Прямоточные воздушно-реактивные двигатели Бондарюк М.М. Ильяшенко С.М. (1014191), страница 54
Текст из файла (страница 54)
Задаются скоростью и высотой полета и природой горючего. Выбирают диффузор, обеспечиваюшнй при данной скорости полета наибольшее восстановление давления о,. Вычисляют энтальпию заторможенного потока 1,„= = — и по 1 — Т-диагРамме находЯт темпеРатУРУ тоРможениЯ Тем е(~1н Задаются рядом коэффициентов избытка воздуха сс и определяют знтальпню заторможенных продуктов сгорания з' =7 Ниггг вг зв+1+ Температуру торможения продуктов сгорания находят по 1 — Т-диаграмме для соответствующего состава смеси и давления рвз. Коэффициент тепловыделения берут по экспериментальной характеристике камеры.
л, Показатель Пуассона й„ находим 10 прн помощи и — Т- и 1 — Т-диаграмм (см. фнг. 90 и 92): 09 лг Т аа аг Ьи сг Без учета диссоциации и, можно аг найти по графику 86. Определив Аг, з ПОдСЧИтЫВаЮт фуНКцИИ х, у И 1. аа наг'Г Приведенная скорость на входе к.(4 в камеру )в определяется степенью ~з 19 расширения диффузора — ' (фиг. 187). 4 9!гр СКОРОСТЬ На ВХОДЕ В КаМЕРУ таз= Лв а =а„1з. Число Рейнольдса потока, на- аз бегающего на фронтовые устройства: и згтз 02 )се =— гз Коэффициент местного сопротивле- 0! ния ь определяется числом Ре и устройством камеры. 0 а! агааазааааатаааа — ' Расход воздуха через двигатель с ,зг регулируемым соплом постоянен и от Фиг.
1В7. Зависимость приве- подачи горючего не зависит: г)=сопз1 ленной скорости на вмхоле из лиффузора Лз от относительного таз-— сопз1. Местные потери давления, выражаемые формулой (8. 19), тоже сечении вхола л, = — — '. остаются постоянными а„=сопз1. зз Относительный подогрев с обогащением смеси растет: й= —. Таг твг Приведенная скорость перед истечением Лз в соответствии е (8. 3! ) с увеличением подогрева растет.
Коэффициент давления прн сгорании уменьшается (8. 34). Давление торможения перед истечением из сопла с увеличением подогрева убывает: Рвз оаз Рв Оз х и гг (Л ) Критическое сечение сопла Я,„р с увеличением подогрева й в соответствии с (10.76) растет. Если выходное сечение сопла Яз 22 3!б хэ постоянно, то степень расширения сопла е= — и приведен~ээр ная скорость отходящих газов Х, с увеличением подогрева уменьшаются, а давление на выходном срезе р„= — = —- тэрэ Рм ээ т (э) увеличивается. Скорость отходящих газов ге4 с увеличением подогрева 0 возрастает за счет увеличения температуры Т„=8 Т,.: (10. 77) 1 ьг+1 Реактивная тяга 11 и коэффициент тяги ел с увеличением подогрева возрастают: Я = Рэ — г".— р„(54 — Бэ) (10.
78) Тормозящий импульс набегающего потока при наличии регулируемого сопла от относительного подогрева не зависит. При малом относительном подогреве импульс отходящих газов становится равен тормозящему импульсу набегающего потока и сн- 1 ла тяги падает до нуля, если 8 зээРКз Удельная тяга СПВРД при уменьшении подачи топлива первое время растет и достигает максимума при оптимальном подогреве 1+ т' 1 — ээ2К2 1 — т" 1 — эРКз При дальнейшем уменьшении подогрева до 0=0„ы удельная тяга падает до нуля.
Если скорость полета меньше расчетной, возникает дополнительное волновое сопротивление Х„э. Эффективная тяга 11.ф равна И, = — Х„,„. Эффективная удельная тяга, отнесенная к единице расхода топлива, называется эффективной удельной тягой 7,ф'. Йэф 7ф= г Эффективная удельная тяга достигает максимума при несколько ббльших подогревах, т. е. при меньших избытках воздуха, чем удельная тяга !, так как разность т.,— г„— р„(Юэ — Ь'„) — Х„„ убывает с уменьшением 0 быстрее, чем разность Е,— Р'„— — р. Р~ — Ы 5 т. РеГулиРОВОчные хАРАктеРистики спВРд с сОплОм ПОСТОЯНИОГО СЕЧЕНИЯ Если двигатель снабжен соплом постоянного сечения о,„,=сопя(; Зэ=сопз1, то при Т,э . Т,.0 ., давление перед истечением ррз будет определяться температурой эорможеиия продуктов сгорания Т,„ (см.
10. 17). Критическое сечение сопла 54 должно быть выбрано так, чтобы при наибольшей температуре, на которую рассчитывается камера сгорания Т4н, давление рн4 оставалось меньше максимально возможного: Рн Р44 С сннннн„ и (Лн) Приведенная скорость газов, вытекающих из сопла с постоянной геометрией, Л, постоянна: Лн=~'( ' )=сопз4; а(Л4)=сонэ(. 84 ~4нР Скорость истечения мн растет пропорционально ~/Т 4 — 1 + Давление на выходном срезе сопла р4 с ростом Тн, увеличивается за счет повышения давления рнн: РО4 РОзнн Рнннннннаннн так как с ростом температуры Т4, замыкающий скачок движется от выходного сечения диффузора 34 к его горловине 5,„, и в, возрастает за счет уменьшения потерь в замыкающем прямом скачке.
