Если вы ничего не знаете об авиационных газотрубинных двигателях, то, перед прочтением, рекомендую ознакомиться с моей статьей про ГТД, которую я писал здесь несколько лет назад. Иначе будут встречаться непонятные слова без объяснений.
Я долго думал с чего начать эту тему, и решил начать нестандартно: давайте посмотрим, какие основные параметры видит перед собой пилот в кабине. На примере одного из наиболее распространенного в мире самолета Airbus A320. Он может быть оборудован турбореактивными двухконтурными двигателями CFM56-5B либо IAE V2500. Рассмотрим оба варианта, начнем с CFM 56. Выводятся эти параметры на дисплей E/WD (Engine/Warning Display)
И так, что мы видим на дисплее по порядку:
- Обороты ротора низкого давления, обозначаемое на всех современных самолетах как N1, выраженное в процентах. Если сказать проще – это обороты вентилятора и компрессора низкого давления;
- Температура газов, обозначаемая как EGT (Exhaust gas temperature). Замеряется за турбиной высокого давления;
- Обороты ротора высокого давления, обозначение N2 в процентах – обороты компрессора высокого давления;
- Массовый расход топлива в данный момент – обозначает сколько керосина в данный момент съедает двигатель, выражается в кг/час.
На этом двигателе, как и на многих (но не на всех), параметр N1 является ключевым, именно по нему в нормальном режиме происходит управление тягой двигателя. Регулировать тягу двигателя, при прочих равных условиях, можно только одним способом – изменяя расход топлива, то есть обеспечивая больший или меньший подвод энергии (тепла) в камере сгорания. Делает это либо автомат тяги, либо пилот, управляя рычагами управления двигателями (РУДы). В зависимости от расхода топлива, и, как следствие, изменения расхода воздуха через двигатель, меняется и температура EGT. Она нам ещё пригодится, чуть позже.
N2 в данной статье рассматривать не будем. Роторы высокого и низкого давлений связаны только газодинамически, и в нормальном полете носит по большей части информационный характер.
А теперь давайте рассмотри индикацию от второго двигателя: IAE V2500, сравним её с прошлым рисунком:
Индикация параметров IAE V2500 на Engine/Warning Display
Если внимательно посмотреть, то разница будет лишь одна – здесь появился дополнительный параметр EPR (Engine Pressure Ratio), что стоит выше всех. И для данного двигателя именно этот параметр является ключевым, а не N1. Таких двигателей тоже немало, как примеры, двигатели Pratt & Whitney PW2037 от Boeing B757, Rolls Royce RB211 (B757, B767) и многие другие.
Что же это за EPR такой? EPR это отношение давления рабочего тела (газа) на выходе из двигателя (сопла) к давлению рабочего тела перед входом в компрессор. Выражается в безразмерной величине.
А теперь о сути и разнице EPR и N1 «в использовании».
Вообще, самым главным параметров турбореактивного двигателя является его тяга. Тяга – это сила, замеряемая в ньютонах. И именно для создания тяги двигатель на самолете и нужен. И задача того же автомата тяги состоит в том, чтобы задать двигателю необходимую тягу для конкретного этапа полета. Но проблема в том, что произвести замер тяги двигателя напрямую в полете невозможно. Поэтому используют косвенные параметры. Наиболее подходящими выбрали N1 и EPR – оба они косвенно характеризуют тягу двигателя. Теоретически, для этого можно использовать и другие параметры – N2 (и используют, как резервный метод) и, теоретически, даже EGT, но тут пришлось бы учитывать очень много дополнительных факторов, вплоть до степени износа узлов двигателя, что на практике крайне затруднительно, поэтому не используется.
Прежде чем говорить о разнице N1 и EPR в эксплуатации, посмотрим, как влияют атмосферные условия на работу двигателя. На работу двигателя значительно влияют температура воздуха и атмосферное давление. Чтобы сильно не размазывать статью, рассмотрим влияние только температуры. Разницу посмотрим на примере Rolls Royce RB211 от Боинга 757-200 (потому что мне больше нравятся таблицы от него).
Так как воздух является рабочим телом в компрессоре газотурбинного двигателя, его температура перед входом в двигатель обладает сильным влиянием на работу двигателя. Изменение температуры на даже на 10 градусов значительно сказывается на такие параметры, как тяга двигателя и расход топлива как в лучшую, так и в худшую стороны, а иногда, в жарких метеоусловиях, и вовсе сильно ограничить применимость летательного аппарата.
При постоянных оборотах компрессора, при снижении температуры окружающей среды, массовый расход воздуха увеличивается, так как при понижении температуры растет плотность воздуха. Увеличение расхода воздуха через компрессор приводит к увеличению тяги двигателя.
Плотность воздуха зависит от абсолютного давления и температуры:
Интересные статьи
Интересные статьи
