Степень двухконтурности

Сте́пень двухко́нтурности — параметр

Реактивные двигатели способны вырабатывать бо́льшую мощность, чем они используют в первом контуре. Это происходит из-за ограничения по температуре газов перед

Одной из первых применила это явление британская двигателестроительная компания «Роллс-Ройс», в турбореактивном двигателе «Conway», разработанном в начале 1950-х годов — обычный реактивный двигатель был оснащён компрессором большего размера. Двигатель «Конвэй» имел довольно низкую степень двухконтурности (порядка 0,3), но экономия топлива уже была весьма ощутима, и его последователи (Rolls-Royce Spey^[англ.]) получили широкое распространение.

отбрасываемых двигателем газов за единицу времени ${\displaystyle \Delta K_{t}}$ в мощность силы тяги ${\displaystyle P_{\mathrm {thr} }}$. Чем больше отношение ${\displaystyle P_{\mathrm {thr} }/\Delta K_{t}}$ (так называемый

Мощность силы тяги, действующей на самолет

${\displaystyle P_{\mathrm {thr} }=F_{\mathrm {thr} }v}$,

где ${\displaystyle v}$ — скорость движения самолета относительно воздуха, а сила тяги^[1] (в пренебрежении массовой доли расходуемого топлива)

${\displaystyle F_{\mathrm {thr} }=m_{t}u}$,

где ${\displaystyle u}$ — скорость реактивной струи относительно самолета, ${\displaystyle m_{t}}$ — масса газа, выбрасываемая из двигателя в единицу времени. Выражение следует из второго закона Ньютона для тела с изменяемой массой.

Механическая работа двигателя по разгону реактивной струи расходуется на приращение её кинетической энергии в единицу времени равное

${\displaystyle \Delta K_{t}={\frac {m_{t}}{2}}((v+u)^{2}-v^{2})}$.

Полётный КПД равен

${\displaystyle {\frac {P_{\mathrm {thr} }}{\Delta K_{t}}}={\frac {2v}{2v+u}}}$.

Следовательно, полётный КПД можно увеличить, уменьшая скорость реактивной струи. Однако при этом линейно снижается сила тяги, что требует увеличения массы пропускаемого через двигатель воздуха.

Такая прямолинейная тактика увеличения КПД полета противоречит тепловому КПД, так как эффективность сжигания топлива улучшается с увеличением давления и температуры в камере сгорания. Прокачка через камеру сгорания избыточных объёмов воздуха требует дополнительной энергии для его нагрева и дополнительной мощности компрессора высокого давления. Поэтому основная идея турбовентиляторного двигателя состоит в пропускании ненужных для сгорания топлива (но необходимых для тяги) объёмов воздуха через внешний контур, где он не встречает ни компрессоров, ни турбин. Фактически вентилятор в данном случае выполняет функцию винта, создавая до 70—80 % всей тяги двигателя.

Термин «степень двухконтурности» относится к области реактивных двигателей, широко используемых в авиации. Он определяется как отношение между массовым расходом воздуха, проходящим через внешний контур двигателя, к массовому расходу воздуха через внутренний контур двигателя.

Турбореактивные двигатели (ТРД) обычно делятся на две категории: с высокой степенью двухконтурности (или турбовентиляторные) и ТРД с низкой степенью двухконтурности.

Меньшая степень двухконтурности обеспечивает большую скорость реактивной струи, которая необходима для достижения высоких, обычно

Бо́льшая степень двухконтурности обеспечивает меньшую скорость реактивной струи, истекающей из сопла. Это уменьшает удельный расход топлива, но также уменьшает максимальную скорость и увеличивает вес двигателя.

Ещё одно преимущество турбовентиляторного двигателя перед реактивными двигателями с малой степенью двухконтурности заключается в том, что холодный воздух из внешнего контура, смешиваясь с горячими газами из турбины, снижает давление на выходе из сопла. Это способствует снижению шумности двигателя^[2].

Современные

В статье не хватает ссылок на источники (см. рекомендации по поиску). Информация должна быть проверяема, иначе она может быть удалена. Вы можете отредактировать статью, добавив ссылки на авторитетные источники в виде сносок. (18 мая 2010)