Nulový stupeň - Zero-stage

tento článek potřebuje další citace pro ověření. Prosím pomozte vylepšit tento článek podle přidávání citací ke spolehlivým zdrojům. Zdroj bez zdroje může být napaden a odstraněn. Najít zdroje: „Nulový stupeň“  – zprávy  · noviny  · knihy  · učenec  · JSTOR (Února 2015) (Zjistěte, jak a kdy odstranit tuto zprávu šablony)

Proudové motory a další plynová turbína motory jsou často vylepšeny přidáním a nulový stupeň, někdy psáno „0“ fáze,^[1] do přední části a kompresor.^[2]Při dané velikosti jádra přidání stupně k přední části kompresoru nejen zvyšuje cyklus celkový tlakový poměr, ale zvyšuje hmotnostní tok jádra. Další zdokonalení může být provedeno přidáním dalšího stupně před dříve přidaný nulový stupeň, přičemž v tomto případě může být nový stupeň známý jako nulový-nulový stupeň.

Srovnání s jinými způsoby zvýšení stávajícího motoru bez drastického přepracování motoru ukazuje pro konkrétní případ, např. the Rolls-Royce / SNECMA M45H, tah mohl být zvýšen o 25% s nulovým stupňovým kompresorem LP nebo o 10% s vylepšenou HP turbínou nebo se vstřikováním vody.^[3]

Nulování je také kombinováno s dalšími úpravami, které zajišťují zvýšený tah nebo nižší teplotu turbíny.^[4] Může to být vyžadováno pro zvýšení hmotnosti stávajícího letadla nebo pro novou aplikaci, jak ukazují následující příklady.

15stupňová Rolls-Royce Avon napájel blesk F.1. Pro Caravelle III byl přidán nulový stupeň spolu s novou turbínou (celkem 16 stupňů). Pro Caravelle VI byl přidán stupeň nula-nula (celkem 17 stupňů).^[4]

Sedmistupňová fáze Snecma Atar D byl použit v Mystere II. Byl přidán nulový stupeň (celkem 8 stupňů) pro E a G používané ve Vautour a Super Mystere B.2. Pro Atar 8 a 9 použitý v Mirage III byl přidán stupeň nula-nula (celkem 9 stupňů) spolu s dvoustupňovou turbínou.^[5]

The Rolls-Royce / Snecma Olympus 593 začal s 6stupňovým LP kompresorem. Vzhledem k tomu, že Concorde během fáze návrhu rostl na hmotnosti, zvýšil se požadavek na vzletový tah. Motor dostal nulový stupeň do kompresoru, přepracovanou turbínu a částečné zahřátí.^[2]

Příkladem nulového stupně pro pozemní plynové turbíny je aeroderivát GE LM2500 +^[6] a těžký GE MS5002B.^[7] Někteří používají alternativu k nulovému postupu OEM přeplňuje kompresor ventilátorem poháněným elektromotorem.^[8]

Zero-staging je demonstrován následujícím vztahem:

${displaystyle w_ {2} = (w_ {2} {sqrt {T_ {3}}} / P_ {3}) * (P_ {3} / P_ {2}) * ({sqrt {T_ {2} / T_ {3}}}) * (P_ {2} / {sqrt {T_ {2}}}),}$

kde:

hmotnostní tok jádra = ${displaystyle w_ {2},}$

velikost jádra =${displaystyle (w_ {2} {sqrt {T_ {3}}} / P_ {3}),}$

poměr celkového tlaku v hlavě = ${displaystyle (P_ {3} / P_ {2}),}$

poměr inverzní k celkové teplotě hlavy jádra = ${displaystyle T_ {2} / T_ {3},}$ tj. (${displaystyle P_ {3} / P_ {2},}$)

celkový tlak na vstupu do jádra ${displaystyle P_ {2},}$

celková teplota vstupu do jádra ${displaystyle T_ {2},}$

Takže v zásadě se zvyšuje ${displaystyle (P_ {3} / P_ {2}),}$ zvyšuje ${displaystyle w_ {2},}$.

Na druhou stranu přidání stupně do zadní části kompresoru zvyšuje celkový tlakový poměr a zmenšuje velikost jádra, ale nemá žádný vliv na tok jádra. Tato možnost také potřebuje a Turbína s výrazně menším průtokem k pohonu kompresoru.

Nulové nastavení kompresoru také znamená zvýšení otáček hřídele:

${displaystyle N_ {2} = (N_ {2} {sqrt {T_ {3}}}) * ({sqrt {T_ {3}}}),}$

kde:

Rychlost hřídele HP = ${displaystyle N_ {2},}$

"Bezrozměrná" rychlost kompresoru HP (na základě celkové teploty výstupu) = ${displaystyle (N_ {2} {sqrt {T_ {3}}}),}$

Celková teplota výstupu kompresoru HP = ${displaystyle T_ {3},}$

Pokud má být zachována „bezrozměrná“ rychlost původního kompresoru, zvyšuje se ${displaystyle T_ {3},}$ zvyšuje ${displaystyle N_ {2},}$. To znamená zvýšení úrovně stresu kotouče i kotouče.

Pokud se zachová původní rychlost hřídele, pak se výrazně zvýší tlakový poměr a hmotnostní tok z přidání nulového stupně.

Ačkoli výše uvedené rovnice jsou psány s nulovým stupňováním kompresoru HP, stejný přístup by platil pro LP nebo IP kompresor.

Reference