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

§ 72. СОВМЕСТНАЯ РАБОТА СТУПЕНЕЙ ОСЕВОГО КОМПРЕССОРА НА НЕРАСЧЕТНЫХ РЕЖИМАХ

нарушением расчетного характера изменения осевой скорости вдоль проточной части.

Для того чтобы выяснить влияние режима работы компрес­ сора на распределение осевой скорости по его длине, напишем уравнение неразрывно­ сти, например, для сече­

ний 1-1 и k-k:

F l c l a ( l — ^ k c kai\k'

Заменив по уравнению политропы отношение удельных весов соответ­ ствующим отношением давлений, получим

Уравнение (11.5) позволяет найти отношение осевых скоростей

2 3 0

шествуют рассматриваемому сечению. Следовательно, с по­ мощью уравнения (11.5) можно установить распределение осе­ вой скорости на нерасчетных режимах по всей длине компрес­ сора.

Условимся в дальнейшем отношение осевой скорости сХа перед или за любой ступенью компрессора к скорости сХа

называть от носит ельной осевой скорост ью . Расчеты показывают,

сжатия абсолютные осевые скорости в последующих ступенях либо возрастают медленнее,

либо уменьшаются быстрее, чем в предыдущих. Если степень сжатия компрессора падает, то картина получается обратной, т. е. все относительные осевые скорости увеличиваются.

Таким образом, расчетное соотношение между осевыми ско­

четном, режиме. Сказанное иллюстрируется представленной на рис. 118 качественной диаграммой изменения относительной осевой скорости по ступеням при разных степенях сжатия, где осевая скорость на расчетном режиме принята по длине ком­ прессора постепенно уменьшающейся.

Диаграмма на рис. 118 наглядно показывает, что данному изме­ нению режима работы (степени сжатия) компрессора отвечают раз­

231

личные диапазоны изменения относительной, а следовательно, и аб­ солютной осевой скорости в отдельных ступенях. В каждой последу­ ющей ступени относительная осевая скорость изменяется в более широких пределах, чем в предыдущей. Этим собственно и объяс­ няется нарушение согласованной работы ступеней на нерасчетных режимах.

Из диаграммы на рис. 118 также видно, что в области боль­ ших чисел оборотов, когда е* > е* , на минимальной (по срав­

нению с расчетным значением) относительной осевой скорости ра­

Отметим, что установленная выше картина распределения относительных осевых скоростей в компрессоре на разных ре­ жимах, несмотря на свою принципиальную правильность, осно­ вана на предположении об одинаковом качественном изменении степеней сжатия всехступеней (а следовательно, и общей сте­ пени сжатия). В действительности законы изменения степеней сжатия компрессора и его отдельной ступени совпадают не всегда. Поэтому не исключена и возможность того, что в одной или нескольких ступенях будут наблюдаться местные отклоне­ ния от общей для всего компрессора тенденции изменения от­ носительной осевой скорости. Если, например, при уменьшении ек* степень сжатия первой ступени увеличивается, то относи­ тельная осевая скорость на выходе из компрессора будет расти, а на входе во вторую ступень — уменьшаться.

Зная распределение от носит ельных осевых скоростей по ступеням, нетрудно в каждом конкретном случае установить и

2 3 2

характер изменения соответствующих абсолю т ны х осевых ско­ ростей.

Так, например, при перемещении рабочей точки в поле характеристик компрессора по вертикальной линии cd (рис. 117) вверх осевая скорость с1а перед первой ступенью ввиду по­ стоянства расхода остается неизменной. Однако на входе в каж­ дую последующую ступень относительные осевые скорости в связи с ростом степени сжатия снижаются. Следовательно,

и еще сильнее из-за роста степени сжатия уменьшаются осталь­ ные осевые скорости.

Особый практический интерес представляет случай такого одно­ временного уменьшения (увеличения) числа оборотов и расхода воз­ духа через компрессор, при котором G снижается (растет) несколько быстрее, чем п (линия gh на рис. 117). Подобная взаимосвязь между расходом и числом оборотов оказывается характерной для многих ТРД, особенно имеющих высокую степень сжатия компрессора. В рассматриваемом случае осевая скорость перед первой ступенью так же, как и расход, уменьшается быстрее п, что приводит к возра­ станию угла атаки на входе в РК. Но чем больше угол атаки, тем ле­ вее располагается рабочая точка на соответствующей напорной ха­ рактеристике. Поэтому в поле характеристик первой ступени, постро­ енных в функции осевой скорости с а и степени сжатия е* (рис. 119), линия ее рабочих режимов будет изображаться самой пологой кри­ вой ab. Следовательно, если на расчетном числе оборотов первая ступень работает на оптимальном угле атаки (несколько правее мак­ симума степени сжатия), то на всех остальных числах оборотов ус-

2 3 3