Реферат: Научно-технический прогресс газотурбинных установок магистральных газопроводов

Дженерал электрик

General Electric (GE), США. Крупнейший мировой производитель авиационных, наземных и морских ГТД. Отделение компании General Electric Aircraft Engines (GE AE) в настоящее время занимается разработкой и производством авиационных ГТД различных типов - ТРДД, ТРДДФ, ТВД и вертолетных ГТД. Диапазон тяг и мощностей этих двигателей очень широк: ТРДД - от 40 до 512 кН, ТРДДФ - от 80 до 190 кН, ТВД и вертолетные ГТД - от 900 до 3500 кВт. GE АЕ участвует в совместных программах. Так, с французской компанией Snecma разрабатывается и производится семейство ТРДД CFM56, с фирмой Pratt & Whitney действует программа ТРДД GP7000, с компанией Honeywell - программа ТРДД CFE738.

К наиболее массовым серийным авиационным двигателям и перспективным проектам можно отнести:

- ТРД - J85, J79;

- ТВД и вертолетные ГТД - СТ7, Т58, Т700;

- ТРДД - TF39, CF6-6, CF6-50, CF6-80C2, GE90, CF34, CFM56 (совместно с Snecma);

- ТРДДФ - F101, F110, F404, F414, F120 (двигатель 5-го поколения с элементами ДИЦ).

Отделение компании General Electric Energy разрабатывает и производит авиапроизводные стационарные ГТД для энергетического, механического и морского привода в диапазоне мощности от 2 до 300 МВт. Также это отделение осуществляет маркетинг и поставки всех типов наземных и морских ГТД фирмы GE.

Промышленные и морские ГТД представлены следующим рядом моделей:

- ГТД, конвертированные из авиадвигателей - LM500, LM1600, LM2000, LM2500, LM2500+, LM5000, LM6000;

- стационарные ГТД - PGT5, PGT10, PGT25, MS5000, MS6000, MS7000, MS9000.

Пратт энд Уитни

Pratt & Whitney (PW), США. Входит в состав компании United Technologies Corporations (UTC). В настоящее время PW занимается разработкой и производством авиационных ТРДД средней и большой тяги: гражданских ТРДД тягой от 70 до 440 кН и военных ТРДДФ в классе тяги 100... 170 кН. PW участвует в международной программе ТРДД V2500, совместно с GE - в программе ТРДД GP7000.

Наиболее массовые серийные авиационные двигатели и перспективные проекты:

- ТРД (Ф) - J57, J75, J58;

- ТРДД - J52, JT3D, JT8D, JT9D, PW2000,

- PW4000, PW6000 (опытный), PW8000 (проект ТРДД с редуктором и сверхвысокой степенью двухконтурности), ADP (опытный ТВВД с закапотированным ВВ);

- ТРДДФ - TF3 0, F100, F119, РW7000 (перспективный проект на базе программы IHРТЕТ), подъемно-маршевый ТРДДФ F13 5.

Отделение фирмы Pratt & Whitney Power Systems производит конвертированные наземные и морские ГТД на базе авиадвигателей PW и PWC мощностью от 0,4 до 28 МВт.

Наземные и морские ГТД представлены следующим рядом моделей: ST5, ST6L, ST18A, ST30, ST40, FT8.

Пратт энд Уитни Канада

Pratt & Whitney Canada (PWC), (Канада). Также входит в состав компании UTC в группу PW. PWC занимается разработкой и производством малоразмерных ТРДД, ТВД и вертолетных ГТД. Большинство ТРДД находятся в классе тяги 10...33 кН. Проект новейшего ТРДД PW800 рассчитан на класс тяги 44...84 кН. Разработаны и разрабатываются ТВД и вертолетные ГТД мощностью от 400 до 3800 кВт.

Наиболее массовые серийные авиационные двигатели и перспективные проекты:

- ТРДД - JT15D, PW300, PW500, PW800 (проект ТРДД с редукторным приводом вентилятора);

- ТВД и вертолетные ГТД - РТ6А, PW100, PW200.

