Прямоточные воздушно-реактивные двигатели Бондарюк М.М. Ильяшенко С.М. (1014191), страница 19
Текст из файла (страница 19)
е. большим относительным сечением щели щ 5' Зг Пример. НИти козффипиеит расхода диффузора 15', 10', 5', если М„=2,5 Ющ и У= — = 0,2н94. 5~ Ннхолим по графикам фиг. 39, 40, 41 и 42 параметры воздуха за первым скачком исходя из скорости М„=2,5: М)=1,67; — =2,47; — — 1,87; — =1,32.
р Т т Рн Тн тн Хл О Ог цб Об яб !О~ а) Ол О, аб ба о го ог об об ов го д) Фиг. 73. Дополнительное сопротивление диффу- вора, и — зависимость лополнительнаго сопротивлении Х л от коеффипиента расхоаа р; б-зависимость с от л коэффициента рассола, Š— угол, опрелелаюшие положение иглы относительно вхолноп кромки (сьг. фиг. бб,бп Находим исходя из скорости М1=1,67 параметры воздуха за вторым скачком. Мз — 1,33, — — 1,65; — =1,42; — — 1,158. Находим исходя из скорости ,з2 '12 Т2 Р1 71 Мя — 1,33 параметры воздуха за третьим скачком: Ма=1,13; — =1,31; Рз 12 Р2 72 уз =1,21; — — 1,08.
Определяем параметры, отнесенные к состоянию невозму- Т щенного потока: — =2,47 1,65 1,31=5,35; Ра Р» — =1,87 1,42 1,21=3,21; тн — =1,32 1,158 1,08=1,65. Тз Т„ Козффициент расхода 1,/ У= 3,21 У 1,65 0,294=0,550. Мз тз - ' Тз 1,13 Мн тн ~' Тн 2,5 Работа многоскачкового диффузора при не- расчетном выходном сечении трубопровода. ПолоПря нбй Леха <('ЗХКК) Ь у з н 5Р< 1 гнонон а) Фвг. 74. Схемы скачков, возникающих на входе в диффузор при нерасчетном пщравлическом сопротивлении.
а — я =1. б — т<!. жение замыкающего прямого скачка зависит от выходного сечения трубопровода, с которым соединен диффузор (см. фиг. 59). При некотором «расчетном» сечении выходного отверстия о4нр прямой скачок располагается во,1входной щели (см. фиг. 65). Если выходное сечение трубопровода о4,, больше расчетного: о4 ьЯр н (фиг. 74), прямой скачок в горле не образуется — течение остается сверхзвуковым. При набегании сверхзвукового потока на кромку входа образуется волна разрежения. Течение в расширяющейся части диффузора будет ускоряться и закончится мощным прямым скачком, сопровождающимся большими потерями.
Расход воздуха будет оставаться постоянным и равным максимально возможной величине: П=тпзТФгнр=тхгнтно1=Сопз11 Р= Давление воздуха перед истечением из трубопровода будет таким, какое требуется, чтобы ежесекундно выталкивать из выходного сечения сг= ге„у.5, кг газов (см. 4. 29). 129 9 316 С увеличением выходного сечения 5кз давление перед истечением падает и коэффициент восстановления уменьшается. Если выходное сечение становится меньше расчетного, то давление торможения перед истечением будет почти постоянным: 5„(5 „,'о"Р =сонэ(.
Расход воздуха через диффузор, а следова- Рн тельно, и коэффициент расхода будут уменьшаться прямо пропорционально выходному сечению. Углы наклона косых скачков на отдельных ступенях диффузора будут оставаться прежними. Прямой скачок будет вытеснен из горла и расположится на некотором расстоянии перед входом, уменьшив поверхность косых скачков (фиг. 74,б). Часть сжатого дозвукового потока из пространства за прямым скачком, которая при 5, >5 „направлялось в горло диффузора, будет теперь переливаться мимо горла и обтекать диффузор по сторонам. Коэффициент расхода р уменьшается, поверхность, подвергающаяся действию давления, возросшего за прямым скачком, увеличивается, волновое сопротивление диффузоров возрастает (фиг. 75).
