Материал: Мамиконов А.Г. Теория авиационных компрессоров и газовых турбин [учебник]

■Рис. 58. Планы скоростей и решетки профилей ступени с постоянной реактивностью:

а) на внешнем диаметре; б) на. диаметре втулки

120

§39. СРАВНЕНИЕ СТУПЕНЕЙ С ПОСТОЯННОЙ ЦИРКУЛЯЦИЕЙ

ИПОСТОЯННОЙ РЕАКТИВНОСТЬЮ

Основываясь на сводном графике изменения различных ве* личин по радиусу в сравниваемых ступенях (рис. 59), а также на изложенных выше свойствах ступени с Г = const, можно отметить следующие ее основные недостатки по сравнению со ступенью с т = const:

1)резкое изменение чисел Мрк и МСА по длине лопаток

которое обусловливает невозможность использования больших чисел М, а следовательно, и высоких окружных скоростей на среднем радиусе; благодаря этому снижается работоспособность ступени;

закруток лопатки РК обтекаются потоком с низкой относитель­ ной скоростью wm, в то время как потребная закрутка в ко­ лесе достигает наивысших значений;

3) сильную закрученность лопаток по длине, которая, кроме технологических и конструктивных неудобств, может оказаться сопряженной с появлением в корневых сечениях РК углов вы­ хода. потока , превышающих 90°; последнее нежелательно, так как приводит к неблагоприятной форме межлопаточного

■121

канала, а именно к ненужной конфузорнОсти его выходного участка;

вовать условию получения максимального к.п .д . элементарных ступеней, что приведет к снижению к.п .д . ступени в целом.

К числу достоинств ступени с постоянной циркуляцией сле­ дует отнести безвихревой характер движения воздуха в осевых зазорах между рядами лопаток и легкость обеспечения необ­ ходимой из условия L-, = const закрутки потока в РК и СА на внешнем диаметре. Кроме того, уменьшение числа Мрк по на­

правлению к втулке позволяет использовать для корневых се­ чений лопаток РК профили со значительной относительной толщиной и тем самым облегчить выполнение требований проч­ ности.

Отметим, что существенное различие между сравниваемыми ступенями наблюдается только при низких степенях реактив­ ности на среднем радиусе (\р <^\). С увеличением \ р это раз­ личие постепенно уменьшается и при \ р = \ вовсе исчезает.

Отрицательные свойства ступени с постоянной циркуляцией особенно остро проявляются при большой относительной длине лопаток и низких значениях \р , которые присущи первым сту­ пеням авиационных осевых компрессоров. Поэтому дозвуковая ступень с Г = const, как правило, в качестве первой ступени компрессора не используется. Она применяется в первых ступе­

нях только при больших d, а также встречается в последую­ щих ступенях компрессора в связи с меньшей длиной их лопа­ ток.

В ступени с постоянной реактивностью в отличие от Г = const необходимая закрутка потока на диаметре втулки достигается легко, но зато нередко оказывается затруднительным обеспе­ чение условия Lj = const на внешнем диаметре, что объясняется низкими скоростями у концов лопаток. В связи с указанным обстоятельством в авиационных осевых компрессорах в послед­ ние годы получили также распространение ступени промежу­ точного типа между Г = const и т = const.

§40. СТУПЕНИ ПРОМЕЖУТОЧНОГО ТИПА

Уступеней промежуточного типа один из возможных зако­ нов изменения предварительной закрутки по радиусу (часто встречающийся на практике) описывается общим уравнением

122

в котором постоянным коэффициентам Аг и А2 придаются раз­ личные значения. При известной предварительной закрутке на среднем радиусе только один из коэффициентов или Л 2 мо­ жет выбираться произвольно, так как второй однозначно опре­ деляется по уравнению (5.29), написанному применительно к среднему радиусу:

ближе будет по своим свойствам ступень промежуточного типа к ступени с Г = const.

123

§ 41. ФАКТОРЫ, ОПРЕДЕЛЯЮЩИЕ ПРОПУСКНУЮ СПОСОБНОСТЬ СТУПЕНИ

Радиальные габариты многоступенчатого осевого компрес­ сора почти всегда определяются размерами его первой ступени, на входе в которую воздух обладает наименьшим удельным весом. Поэтому именно для этой ступени наиболее важно уста­

Поскольку наибольший расход воздуха достигается при кри. тическом режиме течения и, как известно из газовой динамики, критическая плотность тока

(5.32)

где

то максимальный расход

откуда следует, что чем больше коэффициент <рл, тем меньше будут при заданном расходе воздуха диаметральные размеры ступени. Если, наоборот, задан диаметр DK, то с ростом ук бу­ дет увеличиваться расход воздуха.

1 Приводимые ниже соотношения в принципе справедливы также и для любой промежуточной ступени компрессора.

124

Для того чтобы' выявить факторы, определяющие коэффи­ циент производительности, напишем уравнение расхода для сечения на входе в РК:

произведением с1ауг следует понимать его значение, осредненное по длине лопатки. Рядом исследований показано [57], что во многих случаях с весьма; небольшой погрешностью можно счи­ тать с 1ау1 = с 1аеру]ер, т. е. определять расход по осевой скорости и удельному весу на среднем радиусе.

. Для последующих преобразований уравнения (5.34) исполь­ зуем известное из газовой динамики понятие об относительной.,

или безразм ерной , плот ност и т ока q, которая представляет собой отношение действительной плотности тока су к ее макси­

125