Изменение рн и Тн воздуха в зависимости от высоты Н для стандартной атмосферы

С увеличением высоты Н давление р_н быстро убывает по сложному закону. У земли р_н = 101325 Па = 760 мм рт. ст.

При грубо ориентировочных оценках можно считать, что до 20 км давление р_н падает в два раза на каждые 5 км высоты; на бóльших высотах Н интенсивность снижения р_н возрастает.

Температура Т_н , значение которой у земли Т_н = 288 К, до 11 км понижается по линейному закону с интенсивностью 6,5° на 1 км высоты. В диапазоне высот от 11 до 25 км Т_н принимается неизменной, равной 216,5 К. Таким образом, общее понижение температуры от земли до 11 км составляет 71,5°К. На высотах, больших 26 км, Т_н начинает увеличиваться (при Н = 30 км Т_н = 230,3 К), но для газотурбинных двигателей эта область высот Н обычно недоступна.

Слой атмосферы, в котором с увеличением высоты Н происходит снижение Т_н, называется тропосфера, а слой, где Т_н = const, называется стратосфера. Таким образом, по СА высота 11 км представляет собой границу между тропосферой и стратосферой. Данные СА обычно представляются в форме таблиц, которыми и пользуются при расчетах.

Условия работы двигателя по высотной характеристике и по скоростной характеристике сходны в том отношении, что в обеих характеристиках принимается
n = const. Поскольку при этом, как правило, π_расш > π_кр, то в обоих случаях на параметры рабочего процесса влияет только изменение р _в* и T_в*. Разница заключается лишь в том, что в случае скоростной характеристики на р _в* и T_в* влияет переменная , а в случае высотной характеристики – изменение р_н и Т_н по Н. Поэтому анализ и расчет высотной характеристики производится с помощью той же системы уравнений, что и скоростной, учитывая лишь разницу в характере изменения параметров поступающего в двигатель воздуха.

Как и в случае скоростной характеристики, при рассмотрении основных закономерностей изменения параметров рабочего процесса по высоте допустимо приближенно считать, что при n = const будут L_к = const и η_ад*_к = const, а следовательно, T_г* = const и L_ад*_к = const. При этом для выяснения зависимостей G_в, R_уд и g_m от Н, определяющих изменение R и С_уд, могут быть использованы те же основные соотношения, принимая за исходные величины параметры рабочего процесса при Н = 0 и тех же значениях и n, что и для рассчитываемой высотной характеристики.

Из известных зависимостей, учитывая, что в данном случае переменными являются не только π_об, но и р_н, легко получить:

.

Так как , то ее изменение обусловлено зависимостями и . Эти зависимости могут быть определены с помощью известных уравнений, в которых следует принимать, что изменяется только Т_н, поскольку по условиям рассмотрения высотной характеристики . Поэтому в пределах тропосферы с увеличением Н из-за снижения Т_н значения π_к* и π_в.у., а следовательно, и π_общ возрастают. В стратосфере, где Т_н = const, π_общ остается неизменной.