Прямоточные воздушно-реактивные двигатели Бондарюк М.М. Ильяшенко С.М. (1014191), страница 14
Текст из файла (страница 14)
Уменьшение топливоподачи ограничено только коэффициентом сопротивления летательной машины с„так как при горизонтальном мах сс-1 Ь 478! л, — '-(гзт Фиг. 58 Расчетные величины проходных сечений идеального ПВРД, полете сл>с !Оба коэффициента обычно относят к миделю двигателя.) ЛИТЕРАТУРА 1. Ж у к о в с к и й Н, Е., Собрание сочинений, т. П, Гостехиздат, М.— Л., 1948. 2. Стечк и н Б. С., Теория воздушного реактивного двигателя, ТВФ, 1929, № 2. 3. С те ч кн н Б. С., Теория воздушно-реактивных двигателей. Конспект лекций. ВИА им, Жуковского, 1945. 4.
3 си ге р Ф. и Брехт И., Прямоточные ВРД для истребителей. Ь?АСА. ТесЬп, Мшпо, 1106, ОИ., 1947. 5. Асйеге1 !., РгоЫеше дез Р!пкзепиап1г!еЬез 1п Сеиепшаг! ппд Уп?гоп!1. МАСА ТЬ?, № 976, Ма! 1941. 6. 1. е бис й. е1 Ч !! еу ГЬ 1., Япг 1ез ?иуегез йгеппоргорп!з!че. С й. Асад. Яс., Раг!з, чо1. 202, !936. 7. Ь е бис й.
е1 Ч!1еу Ь?.?., 1е гепдешеп1 дез 1пуегез ргоро!Мчез. С. й Асад. Бс., Рана., чо1. 202, 1936. 8. Веса ег 1. Ч. апд ?Ь ??. В аа1з, Апа!узи о! Неа? апд Сошргезз!Ь1!11у Еиес1з 1п !п1егпа! Р!отч Яуз1ешз апд Нпйь — Бреед Тезы о! а йапие1 Яуыепь МАСА йер. № 773, 1942. ГЛАВА 1Ч ДИФФУЗОРЫ $1.. КОЭФФИЦИЕНТЫ ПОЛЕЗНОГО ДЕЙСТВИЯ, ВОССТАНОВЛЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ И РАСХОДА Работа реальных диффузоров сопровождается потерями энергии на трение и удары, вследствие чего часть кинетической энергии потока диссипируется, свободная энергия газа уменьшается.
Использование кинетической энергии потока в диффузоре характеризуется коэффициентом полезного действия т1,. Коэффициентом полезного действия диффузора называется отношение прироста свободной энергии сжимаемого воздуха Аи к кинеир тической энергии потока — : 2е' Ьи л р 2е (4. 1) 99 Диффузоры преобразуют скоростной напор набегающего потока в статическое давление. Диффузоры прямоточных ВРД выполняют ту же функцию, что и компрессоры газотурбинных двигателей. Чем больше повышение давления в диффузоре ег, тем меньше энтропия Рн сжатого газа з, тем больше его свободная энергия, тем больше будет термический к.
п. д. двигателя тп. Восстановление давления в диффузоре имеет решающее значение для работы всего двигателя в целом. Геометрическая форма диффузора, при которой относительное повышение давления будет наибольшим, определяется числом Маха набегающего потока М . Устройство дозвуковых диффузоров (М„(1), околозвуковых диффузоров (М.=1 — 2) в сверхзвуковых диффузоров (М.)2) существенно отличаются одно от другого. Действие диффузоров можно охарактеризовать следующими коэффициентами: полезного действия т1„восстановления давления а„ дополнительного сопротивления с„, местных потерь Ь и расхода ср.
ди а) Ь1нст Ф) Ми>г Фиг, оэ, Схема испытания диффуаороя, а — дозвуковых, б-свзрхзвуковых. текст газа после обратимого истечения — к кинетической энергии набе2я гающего потока 2и т текст т1 =— д я н (4. 3) Если тепловой обмен с окружающим пространством отсутствует, то температура торможения при течении по диффузору То, не меняется: 702 Тн= Тн+ " = Тн„+ 2и — 2я й — 1 я — 1 (4.
4) Чем больше диссипация энергии, т. е. чем меньше к. п. д. диффУзоРа т1х, тем выше статическаЯ темпеРатУРа газов после обРатимого истечения Т Из (4. 4) найдем — "" = 1 + — М' (1 — т1 ). Прирост энтропии потока при р=сопз1 найдем, используя (4. 5) йиднс ср(Тн„— Тн) й — 1 аз — — — — с Мт(1 — 4 ). (4. 6) н тн При обратимом истечении из сопла, присоединяемого к выходному сечению диффузора (фиг. 59), свободная энергия сжатого воздуха превращается в кинетическую энергию струи: Ьи= — "". (4. 2) 2и Объединив (4.
1) и (4. 2), найдем, что коэффициент полезного действия диффузора измеряется отношением кинетической энергии 'ист Давление торможения истекающего воздуха равно давлению тор можения реального диффузора, так как истечение происходит именно под действием этого давления: (4. 7) Подставив сюда 7 из (4. 6), получим уравнение, выражающее давление торможения через скорость набегающего потока, и коэффициент полезного действия днффузора 2 д — 1 1+ н д 2л Тн+~» П чд) 2 1д — —.1-1 — 1 ~ н (4. 8) (4.
