ВЛИЯНИЕ РАЗМЕРНОСТИ ТУРБОРЕАКТИВНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ НА ВЫБОР ОПТИМАЛЬНЫХ ПАРАМЕТРОВ РАБОЧЕГО ПРОЦЕССА

摘要

With turbojet engine thrust reduction, its small size begins affecting the effectiveness on its elements. Lower airflow rate results in blades size decrease and relative radial clearance increase. It affects the efficiency of axial turbo-machines. Due to this, radial and centrifugal turbo-machines become more effective at small thrust values. The main goal of this study consists in determining the most effective structural scheme of a turbojet engine for the thrust range from 0.1 kN to 100 kN. The problem was solved by performing the engine multi-criteria optimization employing ASTRA CAD, developed in Samara National Research University. The total weight of a power plant and fuel, as well as specific fuel consumption were selected as performance criteria. The optimized variables are the gas temperature prior to the turbine, and total pressure ratio. According to the optimization results the following inferences were drawn. With optimization of the engines with the thrust, lower than 25 kN, corrections on their small-size should be accounted for. With the engine thrust decrease, the optimal parameters of the working process are decreasing either, and the regions of compromises are contracting. The axial compressor is optimal for the thrust of 7 kN and higher, and with thrust decrease up to 1.3 kN, compressor of axial-centrifugal type becomes more appropriate. The axial turbine is effective up to 0.7 kN thrust value, and radial turbine is effective for small engines with lower thrust.%Представлены результаты исследования влияния размерности турбореактивных двигателей (ТРД) на оптимальные значения параметров его рабочего процесса (суммарной степени повышения давления и температуры газа перед турбиной) с учетом функциональных газодинамических и прочностных ограничений на параметры элементов газогенератора. Оптимизация параметров проведена в многокритериальной постановке с учетом функциональных ограничений. В качестве критериев выбраны суммарная масса силовой установки и топлива, потребного для полета летательного аппарата (ЛА) на заданную дальность, и удельный расход топлива на крейсерском режиме. Определены области оптимальных параметров рабочего процесса ТРД в диапазоне тяг от 0,1 до 100 кН. Показано, что при уменьшении размеров двигателя оптимальные значения параметров рабочего процесса уменьшаются, а области оптимальных параметров сужаются. Определены рациональные, по совокупности критериев, параметры рабочего процесса и конструктивные схемы турбокомпрессора ТРД в зависимости от тяги двигателя. Определена граница учёта малоразмерности.