Часть 1 (Г.Н. Абрамович - Прикладная газовая динамика), страница 100

Расчет проводится для эжектора с заданными геометрическими размерами, т. е. параметрами а и ). Полное давление и температура эжектирующего газа р, и Т, для данного режима работы двигателя известны. Полное давление и температура торможения эжектируемого воздуха р» и Т, определяются по параметрам атмосферы р, и Т, и скорости полета с учетом потерь полного давления в воздухозаборнике. Далее, последовательпо задаваясь различными значениями Ак определяем параметры смеси газа и воздуха на выходе из диффузора.

Реальпым будет такой режим (такие значения коэффициента эжекции и и скорости истечения ю«), при котором давление дозвукового потока в выходном сечении диффузора получается равным атмосферному давлению р,. Реактивная тяга системы Р, а также исходвая тяга двигателя Рд определяются по параметрам газа в выходном сечении ГЛ. 1Х ГАЗОНЫЕ ЗНГЕКТОРЫ 562 эжектора и сопла '). Коэффициент увеличения тяги для воздушно-реактивного двигателя вычисляется по формуле Р Ра 4~( 4) РН 4 ( 1+ 2) Н р,~,) (А,) — р„~, — бр, где кт, — составляющая скорости полета в направлении истечения газа из эжектора.

Для ракетного двигателя эта формула имеет вид р,~,1(л4) — Р„Р',— б, „ б — Р Рт~тг ('"1) Рн~г Результаты расчета для различных соотношений начальных параметров газов и размеров эжектора позволяют, в первую очередь, сделать вывод о слабом влиянии сжимаемости газа па эффективность эжекторного увеличителя тяги. Изменение отношения полных давлений газов от весьма малых значений, при которых сжимаемостью газа можно пренебречь, до значений р,(рн = 3 — 3,5, когда режим истечения эжектирующей струи сверхкритический, практически не влияет на выигрыш в тяге при фиксированных значениях сс и 7. Как показывают расчеты, изменение отногпения температур газов в пределах 0,25 ( О ( 4 оказывает незначительное влияние на коэффициент увеличения тяги эжектора с данными геометрическими параметрами, хотя при этом сильно изменяется коэффициент эжекции.

Максимального значения коэффициент б достигает при 0 =1, так же как в случае несжимаемой жидкости при равных плотностях 91 и рз. Наконец, расчет скоростных характеристик эжекторного увеличителя тяги с учетом сжимаемости также дает результаты, мало отличающиеся от приведенных выше данных, полученных без учета сжимаемости. На рис. 9.33 — 9.37 приведены некоторые результаты испытания моделей эжекторных реактивных систем на установке с непосредственным измерением реактивной тяги. Из этих графиков видно, что эжектор действительно позволяет заметно увеличить реактивную тягу при работе на месте.

В соответствии с данными теоретического анализа выигрыш в тяге оказывается главным образом функцией геометрических параметров эжектора а и ), причем если с уменьшением а (увеличением относительного диаметра камеры) выигрыш в тяге монотонно возрастает, то по величине 7 имеются оптимальные значения, зависящие от потерь в диффузоре. ') При докритическом режиме истечения газа из сопла необходимо учитывать измеаеиие режима работы двигателя и расхода гааа б„оиуслоаленное раарежением на входе а камеру смешения. 9 гэ.

теория эжектОРИОГО увеличителя тяГи 563 Отметим, что как по экспериментальным данным, так и по результатам расчетов выигрыш в тяге резко сиижаетсн при дросселироваиии эжектируемого потока, т. е. при уменьшении 77 У0 ' 0 07 00 г(0 04 гг его полного давления по сравнению с давлением внешней среды. 11ри значительном дросселироваиии тяга системы оказывается меньше тяги сопла без эжектора, т. е. б (1. Изменение полного давления эжектирующего газа в пределах, реальных для ВРД, практически пе изменнет ко- б 707 770 7,0 ' 04 00 00 Г(У 00 Оо Рг эффициеит увеличения тяги эжектора без диффузора, что указывает иа слабое влияние сжимаемости газа (рис.

9.35). Изменение температуры эжектирующего газа почти в 3 раза (рис. 9.36) вызывает очень небольшое снижение выигрыша в тяге. Испытания эжекторов в условиях, соответствующих ус- Рис. 9.33. Коэффициент эжекцни модельных зжекторных реактивных систем при работе на месте; В = 1, По = 1,6 — 2,4 Рис. 9.35. Выигрыш в тяге для эжекторов без диффузора по экспериментальным данным при изменении полного давления газа перед соплом Рис.

9.34. Выигрыш в тяге при работе на ьгесте (по экспериментальным данным) ', В = = 1, По = 1,6 — 2,4 700 ои 04 00 00 07 д дл Рис. 9.36. Выигрыш в тяге при различной температуре эжектирующего газа; а = 0,11, 7=1 564 Гл. гх. ГА30Вые эжектогы ловиям полета, показывают, что выигрыш в тяге быстро уменьшается с увеличением относительной скорости полета, причем изменение начальных параметров газа не оказывает заметного влияния на характер снижения выигрыша в тяге. При проектировании эжектора важно правильно выбрать длину камеры смешения, обеспечивающую достаточно полное выравнивание поля скорости в поперечном сечении потока. Расчет показывает, что при неполном смешении, когда коэффициент поля на выходе из камеры т) 1 (см.

$2), эффективность эжектора ухудшается: при заданном давлении на выходе ра снижается разрежение на входе в камеру, падает коэффициент эжекции и выигрыш в тяге. Если не учитывать трения о стенки, то максимальный эффект соответствует т- 1, т. е. неограниченному увеличению длины камеры. В действительности, однако, существует конечное оптимальное значение длины камеры, так как при малой неравномерности поля скорости полезный эффект, получаемый за счет дальнейшего выравнивания, не компенсирует возрастающих гидравлических потерь.

