Продолжим тему термодинамический циклов.
Турбореактивный двигатель, ТРД. Бесфорсажный, одноконтурный, с осевым компрессором.
Из первой статьи:
Цикл Брайтона
или, иначе, цикл воздушно-реактивного двигателя, в том числе и прямоточного, цикл газовой турбины.
1-2 - адиабатное сжатие
2-3 - изобарный (при постоянном давлении) подвод тепла
3-4 - адиабатное расширение
4-1 - изобарный отвод тепла
Схема ТРД
Вход (всас) воздуха - на схеме показано входное устройство 10 (воздухозаборник, или воздухозаборник несколько ранее, в конструкции самолета), по процессам - 1-забор воздуха.
Если двигатель на земле, то в воздухозаборнике разрежение и на диаграмме это никак не отражено.
Если в полете - то правильно спроектированный воздухозаборник дает начальное повышение давление - преобразует скоростной напор в статическое давление. На диаграмме - начальный участок 1-2 адиабатного сжатия.
Кстати - у прямоточников все сжатие - в воздухозаборнике.
2 и 3 - компрессор низкого и высокого давления. Могут быть на одном валу, могут на разных, у каждого своя турбина.
Все скорости воздушного потока - дозвуковые. Даже если сверхзвуковой полет - то в воздухозаборнике скорость снижается до "дозвука".
На диаграмме это основная часть адиабатного сжатия 1-2.
Камера сгорания 4. На диаграмме это 2-3 - изобарный (при постоянном давлении) подвод тепла.
Так же как и в газогенераторе ЖРД, если пропорцию горючего и окислителя (воздуха) держать стехиометрической - то ни материал камеры сгорания, ни турбина такой температуры не выдежит. Поэтому воздуха подается не просто много, а очень много.
Вообще, камера сгорания ТРД - это "произведение искусства" - как и вс,е в общем то, в ТРД. ТРД во многом сложнее ЖРД и это один из показателей технологических и конструкторских возможностей страны - если страна может делать такие двигатели - она в группе лидеров.
В камере сгорания "сидит" "выворачивающийся бублик" - вращательное и торообразное движение воздуха, топлива и газов.
Расширение на турбине (турбинах) и в сопле - участок 5. На диаграмме это 3-4 - адиабатное расширение. Лопатки турбины - работают при высокой температуре, высоких механических нагрузках, и очень очень долго - если сравнивать с турбиной ТНА ЖРД. Ухищрений в них, как конструктивных (например, охлаждение) так и технологических (например, "выращивание" монокристаллических из расплава) очень много. От того, какую температуру можно подать на турбину во многом зависит эффективность двигателя. За эту температуру все время ведут борьбу.
На лопатках турбины и дозвуковом сопле (а оно почти всегда дозвуковое - высокие температуры и высокая скорость звука при этом) силы направлены назад. На лопатках компрессора - вперед. На компрессоре силы несколько больше, чем на турбине и сопле - это и есть тяга.
Про эффективность двигателей.
Приведу ранее опубликованную диаграмму инфографики различных двигателей
Все ВРД (воздушно реактивные двигатели) имеют удельный импульс выше, чем у ракетных двигателей. Но ограничение по скорости.
Конечно, понятие удельный импульс нельзя напрямую применять в ВРД - скорость истечения у них намного ниже, чем у классических ракетных, и удельный импульс это и есть скорость истечения. Но они используют внешнее рабочее тело, поэтому в выражении m1V1=m2V2 в массе (m) они ограничены мало и могут позволить себе увеличение импульса не за счет скорости истечения, а за счет массы.