Ряд конвертированных из базовых ТВД и вертолетных ГТД промышленных двигателей мощностью 400.. .4000 кВт.

Роллс-Ройс

Rolls-Royce (Великобритания). Компания Rolls-Royce (RR) в настоящее время разрабатывает и производит широкий спектр ГТД авиационного, наземного и морского применения - гражданские ТРДД в диапазоне тяг от 60 до 420 кН, ТВД и вертолетные ГТД мощностью от 600 до 4500 кВт, а также подъемно-маршевые двигатели семейства Pegasus в классе тяги 95... 106 кН.

RR принимает долевое участие во многих европейских и международных программах:

- в разработке и производстве военных ТРДДФ RB199, EJ200, подъемного вентилятора для СУ истребителя JSF;

- ТВД и вертолетных ГТД семейства RTM 322 в классе мощности 1500.. .2200 кВт совместно с фирмой Turbomeca.

Ранее RR совместно с компанией Snecma разрабатывала и производила ТРДФ "Олимп" тягой 140...170кН для сверхзвукового пассажирского самолета "Конкорд".

Наиболее массовые серийные авиационные двигатели и перспективные проекты:

- ТРД - Derwent, Nene, Avon, Viper;

- ТВД и вертолетные ГТД - Dart, Gazelle, Gem, Gnome, Tyne;

- ТРДД- Conway, Spey, RB211-24/524/535, Tay, Trent 500/700/800/900;

- ТРДДФ - Adour, RBI99, EJ200 (совместно с европейскими фирмами);

- подъемно-маршевый ТРДД - Pegasus.

Широким спектром моделей для механического, энергетического и морского привода представлены ГТД наземного применения. Эти двигатели мощностью от 4 до 58 МВт - 501, 601, Avon, Coberra, Trent 50 - созданы конвертацией авиационных прототипов.

Honeywell (США). Компания Honeywell занимается разработкой и производством авиационных ГТД - ТРДД и ТРДДФ в малом классе тяги 15.. .40 кН, ТВД и вертолетных ГТД в классе мощности 450...2100 кВт.

Наиболее массовые авиационные двигатели:

- ТВД и вертолетные ГТД - Т53, Т55, LTS101, LTP101, ТРЕ331, Т800;

- ТРДД - ALF502, AS900, ATF3, LF507, TFE731;

- ТРДДФ -ТРЕ1042.

Snecma (Франция). Компания Snecma занимается разработкой и производством авиационных ГТД - военных ТРДДФ в классе тяги 75...90 кН и гражданских ТРДД совместно с компанией GE (семейства ТРДД CFM56 и GE90). Совместно с фирмой Turbomeca участвует в программе ТРДД Larzac в классе тяги 14 кН. Совместно с фирмой Rolls-Royce разрабатывала и производила ТРДФ "Олимп".

Наиболее массовые серийные авиационные двигатели и перспективные проекты:

- ТРДФ - Atar;

- ТРДД - CFM56-2/3/5/7 и GE90 (совместно с GE АЕ), Larzac (совместно с фирмой Turbomeca), перспективный ТРДД в рамках программы Tech56;

- ТРДДФ - М53, М88.

Турбомека

Turbomeca (Франция). В основном разрабатывает и выпускает ТВД и вертолетные ГТД малой и средней мощности от 400 до 1600 кВт. Совместно с компанией RR участвует в программе ГТД RTM322 в классе мощности 1500...2200 кВт.

Наиболее массовые серийные авиационные двигатели и перспективные проекты:

ТВД и вертолетные ГТД - Arriel, Arrius, Artouste, Astazou, Bastan, Makila, TM 333.

Сименс

Siemens (ФРГ). Профилем этой крупной фирмы являются стационарные наземные ГТД для энергетического и механического привода и морского применения в широком диапазоне мощности от 4 до 300 МВт.

