Способ определения температуры газа перед турбиной на форсажном режиме турбореактивного двигателя

Способ определения температуры газа перед турбиной на форсажном режиме турбореактивного двигателя

Реферат

Изобретение относится к авиации и предназначено для определения температуры газа при испытаниях и эксплуатации газотурбинных двигателей на форсажных режимах.

Известен способ определения температуры газа перед турбиной на форсажном режиме через уравнение теплового баланса:

c р в Т ∗ г Т ∗ Г + q Т n Т ∗ г Т ∗ Г = q T ( H U η Г + n T 0 T 0 ) + c р в Т ∗ к T ∗ К (см. Ю.А. Литвинов, В.О. Боровик. Характеристики и эксплуатационные свойства авиационных турбореактивных двигателей. Изд. Москва, «Машиностроение» 1979 г., стр.155, формула 5.47).

Недостатком известного способа является большое количество расчетных величин, что дополнительно к погрешности измерений добавляет и погрешность расчета.

Техническим результатом, объективно достигаемым при использовании заявленного способа, является повышение точности расчета температуры газа перед турбиной на форсажном режиме за счет уменьшения расчетных величин и использовании метода косвенного измерения, позволяющего упростить определение температуры на форсажном режиме.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе определения температуры газа перед турбиной на форсажном режиме турбореактивного двигателя измеряют на максимальном и форсажном режимах температуру газа за турбиной Т_4М и Т_4Ф, также измеряют на максимальном и форсажном режимах давление за компрессором Р_КМ и Р_КФ и за турбиной Р_ТМ и Р_ТФ, далее определяют температуру газа перед турбиной на максимальном режиме перед включением форсажа Т_ГМ, затем определяют температуру газа перед турбиной на форсажном режиме Т_ГФ, по формуле:

Т Г Ф = Т Г М + к 1 ( ( Т 4 ф − T 4 М ) + к 2 ( Р К Ф Р Т Ф − Р К М Р Т М ) ) , где

к₁ - коэффициент, учитывающий работу форсажного насоса, определяемый по формуле:

к₁=ΔТ_Г/ΔТ₄, где

ΔТ_Г - разница температуры газа перед турбиной на максимальном и форсажном режимах;

ΔТ₄ - разница температуры газа за турбиной низкого давления на максимальном и форсажном режимах;

к₂ - коэффициент, определяемый по формуле:

к 2 = Т 4 Ф − Т 4 М π Т Ф − π Т М , где

π_ТФ - степень расширения газа на турбине на форсажном режиме;

π_ТМ - степень расширения газа на турбине на максимальном режиме;

За счет того, что при расчете температуры газа перед турбиной на форсажном режиме по вышеприведенному уравнению количество расчетных величин минимизировано до одной, достоверность определения данной температуры по сравнению с прототипом повышается.

Далее представлен пример реализации заявленного способа определения температуры газа перед турбиной на форсажном режиме турбореактивного двигателя:

На максимальном режиме работы двигателя измеряем приемниками

полного давления давление за компрессором Р_КМ, кг/см², давление за турбиной низкого давления Р_ТМ, кг/см², и измеряем термопарами температуру газа за турбиной Т_4М, К.

Далее определяем температуру газа перед турбиной на максимальном режиме Т_ГМ, К, любым известным способом, например, через уравнение теплового баланса:

T ∗ Г = q T ( H U η Г + n T 0 T 0 ) + c р в Т ∗ к T ∗ К − c р в Т ∗ г T ∗ Г q T n T ∗ г

Затем двигатель выводится на форсажный режим на котором проводятся аналогичные измерения Р_КФ, кг/см², Р_ТФ, кг/см², Т_4Ф, К.

Далее рассчитываем коэффициенты к₁ и к₂. Данные коэффициенты определяются для каждого типа двигателя отдельно при специальных испытаниях.

Для определения коэффициента к₁ определяем температуру газа на максимальном Т_ГМ и форсированном Т_ГФ режимах работы двигателя (указанные температуры вычисляются через уравнение теплового баланса). На этих же режимах соответственно термопарами измеряем температуру газа за турбиной низкого давления Т_4М и Т_4Ф и вычисляем по формуле коэффициент к₁:

к₁=ΔТ_Г/ΔТ₄

Для определения коэффициента к₂ на максимальном режиме работы двигателя приемниками полного давления измеряем давление перед турбиной Р_1ТМ, давление за турбиной низкого давления Р_ТМ и измеряем термопарами температуру газа за турбиной низкого давления Т_4М. Далее аналогичные измерения выполняем на форсированном режиме работы двигателя и измеряем Р_1ТФ, Р_ТФ и Т_4Ф. Вычисляем по формуле суммарную степень расширения газов на турбинах на максимальном π_ТМ и форсированном π_ТФ режимах:

π Т М = Р 1 Т М Р Т М

Далее рассчитываем коэффициент к₂ по формуле:

к 2 = Т 4 Ф − Т 4 М π Т Ф − π Т М

Затем рассчитываем температуру газа перед турбиной на форсажном режиме турбореактивного двигателя Т_ГФ, К, по формуле:

Т Г Ф = Т Г М + к 1 ( ( Т 4 ф − T 4 М ) + к 2 ( Р К Ф Р Т Ф − Р К М Р Т М ) )

Способ определения температуры газа перед турбиной на форсажном режиме турбореактивного двигателя, характеризующийся тем, что измеряют на максимальном и форсажном режимах температуру газа за турбиной Т_4М и Т_4Ф, также измеряют на максимальном и форсажном режимах давление за компрессором Р_КМ и Р_КФ и за турбиной Р_ТМ и Р_ТФ, далее определяют температуру газа перед турбиной на максимальном режиме перед включением форсажа Т_ГМ, затем определяют температуру газа перед турбиной на форсажном режиме Т_ГФ, по формуле: Т Г Ф = Т Г М + к 1 ( ( Т 4 ф − T 4 М ) + к 2 ( Р К Ф Р Т Ф − Р К М Р Т М ) ) , гдек₁ - коэффициент, учитывающий работу форсажного насоса, определяемый по формуле:к₁=ΔТ_Г/ΔТ₄, гдеΔТ_Г - разница температуры газа перед турбиной на максимальном и форсажном режимах;ΔТ₄ - разница температуры газа за турбиной низкого давления на максимальном и форсажном режимах;к₂ - коэффициент, определяемый по формуле: к 2 = Т 4 Ф − Т 4 М π Т Ф − π Т М , гдеπ_ТФ - степень расширения газа на турбине на форсажном режиме;π_ТМ - степень расширения газа на турбине на максимальном режиме.