В работах [1, 2] исследованы термодинамические циклы двухкамерного турбореактивного двигателя (ТРДК) [3] , даны основные математические соотношения. Схема ТРДК с обозначением характерных сечений показана на рис. 1.

Рис. 1

Двухкамерный ТРД состоит из входного устройства 1, компрессора 2, основной камеры сгорания 3, турбины 4, дополнительной камеры сгорания 5, эжекторного сопла 6. При этом основная камера сгорания 3 расположена между компрессором 2 и турбиной 4, а дополнительная камера сгорания 5 расположена между турбиной 4 и эжекторным соплом 6 и соединена с компрессором 2 каналом, проходящим через вал двигателя.

В газотурбинных двигателях прямой реакции, к которым относятся ТРДК, работа циклов расходуется на увеличение кинетической энергии газовоздушного потока, проходящего через двигатель:

.

Откуда, выражение удельной тяги при полном расширении в реактивном сопле и коэффициенте изменения массы _г = 1 имеет вид:

,

которое однозначно связывает Pуд и Le.

Из полученного уравнения следует, что при Vп сonst (Mп = const, Н = const) Pуд при изменении Пк^* и Тг^* качественно ведет себя так же, как Lе, т.е. имеет максимум и обращается в нуль там же, где и Lе [1] . На рис. 2 показано изменение Pуд в зависимости от степени повышения давления в компрессоре и коэффициента двухкамерности n [1] при условии Мп=0 и Н=0 (Тг₁^*=1600 К, Тг₂^*= 2300 К, _с = 0,85, _р = 0,93, _вх = 0,98) для двух режимов работы двигателя: с включенной и выключенной дополнительной камерой сгорания. Как видно из представленных зависимостей, "вырождение" ТРДК (m 0) для реальных коэффициентов двухкамерности происходит существенно раньше, чем энергетическое "вырождение" ТРД (Pуд 0), что связано с уменьшением свободной работы основного цикла.

Удельный расход топлива при отсутствии отбора воздуха _отб = 0 определяется по известной формуле [4]

,      (1)

где ,

qт₁ - относительный расход топлива в первом контуре,

qт₂ - относительный расход топлива во втором контуре,

m - коэффициент двухконтурности.

На рис. 3 показано изменение Суд в зависимости от степени повышения давления в компрессоре и коэффициента двухкамерности при условии Мп=0 и Н=0 (Тг₁^*=1600 К, Тг₂^*= 2300 К, _с = 0,85, _р = 0,93, _вх = 0,98) для двух режимов работы двигателя: с включенной и выключенной дополнительной камерой сгорания. Характер изменения Суд=f(Пк) в ТРДК аналогичен характеру изменения Суд в ТРД. Так же, как и в ТРД, относительный расход топлива qт пропорционален количеству подведенного к двигателю тепла Q, которое, в свою очередь, зависит от разности температур в камерах сгорания Тг₁^* и Тг₂^* и за компрессором Тк^*. При увеличении Пк и неизменном значении температур в камерах сгорания будет расти температура за компрессором Тк^* и, как следствие, уменьшается Q и qт, что будет приводить к снижению Суд до тех пор пока не начнется активный процесс энергетического "вырождения" турбореактивного двигателя (Pуд 0).

Рис. 2

Рис. 3

Влияние коэффициента двухкамерности n на Pуд и Суд ТРДК весьма значительно и определяется величиной работы дополнительного цикла, а также её долей в суммарной работе [1] . При этом определяющим фактором является разница работ дополнительного и основного циклов. При положительной разнице увеличение доли работы дополнительного цикла приводит к увеличению суммарной работы, а при отрицательной разнице к уменьшению. В связи с этим влияние n на Pуд и Суд неоднозначно:

1. при включенной дополнительной камере сгорания (подогрев газа в дополнительной камере выше, чем в основной) повышение n приводит к росту Pуд и Суд, что является следствием повышения (в результате роста m) в суммарной работе доли цикла, имеющего более высокую удельную работу;
2. при выключенной дополнительной камере сгорания (подогрев газа в дополнительной камере ниже, чем в основной) повышение n приводит к уменьшению Pуд и Суд, что также объясняется повышением доли работы дополнительного цикла, но уже при минимальной удельной работе (эффект двухконтурного двигателя).

Наличие дополнительного цикла в двухкамерном ТРД позволяет иметь весьма гибкую систему регулирования основных параметров двигателя и, соответственно, широкий диапазон тяговых и расходных характеристик, что является важнейшим свойством данной схемы.

Диапазон возможного изменения удельных параметров ТРДК определяется диапазоном изменения значений коэффициента двухконтурности двигателя, показанного на рис. 4, 5.

Рис. 4	Рис. 5

На рис. 4 показано изменение коэффициента двухконтурности m в зависимости от коэффициента двухкамерности n для различных степеней повышения давления П (₁ = 5,5; _с = 0,85; _р = 0,93). На рис. 5 показано изменение коэффициента двухконтурности m в зависимости от подогрева ₁ для различных n (П = 15; _с = 0,85; _р = 0,93). Как видно из представленных зависимостей, коэффициент двухконтурности ТРДК для наиболее реальных параметров рабочего процесса находится в пределах значений: 0,20,8, что, по сути, определяет возможности двухкамерных ТРД по расширению диапазона тяговых и расходных характеристик ТРД. Последнее наглядно иллюстрируется рис. 6, и 7, где показаны зависимости относительной удельной тяги Pуд_ТРДК/Pуд_ТРД и относительного удельного расхода топлива Суд_ТРДК/Суд_ТРД для различных температур газа перед турбиной двигателя (Тг₂^*=2300 К, Пк=15, _с = 0,85, _р = 0,93, вх=0,98) в стартовых условиях (Мп = 0; Н = 0).

Рис. 6	Рис. 7

Видно, что использование дополнительной камеры сгорания позволяет изменять (по отношению к ТРД) значения удельных параметров на 30 % и более. При этом изменение Pуд и Суд, как показывают расчеты, происходит практически пропорционально в широком диапазоне режимов работы двигателя.