9) Чем больше потери кинетической энергии потока, поступающего в диффузор на трение и на удары, т. е. чем больше диссипация энергии, тем меньше коэффициент восстановления давления о,. При полной днссипации кинетической энергии давление при торможении ПОтОКа НЕ ПОВЫШаЕтСЯ: Р,о=Р». В ЭТОМ СЛУЧаЕ КОЭффИЦИЕНт ДаВЛЕНИЯ днффузора имеет минимально возможную величину о 1,: од Рн, (1) Р Род Ро» 101 При 21»=1 уравнение (4.8) превращается в известное выражение для давления обратимого торможения; при 2),=0, Род=1. Рн Уравнение (4.
8), выражающее давление торможения в реальном диффузоре через коэффициент полезного действия 21„сложно и неудобно для практических расчетов; к. п. д. диффузора 21, трудно измерить на практике; поэтому хотя величина 10, имеет четкий физический смысл, ею пользуются редко. Качество реального диффузора обычно оценивается к о э фф ициентом восстановления давления о,.
Коэффициентом восстановления давления о называется отношение давления торможения потока, прошедшего через диффузор, к давлению обратимого торможения набегающего потока Р02 02 02 д Рон Рн р„(1+: М2„) С увеличением скорости набегающего потока 1„или М, минимально возможное значение коэффициента восстановления давления с „уменьшается (см. фиг. 70). Коэффициент давления реального диффузора с, лежит между единицей и с „;,: к (Л„) (с,(1. Коэффициент восстановления давления легко измерить на практике: давление торможения диффузора измеряют при помощи трубки полных напоров; число Маха набегающего потока измеряют, например, при помощи махметра или г(о углу наклона косого скачка, возникающего при обтекании клина или конуса (эти скачки отчетливо видны в приборе Теплера или на теневых фотографиях).
Зависимость коэффициента восстановления давления от числа М набегающего потока называется характеристикой диффузора (см. фиг, 72). Расход воздуха через диффузор зависит от площади сечения выходного отверстия трубопровода, соединенного с диффузором (см. фиг. 59), и от параметров торможения раз и Тоь Отношение площади входного сечения диффузора 5, к площади сечения его выходного отверстия Яз называется относительным входом 1: Э~ В2 (4. 10) Отношение весового расхода воздуха через диффузор 6, к тЬму расходу, при котором скорость на входе равна скорости невозмущенного потока, называется коэффициентом расхода Р: Т= (4. 11) тн%~Э1 тни'н З1 Для дозвуковых диффузоров коэффициент расхода может быть как меньше, так и больше единицы: Ф 1. Для сверхзвуковых диффузоров (см.
$5 и следующие) <р <1, 102 й 2. ДОПОЛНИТЕЛЬНОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ ДИФФУЗОРОВ. КОЭФФИЦИЕНТ МЕСТНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ Рассмотрим поток, набегающий на диффузор (фиг. б0). Скорость во входном сечении диффузора э, не равна скорости набегающего потока ге,„ Избыточный импульс воздуха, проникающего в диффузор, определяется выражением (2.
77) (р.)...= — ',". (4. 12) Избыточный импульс, действующий во входном сечении Яь по теореме импульсов равен (Р~) с= — '+(Р~ — Ри)5ы (4.13) В Разность между тормозящей силой потока, действующей в сече нии 5„и количеством движения захватываемого воздуха называется дополнительным сопротивлением диффузора Х„: ~а= (Гт)изб (та)изб= + (Рз — Ра) ь) " . (4. 14) К К Воздух, движущийся от сечения 3, к сечению З„меняет скорость от величины и„да величины и)х.
Давление при этом меняется от р. до рт. Дополнительное сопротивление представляет собой силу, которая стала бы действовать на ~внешнюю поверхность отвердевшей труба) 1) Сгрмч 'у)с ) — в и) г. з ) м итт х итв — Ю- — — — —— и ) о яр*о расч и)- Л окр араоч еув> у и)"т > итн Фиг. 60. Линии тока иа входе в дозвуковой диффузор. а) а<1; б) а=и в) т>!.
ки тока Н-1 (см. фиг. бО), Сила, действующая на границу потока, поступающего в диффузор, приложенная к захватываемому воздуху, изменяет его количество движения. По закону равенства действия и противодействия поток действует на диффузор с равной по величине, но направленной в противоположную сторону силой противодействия Х,.
Дополнительное сопротивление можно рассчитать теоретически, определив скорость шт и давление рь или измерить на опыте. При работе диффузора в расчетных условиях и))=и)„р =1, За=Я), дополнительное сопротивление отсутствует: Х,=О. 103 Дополнительное сопротивление диффузора достигает наибольшей величины при полностью закрытом выходном отверстии, т. е. при р=О.
Отношение дополнительного сопротивления к произведению скоостного напора на мидель двигателя Я„называется коэффициентом ополнительного сопротивления с„: х, с„= — '. чзя Коэффициенты дополнительного сопротивления сверхзвуковых диффузоров представлены ниже, на фиг. 73. Поток, обтекающий внешнюю поверхность диффузора, действует на нее с некоторой силой. Коэффициент аэродинамического сопротивления оболочки зависит от числа Маха набегающего потока, от 5~ относительной величины входа 7= — ', от коэффициента расхода ~ в Яз от числа Рейнольдса це.
При течении по внутреннему тракту двигателя имеют место трение и удары, в результате которых давление уменьшается. Потери давления на удар при внезапном расширении потока выражаются формулой Борда †Кар т ар,= — (тс —,)'= — ~ — — 1~, 2е 2е 1,51 (4. 16) При дозвуковом течении по расширяющемуся каналу диффузора коэффициент смягчения удара 4 зависит только от угла раскрытия диффузора а„(фиг. 61,а). Потери давления в канале диффузора можно выразить через так называемый коэффициент потерь или коэффициент сопротивления Г„ измеряемый отношением потерь давления к местному значению скоростного напора дз (фиг. 6!,б) аь Ч2 (4.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