Основные марки разрабатываемых и выпускаемых ГТД:

- Typhoon, Tornado, Tempest, Cyclone, GT35, GT10B/C, GTX100, V64.3A, V94.2, V94.2A, V94.3A, W501D5A, W501F, W501G.

Alstom (Франция, Великобритания). Разрабатывает и производит стационарные одновальные энергетические ГТД в диапазоне мощности 50...270 МВт.

Основные марки ГТД - GT8C2, GT11N2, GT13E2, GT24, GT26.

Солар

Solar (США). Входит в состав компании Caterpillar и занимается разработкой и производством стационарных ГТД малой мощности от 1 до 15 МВт для энергетического и механического привода и морского применения.

Основные марки ГТД - Saturn 20, Centaur 40/50, Taurus 60/70, Mars 90/100, Titan 130.

ГП "ЗМКБ "Прогресс" им. А.Г. Ивченко" (Украина, г. Запорожье). Государственное предприятие "Запорожское машиностроительное конструкторское бюро "Прогресс" имени академика А.Г. Ивченко" специализируется на разработке, изготовлении опытных образцов и сертификации авиационных ГТД -ТРДД в диапазоне тяги 17...230кН, самолетных ТВД и вертолетных ГТД мощностью 1000... 10000 кВт, а также промышленных наземных ГТД мощностью от 2,5 до 10000 кВт. Двигатели разработки "ЗМКБ "Прогресс" серийно выпускаются в ОАО "Мотор Сич" (Украина, г. Запорожье).

Наиболее массовые серийные авиационные двигатели и перспективные проекты:

- ТВД и вертолетные ГТД - АИ-20, АИ-24, Д-27 (ТВВД с открытым ВВ);

- ТРДД - АИ-25, ДВ-2, Д-36, Д-18Т, Д-436Т1/Т2/ТП.

Наземные ГТД:

- Д-336-1/2, Д-336-2-8, Д-336-1/2-10.

НПП "Машпроект" (Украина, г. Николаев).

Научно-производственное предприятие "Зоря-Машпроект" (Украина, г. Николаев) разрабатывает и производит ГТД для морских СУ, а также наземные ГТД для энергетического и механического привода. Наземные двигатели являются модификациями моделей морского применения. Класс мощности ГТД: 2...30МВт. С 1990гг. НПП "Зоря-Машпроект" разрабатывает также стационарный одновальный энергетический двигатель UGT-110 мощностью 110 МВт.

Основные модели ГТД:

- UGT-2500, UGT-3000, UGT-6000, UGT-10000, UGT-15000, UGT-160000, UGT-250000,

UGT-110 (совместно с НПО "Сатурн", Россия).

4.1 Основные российские производители ГТД

Ниже приведены основные российские предприятия-разработчики ГТД, расположенные в алфавитном порядке.

ОАО "Авиадвигатель" (г. Пермь). Разрабатывает, изготавливает и сертифицирует авиационные ГТД - гражданские ТРДД в классе тяги 52.. .200 кН для магистральных самолетов, военные ТРДДФ в классе тяги 152...194кН, вертолетные ГТД, а также авиапроизводные наземные промышленные ГТД для механического и энергетического привода в классе мощности 2,5...30 МВт.

Серийное производство ТРДД разработки ОАО "Авиадвигатель" осуществляет ОАО "Пермский моторный завод" (ОАО "ПМЗ", г. Пермь) и ОАО "НПО "Сатурн"" (г. Рыбинск). Промышленные ГТД серийно выпускаются на ОАО "ПМЗ".

ОАО "Авиадвигатель" и ОАО "ПМЗ" составляют ядро созданного в конце 2003 г. "Пермского центра авиадвигателестроения" во главе с управляющей компанией "Пермский моторостроительный комплекс".

