Почему сжатый воздух (от компрессоров двигателя) берется со ступени высокого давления (ВД), а не со ступени низкого давления (НД)?

Поступая из компрессорной части двигателя, отбираемый воздух направляется в предохладитель. Даже воздух из секции «низкого» давления перед подачей в систему кондиционирования нуждается в охлаждении. Вот предкулер от CitationJet:

На странице с этим изображением отмечается, что отбираемый воздух «достаточно горячий, чтобы расплавить изоляцию и изменить термообработку алюминиевых сплавов». Предварительный охладитель снижает температуру этого воздуха и регулирует давление в насадочной системе.

Когда двигатель работает на малой мощности, отбираемый воздух забирается из секции высокого давления. Двигатель должен работать достаточно быстро, чтобы обеспечить достаточное давление для правильной работы системы прокачки.

Как только двигатель достигает более высокой мощности, отбираемый воздух забирается из секции низкого давления. При более высоких оборотах двигателя этот воздух по-прежнему имеет давление, необходимое для работы системы прокачки.

Поскольку для работы системы стравливания требуется минимальное давление, сжатие окружающего воздуха до этого давления всегда будет добавлять определенное количество тепла.

Вот схема системы прокачки, чтобы помочь визуализировать, что происходит. Обратите внимание, что даже после того, как воздух проходит через предохладитель, он все еще достаточно горячий, чтобы его можно было использовать для защиты крыла от обледенения.

Здесь сходятся несколько принципов:

1. Сжатый воздух выполняет свою работу так же, как газы внутри вашего холодильника. При сжатии газ нагревается, а при расширении снова охлаждается.
2. Теплообменник может быть пропорционально меньше, если разница тепла между двумя средами, которые обмениваются теплом, больше.
3. Двигатели рассчитаны на отвод воздуха.

Если вы охладите сжатый газ, он станет очень холодным после расширения. Если вы берете воздух из ступеней высокого давления, он будет более горячим, и вам потребуется радиатор меньшего размера для удаления того же количества тепла, что и менее сжатый воздух из ступеней низкого давления. То же самое верно, когда этот воздух расширяется и используется для охлаждения. Вы можете унести много тепловой энергии, используя этот очень холодный расширенный воздух, и можете сделать теплообменник небольшим и легким. Опять же, использование меньшего количества холодного воздуха потребует пропорционально большего теплообменника.

Для каждой ступени компрессора существует оптимальный массовый расход при заданной скорости вращения, при котором он работает лучше всего. В зависимости от условий эксплуатации производительность может быть улучшена, если стравить часть воздуха. Я знаю, это очень общее утверждение, но я просто хочу подчеркнуть, что выпуск воздуха не всегда вредит производительности.