2. Дроссельные характеристики тВаД со свободной турбиной

ДХ ТВаД со СТ качественно похожи на ДХ ТРД, только вместо зависимости R(n) рассматривается зависимость мощности на выходном валу свободной (силовой) турбины от частоты вращения газогенератора N_e(n) (рис. 2.8).

Дросселирование ТВаД осуществляется уменьшением М_т, следовательно, уменьшением . Снижение эффективной мощности N_e = N_удМ_в является следствием уменьшения и , следовательно, уменьшения N_уд , а также уменьшения М_в.

Рост с_е при дросселировании обусловлен снижением η_е вследствие ухудшения теплоиспользования в двигателе из-за уменьшения температуры и (рост потерь тепла с выходящими газами). На снижение экономичности ТВаД также влияет уменьшение и на нерасчетных режимах.

Так как зависимость c_e от N_e обратно пропорциональная во всем диапазоне режимов работы двигателя, то дроссельные характеристики ТВаД также могут быть представлены в виде зависимости (рис. 2.9), где ; – отношение удельного расхода топлива и эффективной мощности на дроссельных режимах к их значениям на расчетном (максимальном) режиме соответственно.

Нижняя граница относится к двигателям с более высокими значениями и . У таких двигателей ухудшение экономичности при уменьшении N_e происходит медленнее.

Это объясняется тем, что при увеличении и растет η_e как на расчетных, так и на дроссельных режимах. Кроме того, двигатели с более высокими значениями менее чувствительны к снижению и при дросселировании.

Таким образом, для улучшения экономичности ТВаД на номинальных режимах (0,85…0,9)N_e необходимо увеличивать и . Зависимости , получившие название интегральных, удобно использовать при выборе двигателя для сравнения ТВаД по экономичности на дроссельных режимах работы, но не следует забывать, что рост параметров рабочего процесса может привести к снижению ресурса двигателя.

Незначительное повышение экономичности ТВаД на дроссельных режимах возможно снижением n_СТ за счет увеличения нагрузки на валу СТ при дросселировании. В этом случае РТ на характеристике СТ перемещается в зону максимальных , и снижение суммарного кпд ГТ замедляется.

Дроссельные характеристики ТВаД могут быть получены экспериментальным путем, в процессе специальных испытаний, или расчетным способом, с использованием характеристик отдельных узлов двигателя. ДХ, полученные расчетным способом, уступают по точности ДХ, полученным экспериментально, но их получение требует меньших затрат времени и средств. Расчетным способом также можно получить ДХ для различных климатических условий и для вновь проектируемых двигателей.

Основная сложность при расчете ДХ заключается в том, что необходимо иметь характеристики отдельных узлов двигателя с нанесенными на них линиями рабочих режимов (ЛРР) в соответствии с заданной программой регулирования. Получение таких характеристик, в свою очередь, – процесс трудоемкий и дорогостоящий.

Для приближенной оценки экономичности двигателя при дросселировании, при минимуме информации о двигателе, с достаточной точностью можно применить приближенный аналитический метод расчета ДХ.