Экспериментально это определяется по наличию максимума статического давления смеси на некотором конечном расстоянии от входа в б камеру. Анализ основных уравнений процесса смешения показывает, что эта длина камея ры соответствует оптимально77л му (минимальному) значению суммы т + '/гь/э/с/э, где коэффициент трения. Чтобы теоретически определить оптимальную длину камеры смешения, надо знать закон изменения коэффициента 7га7 поля т=/(/з/с(э). Такой метод г7 3 4 У Ю ~0,7 расчета, разработанный на ос- Х новании обнаруженного нами Рис.

9.37. Влиянне огноснтельноп экспепиментального подобия длины камеры смешения на выигрыш з тяге на месте (и = О 44 пРофилей скоРости в Раз/= 4). 1 — эжектор с одним цент- личных сечениях камеры, Ральным соплом, 2 — эжекгор с изложен во втором издании этой книги (Мя Гостехиздатг 1953). Мох<но показать, что для эжекторного увеличителя тяги потребная длина камеры смешения меньше определяемой по максимуму разрежения на входе или по максимуму коэффициента эжекции и. Дело в том, что при данном расходе смеси количество движения ее пропорционально коэффициенту поля т ) 1 (см. э 2); это смещает оптимум тяги в сторону больших значений т, т. е. меньших 1э/4.

Эксперименты действительно по- 5 !О. ТЕОРИЯ ЭЖЕКТОРПОГО УВЕЛИЧИТЕЛЯ ТЯГИ 565 называют, что наибольшее приращение тяги получается при длине камеры смешения 6 — 7 калибров, в то время как обычно для эжекторов оптимальная длина камеры равна 8 — 12 ее калибрам. Потребную длину камеры можно существенно сократить, если раздробить эжектирующую струю на несколько струй; для этого применяют мнотосопловую конструкцию или специальное секционное Вопло (рис.

9.37). С помощью такого эжектора принципиально можно получить выигрыш в реактивной силе, несколько больший указанных выше значений, поскольку в результате уменьшения длины камеры смешения снижаются потери на трение о ее стенки, сильно влияющие на эффективность эжекторной реактивной системы. Многосопловые эжекторы различной конструкции с укороченной камерой смешения устаеовлеиы на ряде современных самолетов вертикального взлета и посадки с целью увеличения реактивной тяги подъемных или подъемно-маршевых двигателей. ПРИЛОЖЕНИЯ ПРИЛОЖЕНИЕ 1 Таблица для расчета сверхзвуковых течений газа с непрерывным увеличением скорости (к = 1,4) т7та Р/Ра Р/Ра 1,000 1,0 26 1,039 1,051 1,062 1,073 8' да 52'42' 1,312 50'36' 1,372 48'42' 1,437 47'00' 1,498 45'32' 1,559 1,435 1,469 1,504 1,5 Зб 1,569 44'10' 1,626 42'54' 1,690 41а40' 1,772 40'36' 1,845 39'35' 1,923 38"36' 2,005 37'Зб' 2,094 36'42' 2,183 35*54' 2,291 35'03' 2,394 1,428 1,448 1,467 1,486 1,505 0'00' 0'10' 0'20' 0'30' 0'40' 0'50' 1'00' 1*30' 2'00' 2'30' 3'00' 3'ЗО' 4'00' 4'30' 10' 11* 12' 13' 14' 15' 16* 17' 18' 19' 0'00 13'08 16'05 18'24 20'25 22'06 23'32' 27а06' 30"00' 32'33' 34'54' 37'00' 38'52' 40'39' 42'18' 45'24' 48'18' 51'00' 53'28' 55*50 58'06 60*20 62'24 64'25 66'24 68'24 70'18 72'06 73'57 1,083 1,109 1,133 1,155 1,178 1,199 1,219 1,238 1,257 1,294 1,331 1,367 1,401 1,603 1,639 1,673 1,705 1,741 1,000 1,022 1,032 1.042 1,051 1,060 1,067 1,088 1,107 1,125 1,142 1,157 1,172 1,186 1,200 1,227 1,253 1,277 1,300 1,323 1,345 1,367 1,388 1,408 0,528 0,512 0,504 0,497 0,490 0,484 0,479 0,463 0,450 0,464 0,424 0,413 0,402 0,392 0,383 0,364 0,346 0,330 0,314 0,299 0,285 0,271 0,258 0,246 0,234 0,222 0,211 0,201 0,190 0,634 0,620 0,613 0,607 0,601 0,596 0,591 0,577 0,565 0,553 0,542 0,532 0,522 0,513 0,504 0,497 0,468 0,452 0,437 0,422 0,408 0,393 0,380 0,367 0,354 0,341 0,329 0,318 0,306 0,833 0,826 0,822 0,819 0,816 0,813 0,810 0,803 0,796 0,789 0,783 0,777 0,771 0,766 0,760 0,749 0,738 0,728 0,718 0,708 0,698 0,688 0,679 0,670 0,660 0,650 0,641 0,632 0,622 90'00' 77'02' 74'15' 72'06' 70'15' 68'44' 67'28' 64'24' 62'00' 59'57' 58'06' 56'30' 55'08' 53*51' 1 1,027 1,041 1,049 1,065 1,077 1,087 1,108 1,147 1,176 1,205 1,234 1,262 1,290 ПРИЛОЖЕНИЕ 11 569 ОООЯО ООООО 8$88~ ООООО ОО ООООО Ос Ос Ос О Ос ОО О 8ОБВЯ ООООО 6'1Г.