Наиболее массовые серийные авиационные двигатели и перспективные проекты:

- ТРДД - Д-20П, Д-30, Д-30КУ/КП, Д-30КУ-154, Д-30-ВЮ, ПС-90А, ПС-90А2, ПС-90А12 (проект), ПС-12 (проект ТРДД 5-го поколения);

- ТРДДФ - Д-30Ф6;

- вертолетные ГТД - Д-25В.

ГТД наземного применения представлены широким спектром моделей для механического и энергетического привода. Наземные двигатели, созданные конвертацией авиационных двигателей Д-30 и ПС-90А - ГТУ-2,5П, ГТУ-4П, ГТУ-6П, ГТУ-10П, ГТУ-12П, ГТУ-16П, ГТУ-25П, ГТЭ-180 (проект совместно с ОАО ЛMЗ).

ГУНПП "Завод имени В.Я. Климова" (г. Санкт-Петербург). Государственное унитарное научно-производственное предприятие "Завод им. В.Я. Климова" в последние годы специализируется на разработке и производстве авиационных ГТД. Номенклатура разработок широка - военные ТРДДФ в классе тяги 81...98кН, самолетные ТВД и вертолетные ГТД в классе мощности 1200...2600 кВт; танковые ГТД в классе мощности 700...900 кВт, а также конвертированные промышленные ГТД на базе ТВД и вертолетные ГТД в классе мощности 0,8...2,5 МВт.

Наиболее массовые серийные авиационные и наземные двигатели и перспективные проекты:

- ТРД (Ф) - ВК-1, ВК-1Ф;

- ТРДДФ - РД-33,РД-133;

- ТВД и вертолетные ГТД - ГТД-350, ТВ2-117, ТВЗ-117, ТВ7-117, ВК-3500;

- танковые ГТД - ГТД-1000Т/ТФ, ГТД-1250;

- наземные энергетические ГТД: ГТП-0,8; ГТП-1,25; ГТП-1,6; ГТП-2,5.

ОАО "ЛМЗ" (г. Санкт-Петербург). ОАО "Ленинградский Металлический завод" разрабатывает и производит стационарные энергетические ГТД в классе мощности 100... 180 МВт.

Основные марки ГТД- ГТЭ-100 (двигатель сложного цикла с промежуточным охлаждением и промежуточным подогревом), ГТЭ-150, ГТЭ-180 (проект совместно с ОАО "Авиадвигатель").

ФГУП "Мотор" (г. Уфа). Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное предприятие "Мотор"" занимается разработкой военных ТРД и ТРДФ для истребителей и штурмовиков.

Основные авиационные ГТД - Р13-300, Р25-300, Р95Ш, Р195.

В 1990-е гг. на базе двигателя Р195 разработана энергетическая установка ГТЭ-10/95 мощностью 10 МВт.

"Омское МКБ" (г. Омск). АО "Омское моторостроительное конструкторское бюро" занимается разработкой малоразмерных ГТД и вспомогательных СУ.

Основные двигатели разработки "Омского МКБ":

- вспомогательные ГТД - ВСУ-10, ВГТД-43;

- ТВД - ТВД-10, ТВД-20;

- вертолетные ГТД - ГТД-3, ТВ-0-100;

- ТРДД - ТРДД-50 (проект).

ОАО "НПО "Сатурн''" (г. Рыбинск).

ОАО "Научно-производственное объединение "Сатурн"" в последние годы разрабатывает и производит военные ТРДДФ в классе тяги 122... 175 кН, ТВД, вертолетные ГТД мощностью 1000... 1100 кВт, а также конвертированные наземные ГТД мощностью от 4 до 20 МВт. Совместно с НПО "Машпроект" (Украина) участвует в программе энергетического одновального ГТД мощностью 110 МВт. Совместно с компанией Snecma разрабатывает ТРДД для региональных самолетов в классе тяги 50...70 кН. Серийное производство военных ТРДДФ осуществляется на серийных заводах - в уфимском ОАО "УМПО" и московском ФНПЦ "Салют".

