камер сгора-ИИя, как-то: устойчишсть процесса горе-ния, (полнота сгорания и теплонапряжеиность, гидравлическое сопротивление, равномерность полей температуры и диапазон изменения температуры продуктов сгорания, механическая прочность. В большинстве случаев не представляется возможным установить ко.тичествеиные зависимости между отдельными параметрами, однако для конструктора также важно отчетливо представлять, какой показатель и в каком направлении будет изменяться прн некотором намечаемом изменении конструкции.

Противоречивость требований, предьявляемы,\ и камерам сгорания

Прежде всего следует констатировать, ino, пак и в боль-ишнстве областей техники, каждое конструктивное решение является Компро,миссом, та как каждая модификация, которая улучшает один из показателей, может привести к ухудшению какого-либо другого. Рассмотрим примеры, из которых будет видна Протнворечтшость требований, предт;-являемых к камера.м сгоратшя.

Если теплонаттряженпость камеры высока и в связи с этим малы ее объем -и вес, то соответственно реагенты поступают в ка,меру с большой скоростью. Однако в главе 5 бы,чо показано, что максимально воз.можная скорость реакции ограничивается реакционной способностью 1ко,мпопентов, и поэтому при попытке перейти соответствующую границу происходит срыв пла1мен1И, Таким образом, требования высокой у1стойч1ив0сти процесса горения и одновременно большой теплонапряженности камеры в известной степени несовместимы. Однако устойчивость горения п теплояапряжен-ность по-разному определяют условм протекания п.роцесса. Теплонапряжеиность может иметь непрерывный ряд значе-1шй, чем оиа больше, тем лучше камера, в то время как понятие устойчивости горения подразумевает лишь два случая: наличие пламени и отсутствие пламени. Отсюда ясно, какой режат.м работы является оптимальным; расходы реагентов, ностушающих в амеру, следует увеличивать до тех пор, пока самым неблагоприятным по темиературе и давлению условиям работы не будет соответствовать состояние вблизи транпцы срыва.

Для камеры, имеющей зону стабилизации и область, где происходит распростраиепие пла:\1ени, требования высочсой \стойчивости горения и .максн.мальиой полноты сгорания, по-В(ИдимОМу, несовместимы. Действитсмьно, ее.чп теп.ювые

10 д. Б. Слолдннг 289

штери слабо влияют на xapaFCTepncTifKj срыва пламени, то ДЛЯ повышения устойчивости горения следует уменьшать скорость движения смеси в зоне стабтшгзатора. В результате количество омеои, постулающей и сгорающей в зоне стабилизатора, уменьшится и будет составлять меньшую долю общего количества смеси, проходящей через камеру, что приведет к уменьшению влияния стабилизатора как устройства, улучшающего полноту сгорания. При определе-нш! оптишального расхода для да/пгои ка.меры необходи.мо иметь в виду, что иредельньш значением полноты сгорания является 100%. Поэтому скорость движения смеси в зоне стабилизатора следует увеличивать до тех пор, пока при самых напряженных условиях работы не будут достигнуты или состояние вбЛИЭИ границы срыва пламени, или полнота сторания 100 /о.

При заданной конструкщш камеры сгорания минимальное гидрашетеское сопротивление и максшиа.тьная равномерность поля температур на выходе также являются противоречивыми требованиями. Действительно, повышение равномерности может быть достигнуто лишь увеличением ин-теноивности перемешивания, что неизбелсно сопровождается увеличением гидравлического сопротивления. Ввиду того, что значительная неравномерность поля температур может привести к разрушению турбинных лопатчж, может оказаться необходимым улучшение перемешивания газов даже за счет увеличения гидравлического сопротивлення. Однако путем улучшения общей конфигурации камеры часто можно получить приемлемую велнчи![у гидравлического сопротивления при удовлетворительной равномерности ноля температур.

2. ВЛИЯНИЕ ПАРАМЕТРОВ ПОТОКА НА ВХОДЕ В КАМЕРУ

Конструктор обычно бывает свободен в выборе скорости входа воздуха в камеру сгорания. Чем больше эта скорость, тем меньше при данном весовом расходе размеры амерь* сгорЗния, т. е. тем больше теплойанряженность. Однако, как указывалось раиее, при увеличении скорости потока мож&г произойти срыв пламени. Кроме того, даже при неиэменных-раэмерах камеры турбулентная скорость раопространениЯ; пламени увел1гчиваегся не нропорщнонально скорости иото-ка, а слабее, и поэтому может снизиться полнота сгорания При увеличении скорости потока также повышаегся гидрав-> лическое оопротивлеиие Ар ), которое для камеры сгораяиЯ-290

данной конфигурации приблизительно пропорционально квадрату скорости. В св1язи с эт1Ш ве-тичину окорОсти на входе в камеру следует выбирать такой, чтобы ори полете на расчетной высоте горение было устойчивым с учетом требований получения как достаточно высокой теплопанря-жениости, та.к и умеренного гидравлического сопротивления.

Управлять интенсивностью турбулентности пшЮКа воздуха в повестной мере возможно путем изменения конструкции элементов .даигагеля. На процесс .горения турбулентность влияет так же, как и скорость потока. Различие состоит в том, что при повышеани интенсивности турбулентности возрастает равномерность поля температур на выходе пз камеры и полнота сгорашш, конечно, если не происходит частичный или полный срыв пламени вследствие сЛИШком интенсивной турбулентности. С другой стороны, если тепло-напряженНОсть камеры сгорания очень мала и тепловые потери из зоны реакции составляют заметную долю выделяющегося тепла, то в этом сл>-чае скорость потока и турбулентность могут благоприятным образом вл.иять на устойчивость процесса горения.

Обычно не представляется возможным выбрать давление п температуру воздуха на входе в камеру на основатши простых соображений о влиянпи этих параметров на показатели работы камеры. Однако следует отчетливо представлять, как эти параметры влттгат па показатели работы ка.меры.

Увеличение давления воздуха при постоянной скорости потока приводит к пропорцнональному повышеиттю теплсша-пряжеиност[г С другой стороны, скорость реакции при этом возрастает приблизительно пропорционально квадрату давления и, TajKHM образом, устойчивость процесса горения также повышается.

При увеличении критерия Рейнольдеа турбулентная скорость распространения пламени несколько возрастает, поэтому полнота сгорания улучшается. Указанные закономерности имеют место независимо от величины тепловых потерь из зоны реакции.

Хотя увеличение плотности воздуха, обусчовленное уве-,чтгчшпем дав.тенгия, приводит к возрастанию разности давлений ри входе и выходе из камеры, однако относительное сапротквлеиие Ар!р остается практически неизменным. Критерии Рейнольдеа для камер сгорания обьпшо бывают достаточно 1велн1си для того, чтобы поток успеч полностью тур-1Э 291