Прп таком подогреве, при котором давление р44 имеет максимально возможную величину, т. е. 0=0,.„, параметры двигателей с регулируемыми и нерегулируемыми соплами совпадают. При всех остальных относительных подогревах параметры нерегулируемого двигателя ниже, чем регулируемого. При подогреве выше расчетного дав ление перед истечением достигает максимально возможной величины Роз= Оннмнспонн и Расход газов УменьшаетсЯ обРатно пРопоРционально ~IТз„до тех пор, пока не возникнут помпажные пульсации. У регу лируемого двигателя 6, постоянно.
При 9)9, тяга нерегулируемого двигателя меньше, чем регулируемого, за счет уменьшения расхода воздуха. Если 9<. 9...,, то давление в нерегулируемом двигателе пони34 жается, а степень расширения сопла з = 4 и приведенная скорость 34нР истечения Л4 остаются постоянными, в то время как давление перед истечением в регулируемом двигателе остается постоянным, проход- 5 ное сечение сопла уменьшается, степень расширения з = — увели- 4 чивается, а вместе с ней растет и приведенная скорость вытекающих газов л4.
Поэтому тяга регулируемого двигателя при подогревая меньше расчетного 9 <"9 ., больше, чем нерегулируемого, за счет того, что скорость вытекающих газов в первом случае больше, чем во втором. Сила тяги двигателя с нерегулируемым соплом при уменьшении подогрева падает до нуля, при больших подогревах (прц меньших а), чем у двигателя с регулируемым соплом. 224 339 Удельная тяга двигателя с нерегулируемым соплом при 0 = 8 равна удельной тяге регулируемого двигателя. При всех остальных йодогревах удельная тяга нерегулируемого двигателя меньше, чем регулируемого.
Удельная тяга нерегулируемого д~вигателя проходит через максимальное значение и падает до нуля при более богатых смесях (при меньших и), чем у двигателя с регулируемым соплом. Прирост удельной тяги Р и коэффициента тяги сл, обусловливаемый регулировкой сопла, зависит от отношения действитель- 0 ного подогрева к расчетному и от скорости полета. зрасч й 8. СКОРОСТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ СПВРД При изменении скорости полета М„меняются относительные давления, температуры и плотности в скачках уплотнения (см.
фиг, 39, 40, 41, 42) н углы наклона скачков а (см. фиг. 43); меняется критическая скорость в горловине диффузора и параметры торможения в камере сгорания СПВРД, а Н>пел вместе с ними и тяговые пат,„еттсс к раметры двигателя.
се 1„ †„ а- лолноерееуллроуеиие 5-регулеруемое голле Для каждой скорости по- 05 УйЮ 5- лерегуллруеммй Пни ' ЛЕта МОжнО пОдобрать диф- фузор, даюший наибольшее а восстановление давления а,; оптимальный подогрев 0... 1 при котором удельная тяга 15 555 СПВРД достигает наиболь- шей величины, и, наконец, 5 положение иглы диффузора и критическое сечение выходного сопла, при которых скачки фокусируются на входной кромке, а давление в камере перед истечением рог бывает максимальным.
Зависимость от скорости 5 полета параметров серии оп- тимальных двигателей, у ко- 15 15 55 45' 40 45 Мк тОРЫХ ВОССтаНОВЛЕНИя 'даВЛЕФкт. 188. Скоростные характеристики ния о „проходные сечения СПВРД. оа и оа„„подогревы 0 н дру- гие параметры имеют оптимальную величину, называют скоростными характеристиками оптимальных двигателей.
Если бы было можно изготовить двигатель с пеРеменной геометрией диффузора и сопла, то его скоростные характеристики при соответствующих подогревах совпадали бы с характеристиками серии оптимальных двигателей. Скоростные характеристики СПВРД с жесткой геометрией при какой-то одной расчетной скорости полета имеют общую точку с хаРактеристиками оптимальных двигателей, а при всех остальных ско- ' 840 ростях лежат ниже. Поэтому скоростные характеристики полностью регулируемых двигателей представляют интерес в качестве верхнего предела для нерегулируемых или частично регулируемых двигателей.
Скоростные характеристики опт и м альных д в и г а т е л е й (фиг. 188,а). При расчете скоростных характеристик серии оптимальных двигателей задаются рядом скоростей полета, характеризуемых, например, числами Маха 2, 3, 4, 5, и для каждого числа М подбирают наивыгоднейший диффузор, дающий максимальное восстановление давления а,.
При М <1,5 обычно выбирают диффузор с прямым скачком на входе. При М>2 выбирают диффузор с системой косых скачков. Выбор диффузора представляет собой самую кропотливую часть расчета, так как для каждой из задаваемых скоростей приходится исследовать ряд диффузоров с различным числом скачков и различными углами скоса потока. Расчет миогоскачковых диффузоров можно производить так, как было изложено в гл. 1Ч. Экспериментальные данные о диффузорах приведены, например, в работе Ферри и Нуччи '. Расчетная скоростная характеристика диффузоров, дающих при любой скорости максимально возможное восстановление давления, представлена на графике фиг.
182. По подобному экспериментальному графику для любой скорости определяют о, и —. При полете с расчетной для 8!кр Я~ данного диффузора скоростью скачки фокусируются на его передней кромке; тогда сечение захватываемого потока равно сечению входа: 8н=5!. С увеличением скорости расход воздуха увеличивается прямо пропорционально М„.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