Наиболее массовые серийные авиационные двигатели и перспективные проекты:

- ТРД (Ф) - АЛ-7Ф, AЛ-21Ф, ВД-7, РД-36-41, РД-36-51;

- ТРДДФ - AЛ-31Ф, АЛ-41Ф (опытный двигатель 5-го поколения);

- ТРДД - SM146 (совместный проект с компанией Snecma);

- ТВД и вертолетные ГТД - РД-600, ТВД-1500.

Наземные ГТД - АЛ-31СТ, АЛ-31СТЭ, ГТД-4, ГТД-6, ГТД-8, ГТД-6,3 (проект), ГТД-10 (проект), ГТД-110 (совместно с НПО "Машпроект").

ОАО "СНТК им. Н.Д. Кузнецова".

ОАО "Самарский научно-технический комплекс им. Н.Д. Кузнецова" разрабатывает и выпускает авиационные ГТД (ТВД, ТРДД, ТРДДФ) и наземные ГТД, конвертированные из авиадвигателей. Предприятие имеет самый большой опыт среди российских предприятий в разработке наземных ГТД для газовой промышленности. Продукция этого предприятия серийно эксплуатируется с 1974 г. В последние годы ведется доводка ТВВД НК-93 с двухрядным закапотированным ВВ, а также разработка новых моделей наземных ГТД.

Основные авиационные ГТД, разработанные ОАО "СНТК им. Н.Д. Кузнецова":

- ТВД - НК-12MB, НК-4;

- ТРДД - НК-8-4, НК-8-2/2У, НК-86, НК-88 (на криогенном топливе);

- ТРДДФ - НК-22, НК-25, НК-144, НК-32;

- ТВВД - НК-93 (опытные двигатели). Наземные ГТД - НК-12СТ, НК-16СТ, НК-3 6СТ,

НК-38СТ, НК-14СТ (Э).

АМНТК "Союз" (г. Москва). ОАО "Авиамоторный научно-технический комплекс "Союз"" разрабатывает и изготавливает авиационные ГТД - ТРД, ТРДФ, подъемно-маршевые ТРДДФ.

Основные авиационные ГТД:

- ТРД - АМ-3 (РД-3), АМ-5;

- ТРДФ - РД-9, Р11-300, Р15-300, Р27-300;

- ТРДДФ - Р79 (подъемно-маршевый двигатель для СВВП Як-141).

Тушинское МКБ "Союз" (г. Москва).

Государственное предприятие "Тушинское машиностроительное конструкторское бюро "Союз"" занимается доводкой и модернизацией военных ТРДФ - Р27-300, Р35-300, Р29-300. В 1992 г. на базе Р29-300 разработана ГТУ 55СТ-20 мощностью 20 МВт для привода электрогенераторов.

5. Основы рабочего процесса ГТД

Эффективность ГТД наземного и морского применения, предназначенных для производства мощности на выходном валу, может оцениваться только как эффективность тепловой машины.

При рассмотрении ГТД как тепловой машины можно отвлечься от конкретного типа и назначения двигателя, так как в большинстве рассмотренных выше схем ГТД реализуется одинаковый термодинамический цикл, обычно называемый простым газотурбинным циклом или циклом Брайтона.

Реальный простой газотурбинный цикл показан на рис. 20 в T-S диаграмме. В диаграмме наглядно отображаются работа цикла, подведенное и отведенное тепло и внутрицикловые потери (в процессах сжатия, расширения и течения рабочего тела по тракту ГТД).

Простой цикл состоит из следующих термодинамических процессов (см. рис. 20):

- адиабатическое сжатие рабочего тела (воздуха) в воздухозаборнике (отрезок Н-В на диаграмме) и в компрессоре (отрезок В-К) от атмосферного давления Рн до давления Р*к. В авиационных ГТД при скорости полета равной нулю (V= 0) и в наземных ГТД динамическое сжатие в воздухозаборнике отсутствует и весь процесс сжатия осуществляется в компрессоре;

- подвод тепла при постоянном давлении к потоку рабочего тела в камере сгорания

Рис. 20. Простой газотурбинный цикл в T-S диаграмме:

площадь 2КГ32 — тепло, подведенное топливом (Q1);

площадь 1НС41 - тепло, отведенное в атмосферу (Q2);

площадь 1НК21 — потери работы в процессе сжатия;

площадь ЗГС42 - потери работы в процессе расширения.

