同溫層內(nèi),由于大氣溫度不再隨高度的增加而降低,所以發(fā)動(dòng)機(jī)的推力隨飛行高度增加而降
低的比較快。
(二)渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的耗油率特性
發(fā)動(dòng)機(jī)的耗油率是指,單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生單位推力的燃油消耗量,常用符號(hào)Ce表示,單位
是“kg/kgf·h”
1. 的速度特性
在轉(zhuǎn)速和飛行高度一定的情況下,發(fā)動(dòng)機(jī)的耗油率隨飛行速度的增大而提高,其變化的
趨勢(shì)如圖4.9 所示。
2. 的高度特性
當(dāng)飛行速度和發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速一定時(shí),耗油率C
Ce
Ce
e隨飛行高度變化的趨勢(shì)如圖4.10 所示。
圖4.9 渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的Ce ~v 曲線(xiàn) 圖4.10 渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)Ce ~H 曲線(xiàn)
3.Ce 的轉(zhuǎn)速特性
飛行速度與飛行高度一定時(shí),Ce 隨發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的變化關(guān)系如圖4.11 所示。
由圖可以看出,當(dāng)轉(zhuǎn)速較低時(shí),隨發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的
增大, 迅速降低,當(dāng)增至巡航轉(zhuǎn)速時(shí), 降至最
小值。此后,再增加轉(zhuǎn)速,則值稍增大。
Ce Ce
Ce
圖 4.11 渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)Ce ~n 曲線(xiàn)
以上分別對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)推力P 和耗油率的轉(zhuǎn)速、
速度和高度特性,單項(xiàng)地進(jìn)行了介紹。這只是為了分
析起來(lái)比較方便,實(shí)際上對(duì)一種發(fā)動(dòng)機(jī)而言,各種性
能并不是孤立的,而是密切相關(guān)具有內(nèi)在聯(lián)系的。因
此,在發(fā)動(dòng)機(jī)的性能說(shuō)明書(shū)中,一般都給出綜合性的
能夠全面表達(dá)發(fā)動(dòng)機(jī)推力和耗油率變化規(guī)律和調(diào)節(jié)
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