タービンマップ

ガスタービンエンジンの各タービンには動作マップがあります。完全なマップはタービンリグのテスト結果に基づくか、特別なコンピュータプログラムによって予測されます。または、同様のタービンのマップを適切にスケールすることもできます。

タービンマップ^[1]は、圧力比であるx軸に対してプロットされたパーセント補正速度（基準値に基づく）の線を示していますが、deltaH/T（ユニット/コンポーネントの入口温度全体の温度降下にほぼ比例）も頻繁に使用されます。y軸は、通常、無次元流量または補正流量であり、実際の流量ではありません。タービンマップの軸は、コンプレッサーマップの軸と一致するように転置されることがあります。この場合のように、等エントロピー（つまり断熱）またはポリトロープ効率の変化を示すコンパニオンプロットも含まれることがよくあります。

タービンは遷音速ユニットである可能性があり、その場合、スロートマッハ数は音速状態に達し、タービンは完全にチョーク状態になります。その結果、高圧力比での修正速度線間の流量にはほとんど変化がありません。

しかし、ほとんどのタービンは亜音速装置であり、NGV スロートにおける最高マッハ数は約 0.85 です。これらの条件下では、マップの「チョーク」領域内のパーセント補正速度線間の流れにわずかなばらつきがあり、特定の速度での流れがプラトーに達します。

コンプレッサーやファンとは異なり、タービンではサージや失速は発生しません。これは、ガスがタービン内を高圧から低圧へと自然な方向に流れるためです。その結果、タービン マップにはサージ ラインは表示されません。

従来のタービン マップでは、速度線が密集しているため、作業線が見にくくなっています。マップは、Y 軸を流量と補正速度の倍数にして再プロットできます。これにより、速度線が分離され、作業線 (および効率等高線) をクロスプロットして明確に確認できるようになります。

以下の説明は、2 スプール、高バイパス比、非混合、ターボファンの膨張システムに関するものです。

右側には、典型的なプライマリ (つまりホット) ノズル マップ (または特性) があります。タービン マップと外観は似ていますが、(回転) 速度線がありません。飛行速度が高い場合 (高度の変化を無視)、ホット ノズルは通常、チョーク状態またはそれに近い状態になります。これは、空気取り入れ口のラム上昇によってノズル圧力比が増加するためです。静的 (たとえば SLS) 状態ではラム上昇がないため、ノズルはチョークなしで動作する傾向があります (プロットの左側)。

低圧タービンは、プライマリ ノズルの流量の変化を「認識」します。ノズルの流量が低下すると、LP タービンの圧力比 (および deltaH/T) が減少する傾向があります。左側のマップが示すように、最初は LP タービンの deltaH/T の減少がユニットの入口流量にほとんど影響しません。しかし、最終的には LP タービンのチョークが解除され、LP タービンの流量が減少し始めます。

LP タービンがチョーク状態である限り、HP タービンの圧力比 (または deltaH/T) と流量に大きな変化はありません。ただし、LP タービンのチョークが解除されると、HP タービンの deltaH/T は低下し始めます。最終的に HP タービンのチョークが解除され、流量容量が低下し始めます。多くの場合、HPT のチョークが解除された直後にグラウンドアイドル状態に達します。