to 79 Peter Tsk
Цитата
что такое ТРД? В очень грубом приближении - это труба. Чем обусловлен внутренний входной диаметр этой трубы? Он обусловлен потребным количеством воздуха (кислорода) для обеспечения оптимального сгорания топлива в камере сгорания ТРД
Это в ОООчень грубом приближении. Такая формулировка подходит для первых одноконтурных ТРД 40-вых годов ХХ века.
Да и в них диаметр трубы [воздухозаборника] - не главный фактор, определяющий количество воздуха, подаваемого в камеру сгорания.
Таковым фактором является производительность компрессора [степень повышения давления входящего потока воздуха].
А
критическим показателем, влияющим на КПД компрессора являются потери перепада давления в зазоре между стенкой и наружным срезом роторных лопаток!
Уменьшение этого зазора - это
сложнейшая инженерная задача, успешное решение которой позволяет уменьшить число ступеней компрессора и прямо влияет на эффективность всего двигателя.
Любой производитель с гордостью объявляет об успехах, достигнутых в этом направлении.
Если в ракетном двигателе показателем совершенства является
максимальная скорость реактивной струи, то для авиационного ГТД эта скорость должна быть
оптимальной.
Скорость струи, истекающая из горячего контура ГТД является избыточной для обеспечения крейсерской скорости полета и ее кинетическая энергия расходуется нерационально. Поэтому часть этой энергии отбирается турбиной низкого давления для привода вентилятора внешнего "холодного" контура. Вентилятор также создает реактивную тягу, но значительно меньшей скорости.
Помимо этой собственной добавленной тяги, внешний контур исполняет еще одну важную функцию - смешиваясь с горячим быстрым потоком внутреннего контура, он "уравновешивает" его и тем самым оптимизирует параметры суммарной реактивной струи.
Наиболее актуальна эта оптимизация для гражданских двигателей, для которых экономичность важнее максимальной тяги, поэтому конструкторы ищут новые решения - увеличение диаметра вентилятора, открытый ротор с еще большим диаметром.
Вот от компромиссных решений этого вопроса в основном и зависит внешний диаметр современного ГТД.
Оригинальное решение значительного прироста эффективности предложили конструкторы двигателя НК-93.
До сих пор привод вентилятора был прямой, т. е. вентилятор просто сидел на одном валу с турбиной низкого давления.
Число оборотов вентилятора конструктивно ограничено линейной скоростью на внешенем диаметре вентилятора [кромках лопастей] для избежания срыва сверхзвукового потока, и, в результате, помпажа [нарушения газодинамической устойчивости] и повышенного уровня шума.
Турбина НД при этом вынуждена вращаться с той же угловой скоростью, что и вентилятор, хотя на высоких оборотах она гораздо эффективней (по аналогии с электромотором).
Так вот, на НК-93 использовали редуктор привода вентилятора! - все гениальное просто, но не смогли предложить удачную общую компоновку двигателя - мотор с
таким огромным диаметром оказался невостребованным.
Зато эту идею (без значительного увеличения диаметра вентилятора) с успехом применили P&W в новом двигателе
Pure Power, который, кстати, планируется устанавливать на перспективный МС-21.
В этом случае, кстати, - чистая победа инженерной школы P&W.
Разработчики российского ПД-14 также
рассматривают эту схему (нижний рисунок).