ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Сгорание топлива в воздушно-реактивных двигателях (ВРД) из "Моторные, реактивные и ракетные топлива Изд4" ВРД но способу подачи воздуха в камеру сгорания подразделяются на компрессорные и бескомпрессорные. [c.125] Основными типами ВРД, нолу гавщими практическое применение, являются турбокомпрессорные ВРД (ТРД) и прямоточные (бескомпрессорные) ВРД (ПВРД). Схемы этих типов двигателей приведены на рис. 44 и 45. Более подробные сведения см. в главе XX. [c.125] А камера сгорания Г — диффузор К — компрессор Г — газовая турбина В — сопло. [c.126] Описанная конструкция камеры сгорания дает возможность осупцествить устойчивое сгорание топлива при большой скорости потока воздуха и коэффициенте избытка воздуха а, превышающем 4,0. [c.127] ПВРД наиболее целесообразно применять при скорости полета, значительно превышающей скорость звука (М = 3- -4). При таких скоростях полета скорость потока топливно-воздушной смеси в камере сгорания ПВРД достигает 100—120 м/сек. Устойчивое горение топливно-воздушной смеси в этих условиях встречается со значительными трудностями. [c.127] Высокие скорости потока топливно-воздупшой смеси в камере сгорания ВРД могут сорвать пламя и затушить двигатель. Предупредить срыв пламени или стабилизировать его можно установкой в камере сгорания специальных устройств — стабилизаторов. [c.128] Условием стабилизации пламени в ВРД является равенство скорости распространения пламени и скорости движения потока в камере сгорания. [c.128] На рис. 48 приведены полученные нами результаты исследования влияния химического состава топлива на пределы устойчивого горения в условиях, имитирующих прямоточные ВРД. [c.129] Из этих данных следует, что при низких температурах топлива наибольшими пределами устойчивого горения характеризуются парафиновые углеводороды, наименьшими ароматические. С повышением температуры топлива пределы стабилизации ароматических углеводородов увеличиваются, а парафиновых и нафтеновых уменьшаются или остаются постоянными. Пределы устойчивого горения являются характеристикой возможностей топлива стабилизировать пламя. Чем шире пределы устойчивого горения, тем лучше условия для стабилизации пламени, тем надежнее работа двигателя на различных режимах. [c.129] Пределы горения 1 — ароматических углеводородов 2 — нафтеновых углеводородов з — и-парафиновых и олефиновых углеводородов. [c.129] В ТРД топливо. распыливается в циркуляционную зону. Предпламенные процессы протекают в условиях умеренных давлений и высоких температур, близких к температуре горения. В этих условиях основные предпламенные реакции протекают в паровой фазе по механизму, ооответствуюш ему высокотемпературной стадии самовоспламенения. Крупные капли распыленного топлива могут окисляться также и в жидкой фазе. [c.130] О влиянии условий предпламенпой подготовки топлива па пределы устойчивой работы ТРД можно судитЬ по результатам испытаний испарительных камер, в которых топливо испаряется в специальных змеевиках и поступает в камеру сгорания в виде пара. Известно, что испарительные камеры характеризуются значительно более узкими пределами устойчивого горения, чем камеры, работаю-ш ие на распыленном топливе. Сужение диапазона устойчивой работы ТРД в этом случае является следствием, с одной стороны, ухудшения условий протекания предпламенных реакций из-за исключения жидкофазного окисления топлива и, с другой стороны, ухудшения условий, благоприятных для образования отдельных объемов топлива, сгорающих в результате самовоспламенения. Интересно отметить, что в тех же испарительных камерах при предварительном испарении капель топлива в атмосфере воздуха в условиях, обеспечивающих протекание реакций жидкофазного окисления, пределы устойчивого горения расширяются. [c.130] Вибрационное горение возникает в ВРД перед срывом пламени при обогащении и обеднении топливно-воздушных смесей, при значительном снижении температуры поступающих в двигатель топлива и воздуха и при применении топлив с высоким периодом задержки воспламенения. [c.131] Причины возникновения вибрационного горения до сих пор изучены недостаточно. По своему характеру вибрационное горение сходно с преддетопационным в двигателе с искровым зажиганием. Это формальное сходство процессов, а также отмечавшееся влияние качества топлива на возникновение вибрационного горения дают возможность высказать предположение о сходстве причин, вызывающих возникновение детонационного горения в двигателе с искровым зажиганием и вибрационного в ВРД. [c.131] Как в первом, так и во втором типе двигателей часть топлива сгорает вследствие самовоспламенения. При этом из-за низкого давления в камере сгорания и низкой температуры поступающего топлива предпламенные реакции в объемах смеси, сгорающей вследствие самовоспламенения, протекают в условиях, соответствующих низкотемпературной и переходной зонам самовоспламенения. В тех случаях, когда предпламенные реакции протекают преимущественно в переходной зоне, возникают автоколебательные химические процессы, приводящие к возникновению вибрационного горения. [c.131] Следовательно, в ВРД, так же как и в двигателе с искровым зажиганием, предпламенные реакции, протекающие в переходной зоне, ограничивают долю топлива, сгорающую вследствие самовоспламенения, увеличение которой выше определенного предела приводит к нарушению нормального процесса сгорания. [c.131] Суд = 3600 кг на кг тяги в час. [c.132] Выше отмечалось, что эффективность процесса сгорания в ВРД в значительной мере определяется соотношением между долей топлива, сгорающего в результате самовоспламенения, и долей топлива, сгорающей вследствие распространения пламени по поверхности смеси. Чем больше топлива сгорает вследствие самовоспламенения, тем эффективнее сгорание. Доля топлива, сгорающего в результате самовоспламенения, определяется в основном конструктивными особенностями камеры, организацией нредпламенпой подготовки топливно-воздушной смеси, степенью турбулентности потока за стабилизатором и т. п. Очевидно поэтому, что в рационально сконструированной камере сгорания обычно можно достигнуть высоких значений коэффициента полноты сгорания. [c.132] Из приведенной табл. 22 и рис. 49 видно, что топлива, практически равноценные по своим физическим свойствам и нормальной скорости распространения пламени, но различающиеся по температуре самовоспламенения, сгорают с разными коэффициентами полноты сгорания. Чем ниже температура самовоспламенения, тем выше коэффициент полноты сгорания. Приведенные выше данные еще раз свидетельствуют о значительной роли самовоспламенения в процессе сгорания топлива в ВРД. Кроме того, из этих данных следует, что в тех случаях, когда конструктивные возможности высокоэкономичного сгорания топлива в ВРД полностью использованы, дополнительный эффект может быть получен при применении топлив с малым периодом задержки самовоспламенения и низкой температурой самовоспламенения. [c.133] Вернуться к основной статье