Аеродинамічний опір авіаційної силової установки з турбовентиляторною приставкою

Abstract

Ефективність пілотованих і безпілотних літальних апаратів істотно залежить від параметрів і характеристик силових установок. Ефективна тяга силової установки відрізняється від внутрішньої тяги ізольованого двигуна на величину втрат, зумовлених зовнішнім опором силової установки в польоті. Газотурбінний двигун (ГТД) з турбовентиляторною приставкою має ряд переваг у порівнянні з двоконтурними двигунами. По-перше, створення двигуна на основі універсального базового газогенератора дозволяє з найменшими економічними витратами реалізувати на практиці принцип модульності при створенні сімейства ГТД. По-друге, за рахунок усунення негативного впливу модуля вентилятора на потік перед компресором газогенераторного модуля поліпшуються тягово-економічні характеристики авіаційної силової установки з ГТД. Турбовентиляторна приставка виконується у вигляді двоярусного робочого колеса, внутрішня частина якого працює в турбінному режимі, зовнішня частина виконує функції вентилятора. Потужність, яку розвиває внутрішній турбінний контур турбовентиляторної приставки, передається в зовнішній вентиляторний контур турбовентиляторної приставки. Ефективна сила тяги авіаційної силової установки з турбовентиляторною приставкою повинна враховувати особливості аеродинамічних характеристик ступінчастої мотогондоли газогенераторного модуля і модуля турбовентиляторної приставки. Визначення ефективної тяги розглядається при наступних припущеннях: силова установка обтікається зовнішнім потоком повітря при нульовому куті атаки; зовнішній потік усталений, рівномірний; мотогондола газогенератора складається з головної частини (обичайки повітрозабірника), центральної циліндричної і кормової частин; мотогондола турбовентиляторної приставки складається з головної частини (обичайки), центральної циліндричної і кормової частин. В роботі запропоновано методику розрахунку ефективної сили тяги авіаційної силової установки з турбовентиляторною приставкою з урахуванням особливостей аеродинамічних характеристик ступінчастої мотогондоли авіаційної силової установки для одноконтурного і двоконтурного газогенераторів

The effectiveness of manned and unmanned aerial vehicles significantly depends on the parameters and characteristics of power plants. The effective thrust of a power plant differs from the internal thrust of an isolated engine by the amount of losses due to the external resistance of the power plant in flight. Gas turbine engine with a turbofan attachment has a number of advantages compared with dual engine. Firstly, the creation of an engine based on a universal basic gas generator makes it possible to put into practice the principle of modularity in creating a gas turbine engine family with the lowest economic costs. Secondly, by eliminating the negative impact of the fan module on the flow before the compressor of the gas generator module, the thrust and efficiency characteristics of the aircraft power plant with gas turbine engine are improved. Turbofan attachment is performed in the form of a bunk impeller, the inner part of which operates in turbine mode, the outer part serves as a fan. The power developed by the internal turbine circuit of the turbofan attachment is transmitted to the external fan circuit of the turbofan attachment. The effective thrust force of the aircraft power plant with a turbofan attachment must take into account the specifics of the aerodynamic characteristics of the stepped engine nacelle of the gas generator module and the turbofan attachment module. The determination of effective thrust is considered under the following assumptions: the power plant is streamlined by external air flow at zero angle of attack; external flow is steady, uniform; the gas generator nacelle consists of the head (air intake shell), the central cylindrical and the aft parts; the turbofan attachment nacelle consists of the head part (shell), the central cylindrical and aft parts. The paper proposes a method for calculating the effective thrust force of an aircraft power plant with a turbofan attachment, taking into account the specifics of the aerodynamic characteristics of a stepped engine nacelle of an aircraft power plant for a turbojet and bypass gas generator. The value of the external drag coefficient of a nacelle of a gas turbine engine with a turbofan attachment is less by 1 ... 3% than the value of the external drag coefficient of a turbofan engine nacelle over the entire Mach range under investigation.