Работа цикла = Q1 – Q2 = площадь НКГСН – площадь 1НК21 – площадь ЗГС43

Примечание: при Vn = 0 точки В и Н совпадают.

(КС) за счет сгорания топлива (отрезок К-Г). Фактически давление в КС несколько снижается от Р*к до Р*г из-за гидравлических и тепловых потерь;

- адиабатическое расширение продуктов сгорания в турбине (отрезок Г-Т) и сопле (Т-С) от давления Р* до атмосферного Рн. Для вертолетных и наземных ГТД точки Т и С практически совпадают, так как расширение газа в турбине происходит до атмосферного давления;

- отвод тепла к внешнему источнику (в атмосферу) при постоянном давлении Рн (отрезок С-Н).

Реальный газотурбинный цикл является разомкнутым циклом — в дальнейшем выхлопные газы не участвуют в периодически совершаемой работе и не попадают на вход в двигатель. Цикл осуществляется рабочим телом с переменной теплоемкостью и химическим составом. Является переменными расход рабочего тела из-за добавки массы топлива в камере сгорания во время цикла. Влияние на объем рабочего тела также оказывает система вторичных потоков внутри ГТД. Основными показателями цикла являются удельная работа Lуд (работа, отнесённая к 1 кг рабочего тела) и эффективный КПД ηе, равный отношению работы цикла Lц к количеству теплоты Q1, подведённому с топливом в камере сгорания: ηе = Lц/ Q1. Параметрами реального цикла, определяющими уровень его показателей (Lуд и ηе), являются температура газа перед турбиной (как правило, используется температура перед первым рабочим колесом – Т*СА), суммарная степень сжатия π*Σ, уровень аэродинамического совершенства лопаточных машин и гидравлических потерь по тракту, а также расход циклового воздуха на охлаждение турбины. Важнейшим параметром, определяющим совершенство цикла и ГТД в целом как теплового двигателя, является температура газа перед турбиной. С увеличением температуры пропорционально увеличивается удельная работа цикла, а также повышается эффективный КПД. Зависимость показателей цикла от степени сжатия более сложная: с увеличением π*Σ удельная работа и эффективный КПД цикла сначала увеличиваются, а затем, достигнув максимума при π*Σ = π*Σopt, снижаются. Оптимальная степень сжатия по КПД значительно выше оптимальной степени сжатия по удельной работе: π*Σoptη > π*ΣoptL (рис. 21).

Рис. 21. Зависимость КПД простого цикла и удельной работы цикла от суммарной степени сжатия, температуры газа перед турбиной и КПД узлов

Перечисленные выше особенности газотурбинного цикла определяют пути его совершенствования, постоянно реализуемые на практике. Для повышения удельной работы и эффективного КПД в любом случае целесообразно иметь максимально возможную температуру перед турбиной. Более высокая Т*СА помимо непосредственного повышения Lуд и ηе позволяет применить более высокую степень сжатия, повышающую экономичность цикла.

Для любого типа ГТД повышение температуры перед турбиной означает улучшение удельных параметров двигателя:

- повышение удельной тяги ТРД и ТРДД;

- повышение удельной мощности и экономичности ТВД, вертолетных ГТД, наземных и морских ГТД;

- снижение удельной массы всех типов ГТД;

- повышение лобовой тяги ТРД и ТРДД.

Максимально достижимая температура (стехиометрическая) определяется из условия полного использования в процессе горения кислорода воздуха (коэффициент избытка воздуха в камере сгорания αкс =1). Для углеводородного топлива эта температура зависит от температуры в конце сжатия и составляет Т*САmax = 2200…2800 K.

