Как входящий воздух распределяется в различных системах реактивного двигателя?

Jul 09, 2023

Поступающий воздух характеризуется различными реактивными струями внутри двигателя.

Реактивные двигатели работают путем сжатия поступающего воздуха через ряд компрессоров и объединения его с распыленным топливом в камере сгорания. Топливно-воздушная смесь воспламеняется, расширяется и выбрасывается через выхлопные трубы, создавая тягу. Другой, более крупный поток воздуха просто проходит через обходной поток, не сжимаясь и не воспламеняясь.

Степень двухконтурности представляет собой отношение массового расхода воздуха, обходящего сердцевину двигателя (вторичный поток), к массовому расходу воздуха, поступающего в сердцевину двигателя (первичный поток). Третий поток, паразитный воздушный поток (отбираемый воздух), проходит от компрессора и используется вне камеры сгорания для охлаждения и наддува различных систем. В этой статье исследуются три потока воздуха в реактивном двигателе.

Мы будем рады видеть вас в Instagram – подписывайтесь на нас здесь!

Поступающий от вентилятора воздух поступает в серию ступеней сжатия низкого давления (НД) (бустер) перед тем, как попасть в компрессор высокого давления (ВД). Каждая ступень сжатия состоит из вращающегося компонента и неподвижного компонента. Воздух сжимается и кондиционируется при прохождении каждой ступени. Скорость воздуха уменьшается по мере увеличения давления (и температуры).

Воздух из компрессора низкого давления направляется в компрессор высокого давления через входные направляющие аппараты (IGV), чтобы уменьшить любую остаточную турбулентность, вызванную вращением. Высокотемпературный сжатый воздух смешивается с находящимся под давлением топливом для сгорания. Горячие газы расширяются, передавая энергию турбинам ВД и НД. Воздух поступает через выхлоп двигателя, создавая тягу.

Паразитный воздух используется для наддува и охлаждения внутренних компонентов двигателя. Отбираемый воздух из первичного потока используется для создания давления в отстойниках, клапанах и других внутренних системах. Паразитный воздух также используется для охлаждения отстойников и высокотемпературных компонентов, включая лопатки и сопла турбин.

Примечательно, что хотя воздух уже нагрет примерно до 930 градусов F (500 градусов C), он относительно прохладнее, чем температура внутри и вокруг камеры сгорания (~ 2730 градусов F/1500 градусов C).

Паразитный воздух также используется для наддува кабины, кондиционирования воздуха и других внутренних систем. Он также обеспечивает теплый воздух для противообледенительных систем воздухозаборника двигателя и противообледенительной системы крыла самолета. Примечательно, что любое количество воздуха, отбираемого из секции сжатия, отрицательно влияет на эффективность двигателя. Однако отбираемый воздух точно контролируется с помощью многочисленных клапанов и подается в критически важные системы двигателя и самолета.

Хотите узнать больше об авиации? Посетите раздел наших руководств здесь.

Вторичный поток воздуха обходит сердцевину двигателя и течет снаружи двигателя, обеспечивая большую часть тяги двигателя. Поступающий от вентилятора воздух направляется через выпускные направляющие аппараты (OGV), чтобы минимизировать влияние центробежных сил от вращающегося вентилятора. Вторичный воздушный поток обеспечивает общее охлаждение двигателя снаружи, одновременно помогая минимизировать шум двигателя.

Часть вторичного воздуха используется для дальнейшего охлаждения бандажей и корпусов турбины. Компоненты турбины расширяются и сжимаются из-за изменения температуры. В результате изменяется зазор между корпусами и лопатками, влияя на эффективность работы двигателя. Вторичный воздух подается к линиям активного регулирования зазора, установленным на корпусах турбин, для оптимизации зазора лопаток на всех этапах полета.

Поскольку температура вторичного воздуха во многом зависит от высоты полета самолета, управление массовым расходом воздуха осуществляется с помощью клапанов регулирования зазоров. Вторичный воздух также используется для других внешних компонентов, включая охлаждение основного отсека и системы зажигания.

Что вы думаете о различных потоках воздуха в реактивном двигателе? Расскажите нам в разделе комментариев.

Писатель: Омар — энтузиаст авиации, доктор философии. в аэрокосмической технике. Имея за плечами многолетний технический и исследовательский опыт, Омар стремится сосредоточиться на научно-исследовательской авиационной практике. Помимо работы, Омар увлекается путешествиями, посещением авиационных объектов и наблюдением за самолетами. Базируется в Ванкувере, Канада.