Graden av tryckökning - inom flygteknik , förhållandet mellan tryck som mäts framför kompressorn på en gasturbinmotor och bakom den [1] .
Tidiga jetmotorer hade begränsade tryckförhållanden på grund av felaktigheter i bearbetningen av strukturella element och olika materialbegränsningar. Till exempel hade Junkers Jumo 004 från andra världskriget ett tryckförhållande på 3,14:1. Omedelbart efter kriget förbättrade Snecma Atar denna siffra något till 5,2:1. Förbättringar av kompressorbladmaterial, och speciellt introduktionen av flerstegskompressorer med flera olika varvtal, har lett till mycket högre tryckförhållanden som är vanliga idag.
Moderna civila motorer har vanligtvis tryckförhållanden som sträcker sig från 40 till 55:1. General Electric GEnx -1B /75 har det högsta betyget , med ett tryckförhållande på 58 vid slutet av kryssningsstigningen och 47 vid start vid havsnivån [2] .
Generellt sett ger ett högre tryckförhållande bättre verkningsgrad, men en motor med högre tryckförhållande har oftast mer massa, så det finns alltid en optimal lösning däremellan.
I gasturbinmotorer går upp till 70 % av bränsleförbränningsenergin förlorad med de utgående avgaserna. Med en ökning av graden av tryckökning i kompressorn ökar graden av tryckminskning i gasexpansionsvägen i motorn med samma faktor. En högre grad av trycksänkning innebär lägre rökgastemperatur och därmed mindre värmeförlust och ökad effektivitet. Detta förbättrar den specifika bränsleförbrukningen .
GE Catalyst har ett kompressionsförhållande på 16:1 och en termisk verkningsgrad på 40%, Pratt & Whitney GTF med ett kompressionsförhållande på 32:1 har en termisk verkningsgrad på 50% och GEnx med ett kompressionsförhållande på 58: 1 har en termisk verkningsgrad på 58 % [3] .
En av de viktigaste faktorerna som begränsar graden av kompression i modern design är uppvärmningen av luften under kompressionen. När luft passerar genom kompressorstegen kan den nå temperaturer som riskerar att skada materialet i kompressorbladen. Detta är särskilt viktigt för det sista kompressorsteget, och temperaturen vid utloppet av detta steg är en allmänt accepterad kvalitetsindikator för motorkonstruktioner.
Militära flygplansmotorer tvingas ofta att fungera under förhållanden som maximerar termisk belastning. Till exempel hade General Dynamics F-111 Aardvark bombplan en hastighet på Mach 1,1 vid havsnivån . Som en bieffekt av dessa breda driftsförhållanden har militära motorer vanligtvis lägre totala tryckförhållanden. Pratt & Whitney TF30 som användes på F-111 hade ett kompressionsförhållande på cirka 20:1, medan nyare motorer som General Electric F110 och Pratt & Whitney F135 förbättrade det till cirka 30:1.
Ett annat problem är motorns vikt. Ett högre kompressionsförhållande innebär en tyngre motor, vilket i sin tur ökar bränsleförbrukningen. Således, för en viss konstruktionsteknik och en uppsättning färdplaner, kan den optimala graden av trycksättning bestämmas.
| Motor | Totalt tryckförhållande | Huvudapplikationer |
|---|---|---|
| General Electric GE9X | 60:1 | 777X |
| Rolls-Royce Trent XWB | 52:1 | A350XWB |
| General Electric GE90 | 42:1 | 777 |
| General Electric CF6 | 30,5:1 | 747 , 767 , A300 , MD-11 , S-5 |
| General Electric F110 | 30:1 | F-14 , F-15 , F-16 |
| Pratt och Whitney TF30 | 20:1 | F-14 , F-111 |
| Rolls-Royce/Snecma Olympus 593 | 15.5:1/80:1 Överljud. [fyra] | Harmoni |
Termen ska inte förväxlas med den liknande termen "kompressionsförhållande" som används för kolvmotorer . Kompressionsförhållandet är förhållandet mellan volymer. I fallet med en kolvmotor med Ottocykel begränsas maximal kompression av kolvens (eller rotorns) mekaniska rörelse, så kompressionen kan mätas genom att helt enkelt jämföra cylindervolymerna vid kolvens övre och nedre positioner. Denna metod är inte tillämplig på turbinen, där det inte finns några slutna volymer. De två parametrarna är dock likartade genom att de bestämmer den totala verkningsgraden för en motor jämfört med andra motorer i samma klass.
Det ekvivalenta måttet på raketmotorns effektivitet är förhållandet mellan kammartrycket och utloppstrycket. Värdet på denna indikator kan nå 2000 eller mer (till exempel för rymdfärjans huvudmotor ).