Розрахунок авіаційного двигуна турбогвинтового типу

Міністерство освіти і науки України

Слов’янський коледж Національного авіаційного університету

КУРСОВА РОБОТА

з дисципліни:

«Теорія теплових двигунів»

Виконав студент КР

гр.1М05Б Сивак С.Б

Викладач Ануфрієв В.Р

Слов’янськ 2007

Завдання на Курсову роботу

1. Вихідні дані для розрахунку:

Вариант

Тип двигуна ТВД

Аналог Astory 14

Температура газів перед турбіною 1150 К

Ступінь підвищення тиску компресора 8,1

Висота польоту 500 м

Потужність 850 л.с.

Число Маха польоту 0,4

Означення основних параметрів

· а - швидкість звуку;

· Се
– питома витрата палива;

· D – діаметр (м);

· - відносний діаметр втулки;

· F – площа перетину(м2
);

· G – масова витрата повітря, газу, палива(кг/с);

· g – відносна витрата палива;

· H – висота польоту(м);

· Hu
– нижча теплотворність палива;

· h – висота лопатки;

· k – показник адіабати (ізоентропи);

· L – питома робота;

· М – число Маха польоту;

· N – потужність(кВт);

· n – частота обертання; показник політропи;

· p, P – тиск (Па);

· q(λ) – відносна щільність потоку;

· Т – температура (К);

· u – окружна швидкість на радіусі РК(м/с);

· V – швидкість польоту(м/с);

· z – кількість ступенів(компресора, турбіни);

· α – кут; коєфіціент надлишку повітря;

· ∆ - ступінь підігріву повітря;

· η – КПД; коефіцієнт повноти згорання палива;

· λ – приведена швидкість;

· ξ – коефіцієнт втрат;

· π – ступінь підвищення (зменшення) тиску;

· ρ – щільність (кг/м3);

· σ – коефіцієнт регенерування тепла; коефіцієнт зберігання повного тиску;

· φ – коефіцієнт швидкості;

Вступ

Високі вимоги до технічних даних сучасних літаків зумовили перетворення їх в складні авіаційні комплекси при одночасному істотному зростанні вартості їх створення і експлуатації.

Оптимізація технічних рішень і зменшення витрат при створенні перспективних літаків вимагають вже на початкових етапах їх проектування ретельної оцінки взаємозв'язку характеристик основних складових елементів авіаційного комплексу. Вибір двигуна для літака з безлічі можливих варіантів ускладнюється необхідністю обліку параметрів і характеристик силової установки в цілому.

Одним з найбільш складних завдань при створенні авіаційного двигуна є вибір параметрів робочого процесу двигуна і розрахунок його експлуатаційних характеристик. Цей етап передує проектуванню і виготовленню дослідного зразка. Він базується звичайно на задоволенні вимог до літального апарату і його силової установки, оцінки технологічних можливостей створення всіх елементів літального апарату і його двигунів, розробки концепції застосування і експлуатації літального апарату.

Отже дана курсова робота розглядає розрахунок авіаційного двигуна, на прикладі турбогвинтового типу авіаційних двигунів.

У першій частині курсової роботи обчислення проводяться за перерізами:

- Переріз В-В: перед компресором;

- Переріз К-К: перед камерою згоряння;

- Переріз Г-Г: за камерою згоряння;

- Переріз Т-Т: за турбіною;

- Переріз С-С: вихідний пристрій;

- Також у другому розділі першої частини обчислюються основні параметри двигуна

У другій частині курсової роботи проводиться розрахунок і узгодження параметрів компресора і турбіни, на підставі яких будуть визначаться діаметри ступенів турбіни і компресора, кількість ступенів, а також вибір матеріалу для лопаток.

У третій частині обчислюються площа основних прохідних перерізів.

Частина 1: Газодинамічний розрахунок двигуна

Початковими даними для розрахунку є:

-Эквівалентна потужність Nек
(кВт);

-Температура газів на виході з камери згорання ТГ
*(К)
;

-Ступінь підвищення тиску в компресорі ;

-Розрахкнкові умови польоту: висота Н (м)
, щільність повітря ρ(кг/м3
)
та число «М»
польоту.

I. Визначення основних параметрів газо-воздушного потоку за трактом двигуна.

ПерерізВ-В

За таблицею МСА визначаю значення:

ТН
= 284,75 К

РН
= 95400 Па

1. Визначимо температуру, тиск та щільність після гальмування потоку:

якщо М < 1 беру = 1.

Де=0.88…0.94

Переріз К-К

2. Знайдемо ефективну роботу компресору та температуру гальмування за компресором.

Сталі:

,

де , беру

3. Визначаю тиск гальмування за компресором:

Переріз Г-Г

4. По відомим температурам Т*
К
и Т*
Г
за графіком визначаєм витрату палива на 1 кг повітря gT
.

gT
= 0,0155.

Визначаю коефіцієнт надлишку повітря:

де

5. Обчислюю тиск гальмування:

де беру

.

ПерерізТ-Т

6. Визначаю тиск гальмування та ступень розширення газу в турбіні:

7. Визначаю температуру гальмування потоку.

де ηТ
= 0,86….0,92, беру ηТ
= 0,92; більшим ηТ
відповідають більші LT
.

8. Визначимо ефективну роботу турбіни LT
та роботу гвинта LB
(Дж/кг) з відповідностей:

где .

де

Переріз С – С

9. Визначимо швидкість витікання (м/с), температуру (К) та щільність потоку (кг/м3
) при повному розширенні:

де ;

II. Визначаємо основні параметри двигуна: