Автоматика управления авиадвигателямти

Термодинамикаизучает закономерности взаимного преобразования различных видов энергии.

Свое название термодинамика получила от двух греческих слов: therme — «тепло» и dynamis — «сила». Вторым словом прежде выражали различные понятия: и силу, и работу. Термодинамика возникла в XIX веке в процессе изучения оптимальных условий использования теплоты для совершения работы в связи с интенсивным развитием и использованием тепловых двигателей.

Термодинамика строится на основе фундаментальных принципов (законов, начал), которые являются обобщением многочисленных наблюдений и выполняются независимо от конкретной природы образующих систему тел. Именно поэтому закономерности и соотношения между физическими величинами, к которым приводит термодинамика, имеют универсальный характер.

Термодинамика отличается от других научных дисциплин, изучающих окружающий нас мир. Основанная на простых наблюдениях, на несложных опытах, она развилась в удивительную стройную науку, в основе которой лежит небольшое число законов (начал). Путем строгих логических заключений, чисто математическими методами термодинамика устанавливает связи между самыми разнообразными свойствами вещества; позволяет на основании изучения одних легко измеряемых величин вычислять другие, важные и необходимые, но трудноизмеряемые или даже недоступные непосредственному измерению.

Каким бы сложным ни было изучаемое явление, к какой бы отрасли познания оно ни относилось — всюду и всегда наиболее важным будет превращение одного вида энергии в другой.

Первым тепловым двигателем была паровая машина. За короткий период она нашла широкое применение в промышленности. Для совершенствования и расчетов подобных машин необходимо было теоретическое описание происходящих в них процессов. В решение этой задачи вложили свой труд многие уче­ные. В 40-х годах XIX века благодаря исследованиям русских ученых Г. Гесса, Э. Ленца и зарубежных Ю. Майера, Д. Джоуля и Г. Гельмгольца был установлен первый закон термодинамики, являющийся частным случаем закона сохранения и превращения энергии в применении к термодинамическим системам, основные положения которого были сформулированы М. В. Ломоносовым в 1748 году.

В середине XIX века немецкий ученый Р. Клаузиус и английский физик В. Томсон установили второй закон термодинамики. В сво­их исследованиях они развивали идеи, впервые высказанные французским ученым С. Карно в 1824 году.

Большое значение для развития термодинамики имели иссле­дования русских и советских ученых: открытие Д. И. Менделе­евым критического состояния вещества; развитие этого учения А. Г. Столетовым, М. П. Авенариусом и др.; развитие общей кинетической теории вещества Н. Н. Пироговым; новое обоснова­ние второго закона термодинамики Н. Н. Шиллером; работы по теории паровых турбин А. А. Радцига; исследования теплофизических свойств рабочих тел М. П. Вукаловича, В. А.Кириллина и др.

Благодаря трудам советской школы ученых в нашей стране созданы современные тепловые двигатели, в частности ГТД для самолетов и вертолетов, обеспечивающие их высокие летно-технические характеристики.

Бурное развитие авиационной техники поставило перед термодинамикой ряд новых задач, от решения которых зависит дальнейшее развитие ГТД. Современные авиационные двигатели непрерывно улучшаются и изменяется. Для того чтобы изучить и понять эти изменения, объяснить те или иные недостатки, обнаруженные при эксплуатации, принять правильные и грамотные решения для их устранения, необходимо иметь прочную теоретическую базу, что позволит объяснить сущность протекания различных процессов в современном ГТД.

Методы технической термодинамики лежат в основе теории авиационных двигателей и их элементов, холодильных и энергетических установок; они позволяют анализировать газовые потоки, определять изменения состояния различных рабочих тел.

Таким образом, термодинамика является той фундаментальной базой, которая объясняет закономерности протекания физических процессов в ГТД, конструктивные схемы, пути совершенствования ГТД, диагностики авиационных силовых установок и грамотной летной и технической эксплуатации силовых установок воздушных судов.

Термодинамика в настоящее время охватывает широкий круг вопросов.

Содержание курса термодинамики направлено на изучение рабочих процессов главным образом авиационных ГТД и ДВС и использования для их описания и расчета аппарата термодинамики. В данном пособии рассмотрена только часть термодинамики, называемая технической термодинамикой. Она изучает термодинамику газов, свойства которых соответствуют характерным для авиадвигателей диапазонам давления и температур, а также процессы взаимного преобразования тепловой и механической энергии, происходящие в тепловых двигателях.