Фактическая величина применяемых Т*СА в современных ГТД ограничивается, в основном, технологическим возможностями. Это - свойства турбинных материалов, эффективность систем охлаждения, а также экономические и экологические ограничения. Развитие авиационных и наземных ГТД в части повышения Т*СА по годам показано на рис. 22. Наибольшие температуры Т*СА =1850... 1870 К достигнуты на новейших военных ТРДДФ и гражданских ТРДД сверхвысокой тяги (> 40 тс), а также мощных энергетических ГТД (> 150 МВт), в основном применяемых в ПГУ. У ТРДД меньшей размерности для региональных и ближнемагистральных самолетов параметры цикла (Т*СА и π*к) относительно более низкие - для снижения покупной цены двигателя и затрат на техническое обслуживание.

В реализуемых в настоящее время в США и Европе перспективных программах развития авиационных ГТД (IHPTET, UEET, АМЕТ) разрабатываются технологии и испытываются опытные двигатели, обеспечивающие работу с максимальной температурой газа перед турбиной Т*САmax = 2000... 2200 К.

Рис. 22. Эволюция температуры газа перед турбиной.

Активное использование новейших авиационных технологий в проектировании и производстве наземных ГТД, а также реализация сложных систем охлаждения турбины с использованием теплообменников и водяного пара в качестве охладителя позволило наземным ГТД постепенно преодолеть технологическое отставание от авиадвигателей. Новейшие модели мощных энергетических ГТД достигли рабочей температуры газа перед турбиной Т*САmax =1700... 1800 К. При этом ресурс наиболее нагруженных деталей турбины составляет не менее 25000 часов.

Как указывалось, повышение Т*СА позволяет применять более высокие степени сжатия, оптимальные значения которых увеличиваются с ростом Т*СА. В связи с этим, одновременное повышение температуры перед турбиной и степени сжатия является наиболее эффективным способом повышения КПД и удельной работы цикла. Необходимо иметь в виду, что обычно ГТД с более высокими π*Σ имеют и более высокие Т*СА. Степень сжатия компрессора в современных наземных ГТД простого цикла π*к = 30... 35. В авиационных же двигателях π*к = 40...45 и имеет тенденцию к дальнейшему повышению.

Выбор оптимальной степени сжатия ГТД зависит от назначения двигателя, режимов эксплуатации, размерности. Например, высокая степень сжатия приводит к уменьшению размеров проточной части последних ступеней компрессора и первых ступеней турбины. А это неблагоприятно сказывается на КПД этих узлов, и выигрыш КПД цикла от повышения π*Σ может быть сведён на нет уменьшением КПД компрессора и турбины. Поэтому, как правило, более высокие π*Σ применяются в ГТД больших размерностей.

Выбор степени сжатия является одной из задач оптимизации параметров ГТД с целью обеспечения наилучших характеристик двигателя и объекта его применения (летательного аппарата, промышленного оборудования, электростанции и т.д.) при минимальной стоимости жизненного цикла.

Значительным резервом для совершенствования цикла и улучшения параметров ГТД является снижение внутрицикловых потерь - повышение КПД лопаточных машин, снижение потерь и утечек по тракту ГТД и расхода воздуха на охлаждение. В настоящее время благодаря развитию методик трехмерного моделирования процессов в узлах ГТД достигнут значительный прогресс в повышении их характеристик.

6. Применение сложных циклов в ГТД

Рассмотренные выше направления совершенствования простого цикла ограничиваются технологическими возможностями, имеющимися в данный момент времени. Другим возможным направлением улучшения характеристик ГТД является применение усложнённых схем для реализации так называемых сложных циклов.

Обычно сложным циклом называют цикл ГТД, содержащий дополнительные термодинамические процессы, не входящие в простой цикл:

- промежуточный подогрев в процессе расширения;

Страницы: 1, 2, 3, 4