Положение замыкающего скачка становится неустойчивым, начинается помпаж диффузора. Дроссельные характеристики диффузоров обычно исследуют экспериментально, продувая в аэродинамических трубах небольшие фнг. 75. фотография модели диффузоров. Направления косых скачков, возниканипих на скачков зависят только от числа М и от угла входе в диффузор при скоса потока и не зависят от абсолютных раз- меров модели; поэтому результаты опытов, т (1.
проделанных на мелкомасштабных моделях, можно переносить на полноразмерные диффузоры только с небольшой поправкой на относительную величину горла, так как относительная толщина пограничного слоя на моделях разных масштабов неодинакова. ЛИТЕРА ТУРА 1. А б р а м о в и ч Г. Н., Сопротивление диффузоров. Прикладная газовая диз паника, ГИТТЛ, М.— Л., !953, 290 — 303.
2, Л и мои а д Ю. Г., Профилирование входных участков тоннелей и капотов, ТВФ, 1942, № 2. 3. Снбулкин М (8!Ьп12!п М), Теоретическое и экспериментальное исследование дополнительного сопротивления, )ЧАСА йер. !954, № !187. 4. Ф е р р и А. и Н у ч ч и Л. (Р е г г( А.
апб и и с с( 1..), Теоретическое и экспериментальное исследование воздухозаборников круглого сечения с малым сопротивлением яри числах Маха 3,3, 2,75 и 2,45, МАСА йер., 1954, № 1189. 5. О в те а!1 з с Ь, К!., ()ег ()гпсйгйсйнетч)пп Ье) Пезсйоззеп гпи ййсйв!овзап!г)еЬ Ье1 ЬоЬеп ОЬегзсьаПяезсьтч(пб!яйе1!еп, 1944, (см. )ЧАСА ТМ, !140). 6.
Нпи оп! о, Бог!а ргораяа!!оп без пюпчептеп!з бапз 1ез согрз !1пЫез е! зрес!а!егпеп! бапз!ез даз раг1арь уопгп. Ес. РЬуз. ч. 58, 1889. ГЛАВАУ РЕАКТИВНЫЕ СОПЛА й 1. УРАВНЕНИЕ ТЕЧЕНИЯ ЧЕРЕЗ СОПЛО Схема сопла представлена на фиг. 76. Если мы пренебрегаем сравнительно слабым теплообменом с окружающей средой, то температура торможения, а следовательно, и критическая скорость останутся постоянными: Ть'=Ты=сопз1' а,.= 1,г — Т .=а =сопз1.
— / 2хм 1 ~/ А+1 м г (5. 1) Абсолютная и приведенная скорости газа, движущегося по соплу, возрастают. 9в 131 Сжатые газы, нагревшиеся в камере сгорания или в теплообменнике, вытекают через выходное сопло. В выходном сопле давление газов падает, скорость течения увеличивается. Газы, вытекающие из 'сопла, действуют на двигатель силой'своей реакции; поэтому выходные сопла нередко называют реактивными соплами В реактивном сопле эитальпия газов преобразуется в кинетическую энергию струи. Если относительное ПоКйжение' давления в сопле меньше критического, скорость истечения из сопла бывает меньше местной скорости звука. Если относительный перепад давлений в сопле больше критического, скорость газов, вытекающих из сопла, может стать больше местной скорости звука. В соответствии со скоростью истечения сопла подразделяются на дозвуковьсе и гверхзвуковьсе. Очертания дозвуковых и сверхзвуковых сопел различны.
