Прямоточные воздушно-реактивные двигатели Бондарюк М.М. Ильяшенко С.М. (1014191), страница 55
Текст из файла (страница 55)
С увеличением Л, газодинамическая функция д(Л„) быстро убывает и расчетное сечение горла — 1-.".Р согласно (10. 71 уменьшается, Я~ Я, а относительный вход — при а=сонэ! или Те,=сонэ( возрастает (1О. 14). При уменьшении восстановления давления в диффузоре е к воздух в горловине оказывается менее сжатым и расчетное сечение Ягч, возрастает. Приведенную скорость в выходном сечении диффузора Ле можно найти по фиг. 187 (1О. 6).
С ростом скорости полета Ла убывает за счет роста отношения Яр 8~на Коэффициент давления при обтекании местных сопротивлений е„ с увеличением начальной скорости Л„ растет за счет уменьшения Ла. Температура продуктов сгорания Те„, определяемая по !†Т- диаграмме в зависимости от энтальпии торможения ге„, с увеличением скорости растет за счет увеличения энтальпии торможения набегающего потока га„= к (Лн) 'регг! апд !Ч асс 1, !ЧАСА йер., 1ЧН 1!89, !984.
341 Таблица 102 Зависимость параметров оптимальных СПВрд от скорости полета а=1,4, 6=1 Лн Мн 1,5 1,72 2,0 3,16 2,2 4,56 2,1 3,72 2,3 6,2 рон рн нг т„~к 5,2 105 46,8 316 1950 1,38 600 0,87 0,97 1,7 0,375 0 66 0,228 1,33 1900 0,24 0,93 2,3 0,735 0,615 0,45 1,35 1400 0,41 0,935 2,2 0,667 0,63 0,42 1,32 2500 0,13 0,94 2,2 0,807 0,63 0,51 1,31 3300 0,06 0,97 1,84 0,871 0,71 0,62 ноб К а, (Мнзвв Чмвв Сила тяги при увеличении скорости полета быстро увеличивается, переходит через максимум н падает до нуля при лн=лнвнвв за счет убыли относительного подогрева и уменьшения восстановления давления в диффузоре и |в сопле о и а.. 342 Относительный подогрев при постоянном составе смеси или при постоЯнной темпеРатУРе пРодУктов сгоРаниЯ а= сопз1 или 7о„= сопз1 с увеличением скорости полета уменьшается: 0= — о'т(1 ).
То. Тн н' Приведенная скорость после сгорания ),в, выражаемая уравнением (В, 42), с увеличением скорости полета 1.„уменьшается за счет умень щения относительного подогрева 0 и приведенной скорости Л в. Коэффициент сохранения давления при сгорании о.„ увеличивается. Полный коэффициент давления двигателя с,п с ростом скорости убывает за счет быстрого роста потерь в диффузоре и в сопле, хотя местные потери и потери при сгорании уменьшаются.
Расчетное критическое сечение сопла ов, с увеличением Х„ убывает (10.75). Степень расширения сопла н= ' и приведенЬо 54 во ная скорость отходящих газов Хв с ростом 1„увеличиваются. 14 ~4 У идеального ПВРД отношение — 4 от скорости не зависит; — 4-=-1. вв ' Лн У реального СПВРД отношение — 4 с ростом скорости сначала "н убывает за счет быстрого уменьшения о, и п„переходит через минимум и незначительно увеличивается за счет убыли показателя Пуассона продуктов сгорания л„(табл.
10.2). Удельная тяга 1 с ростом скорости 1.„растет, переходит через максимум при 1„=1„, и падает до нуля вместе с силой тяги. Полный коэффициент полезного действия СПВРД с ростом скорости первое время растет, переходит через максимум и начинает убывать. Скоростные характеристики двигателя с заданным диффузором и регулируемым соплом. Диффузоры двигателей обычно бывают нерегулируемыми, Входное сечение нерегулируемого диффузора постоянно: Я,=сонэ(. Восстановление давления зависит от скорости полета.
Можно так подобрать диффузор, что при расчетной скорости полета М„=М ., он будет давать наибольшее восстановление давления. При всех скоростях, меньших расчетной (М,< 'М „), диффузор будет давать меньшее восстановление давления, чем диффузор, рассчитанный на данную скорость: ч,(о,.„На нерасчетных скоростях коэффициент расхода уменьшается: у(1 и появляется дополнительное волновое сопротивление Х„,. Поэтому на скоростях, меньших расчетных (М,(М,.), СПВРД с нерегулируемым диффузором будет обладать более низким коэффициентом тяги, удельной тягой и полным к. п.
д., чем двигатели с диффузорами, рассчитанными на данную скорость (сравнить кривые а и б на фиг. 188). Рассмотрим подробнее, как СПВРД с заданным диффузором работает на нерасчетных скоростях. Если скорость меньше расчетной: М„(М ., то углы наклона скачков увеличиваются (см. фиг. 180,6) и часть воздуха, сжатого в последнем косом скачке, направляется мимо входной щели диффузора: коэффициент расхода 9 убывает. Углы скоса потока м оказываются меньше, чем требуется для получения максимального повышения давления при торможении; коэффициент о', бывает меньше, чем при оптимальном подборе углов скоса потока, и давление в камере оказывается меньше максимально возможного.