Для того чтобы при заданной температуре и давлении пропускать различные расходы газа, или для того, чтобы при заданном давлении и различных температурах пропускать заданный расход газов, проходное сечение сопла должно иметь переменную величину. Сопла, проходное сечение которых может изменяться, называются регулируемыми соплами. Существует несколько конструкций регулируемых дозвуковых сопел. Предложен ряд годных к эксплуатации систем регулируемых сверхзвуковых реактивных сопел. Скорость потока в самом узком «критическом» сечении сопла За как было показано в гл.
П, в 7, не может стать выше местной скорости звука. При ага=вава — — а„расход газов через сопло достигает максимальной величины. яез С ( усе у) Л,с l а) Чгиг. 7б. Реактивные сопла, а — сверкзвуковое, б — дозвуковое, в — фатогрвфяя сверкзвуковоа струя, аытекаыгдеа вз сопла. Приведенная скорость потока в любом сечении сопла определяется местным отношением полного давления к статическому Р"' Р' (см. 2. 72). а е1 (5. 2) Абсолютная скорость в данном сечении 5з согласно (2, 67) и (5. 2): (5. 3) Расход газа через заданное сечение согласно (2. 74): (5.
4) рг (уз+1) й у' Тсг 132 Написав уравнения расхода для любых двух сечений 51 и 8, найдем связь между приведенными скоростями и сечениями: ро1' ч (л1) З~ рм Ч(Л) При истечении без потерь полное давление потока не меняется: (5. 5) Ро1=ро =роо=сопз( Сечение, 1в котором скорость достигает звуковой величины: Л1=1, называется «критическим» сечением 54,». й 2. ДОЗВУКОВЫЕ И СВЕРХЗВУКОВЫЕ СОПЛА Если располагаемый перепад давления перед соплом больше критического: (5. 6) то скорость в самом узком сечении сопла достигает звуковой велнчи ны: Лоч=1.
При этом газодинамическая функция 1 д (л,„,) = ( 2 ) Расход через критическое сечение найдем, использовав (5. 4) О+1 (5. 7) Давление торможения в критическом сечении уменьшается, но остается выше атмосферного: Р4нр=РОЪ ( . 1) )Рн' (5. 8) 31 1 1 34нр Ло [1 — Ло ) (5. 9) 133 Избыток давления может быть использован для разгона газа до сверхзвуковой скорости в расширяющемся участке сопла (фиг. 75, а), называемом сверхзвуковым участком. Сверхзвуковые сопла предложены в конце прошлого века шведским инженером Лавалем и носят его имя.
Отношение любого сечения сопла Лаваля к критическому сечению Я~„можно найти из (5. 5), приняв во внимание, что при 8,=5„„ л, ='1: (5. 10) Рк Рок Д4 кар вк -/ 1 к./2 /Л /Лр /Л и /4 /б /б /4 И=/4 Яклр1 Ркк /зб /ба 1Ю и-/2Р /2 / 2 У 4 б б 7 б Я а;— ' скар Фиг. 77. Зависимость приведенной скорости течения 14 и относительного падения давления к (1) = — от степени расширения идеальРк Рак З4 ного сопла а/= —. о яр 134 Подставив вместо ~, его значение из15.2), найдем связь между относительным сечением сопла а/= и относительным перепа- Я/ ~чкр дом давления Ро/ Р/ 1 1 Относительное выходное сечение сопла Лаваля, необходимое для полного срабатывания располагаемого перепада давления, найдем из последнего уравнения, заменив отношение Р—" отноР4 Рсс ~ 1А+1)" (5. 11) то скорость в самом узком сечении сопла не достигает звуковой величины 14<" 1.
Если снабдить сопло расширяющимся участком, то в нем будет происходить не увеличение, а уменьшение скорости и реакция отходящих газов будет убывать. Доз~вуковые сопла не нуждаются в расширяющемся участке (см. фиг. 76, б). При докритическом истечении давление на выходном срезе сопла равно давлению окружающей сРеды: Р,=рн. Течение газов по реальным соплам сопровождается потерями на трение и удары, при которых энергия диссипируется.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