Для того чтобы при пониженном давлении вытолкнуть из камеры весь газ, способный проникнуть через горловинудиффузора, следует лийо понижать температуру продуктов сгорания, либо увеличивать критическое сечение сопла Я, При разгоне двигатель обычно работает на режиме максимальной тяги при возможно большем'подогреве Т,„=шах, т. е. при а'=1. При заданном относительном сечении диффузора ~~= — во избежание 3~ зм помпажа двигатель можно запускать на таком полетном числе Ми, при котором 54, имеет на 8 „(и =1) максимально .возможную вели. чину (например, 84ч,— — Яз=5„). При дальнейшем разгоне критическое сечение сопла должно уменьшаться, но оставаться больше той мв- 34иР х нимальной величины ( 4г), при которой замыкающий прямой 33 мин скачок еще остается в диффузоре, а давление перед истечением имеет максимально возможную при данном диффузоре иа данном М, величину. Если при разгоне 4'г будет недостаточным для пропускания зз горячего газа, то замыкающий прямой скачок вытесняется,из канала 343 днффузора и располагается перед входной щелью, появляется пред.
шествующее помпажу «жужжание» и' работа камеры может стать неустойчивой. Скоростные характеристики двигателя с пос т о я н н о й г е о м е т р и е й. Двигатели с нерегулируемыми соплами на нйрасчетном режиме обладают худшими параметрами, чем двигатели, критические сечения которых можно регулировать (см фнг. 188,в). Для того чтобы понизить скорость, при которой работа двигателя становится неустойчивой, относительное раскрытие двигателя «'-в делают большим (до единицы), а относительное сечение ~м входа — — меньшим единицы. Тогда в начале самостоятельной ра- 51 8м боты при а=1 давление перед истечением р»» близко к максимально возможному: р»з «о,о,о.,р» .
При увеличении скорости полета коэффициент восстановления давления в диффузоре о, будет уменьшаться и станет ниже, чем у двигателя, рассчитанного на максимальное восстановление давления. Все-таки тяга двигателя бывает достаточной для преодоления лобового сопротивления аппарата, а удельная тяга оказывается в несколько раз выше, чем у ЖРД. По этой причине применение нерегулируемых СПВРД в некоторых случаях целесообразнее, чем ЖРД, Применение регулируемых сопел может увеличить тягу и экономичность двигателя более чем на 25%. Однако на летательных аппаратах разового действия с небольшой дальностью полета подобный рост экономичности не может оправдать усложнения конструкции и увеличения веса, неизбежных при установке регулируемого сопла.
Поэтому на самоускоряющихся снарядах; предназначаемых для полета на малые и средние расстояния, может оказаться более целесообразным применение нерегулнруемых СПВРД с суженным диффузором и неизменным соплом с большим раскрытием (см. фиг. 178,г). Однорежимные двигатели, предназначаемые для полета с постоянной скоростью на одной высоте, целесообразно снабжать оптималь. ным диффузором и нерегулируемым соплом, рассчитанными на крейсерскую скорость полета; при этой скорости его параметры совпадают с параметрами полностью регулируемого двигателя.
й в. высотиыв хлрдктввистики спврд Зависимость параметров СПВРД от высоты полета при постоянной скорости М,=сопз1 и постоянном составе смеси а=сопз1 называется высотной характеристикой (фиг. 189). Расход воздуха через двигатель при увеличении высоты полета меняется прямо пропорционально атмосферному давлению р. на данной высоте Н и обратно пропорционально корню из окружающей температуры Т„: О.=Ф17р).р.
1Г ~ ~~и При полете в стратосфере Т„=сопз1 и расход зависит только от р,. а, Расход горючего 6„= — ' при М =-сопз1 и а=сопз1 прямо аЕ и пропорционален атмосферному давлению Р„ пн т н»з1- ка О„= — =Рн »Е " »Е ~/ Г»Т» » гс„= с„иг = — сир»М'„. Давление в камере убывает прямо пропорционально р;. анн„ Рок= ока»Р»н = Р» — „ "пР») Коэффициент восстановления давления в диффузоре о, от высоты полета Н не зависит.
При уменьшении давления в камере распыл горючего ухудшается, капли становятся более крупными и факелы расширяются. Тепловой обмен между каплями и воздухом ухудшается за счет уменьшения плотности. Поэтому испарение и горение капель в камере с увеличением высоты полета замедляется, коэффициент полноты горения ст,н убывает.
Камеры двигателей, предназначаемых для работы на больших высотах, должны быть снабжены особыми устройствами, улучшающими смесеобразование и интенсифицируюшими горение. На очень больших высотах давление в камере сгорания падает так низко, что испарение и горение обычного углеводородного топлива становятся невозможными. Чем больше скорость полета М., тем больше относительное повышение давления и камере Рок, тем больше высота, до которой абсоРн 345 С увеличением высоты полета Н расход горючего убывает. Коэффициент тяги са и удельная тяга двигателя 1 при увеличении высоты полета до начала стратосферы незначительно увеличиваются за счет роста относительного подогрева так как 8 убывает нн Тот 1 + Нкпс»'т ("н) Тон (1+ «Е) с»Т» Ппи полете в стратосфере са и 1 остаются постоянными. Лобовая тяга двигателя меняется прямо пропорционально р»: о и тт»ы Фпг.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
