Теория и расчёт воздушно-реактивных двигателей под ред. Шляхтенко С.М. (1014193), страница 18
Текст из файла (страница 18)
Оба типа силовых установок предусматривают использование подъемных двигателей. Наиболее распространенная схема компоновки подъемных двигателей приведена на рис. 3.7. Условия компоновки подъемных двигателей на летательном аппарате приводят к тому, что их ось составляет угол около 90' с направлением горизонтального полета (угол Т = 10 ... 15'). При работе .на режиме вертикального взлета или посадки вход потока практически осевой. Условия входа потока существенно ухудшаются при наличии поступательной скорости летательного аппарата. Наиболее тяжелым режимом работы подъемного двигателя является момент захода на посадку: в это время скорость полета наибольшая (при работающих подъемных двигателях), скорость потока перед компрессором низкая (режим малого газа).
На этих режимах отношение скоростей Ун/сак составляет 2,5 ... 3. Прн таком соотношении скоростей требуется большая коллекторность входных кромок (большой радиус скругления /с и г), особенно передних. При У /св ж 3 значения окружной и радиальной неравномерности достигают 12 ... 15 % . С целью улучшения условий на входе в подъемный двигатель применяют специальные створки 1 (см. рис. 3.7).
Эти створки устанавливаются перед входными устройствами, причем на дватри подъемных двигателя достаточно одной створки. Постановка створок под углом 6„, = 15 ... 25о позволяет при 1' /с,„ ж 2 88 уменьшить окружную и радиальную неравномерность до 4 %, а также повысить значение а„. Изменение угла атаки от — 4' до +12' незначительно влияет на неравномерность, величина же а„ при указанных условиях составляет 0,97 ... 0,99. Характерной особенностью в работе дозвуковых входных устройств как на до-, так и на сверхзвуковых скоростях полета является автоматическое согласование расходов воздуха, проходящего через двигатель и входное устройство. Это согласование осуществляется за счет перепуска излишнего воздуха в результате образования отошедшей ударной волны при сверхзвуковых скоростях полета и искривления линии тока при дозвуковых скоростях (см.
рис. 3.2). И в том и в другом случае происходит увеличение сх„. Наличие угла атаки для дозвуковых входных устройств приводит к увеличению неравномерности полей параметров на вЫ- ходе нз-за косого обдува; причем, чем больше скругление кромки, тем слабее влияние угла атаки. При работе входных устройств с острыми кромками на углах атаки при М„< 1 возможен отрыв потока как внутри канала, так и на внешней поверхности, что существенно ухудшает и значение о„ и сл и неравномерность поля 'параметрови'в выходном ах сечении. З.З, ВХОДНЫЕ УСТРОЙСТВА ДЛЯ СВЕРХЗВУКОВЫХ СКОРОСТЕЙ ПОЛЕТА (Ми ) ЕЗ) При работе дозвукового входного устройства на сверхзвуковых скоростях полета величина о„определяется значением коэффициента сохранения полного давления в прямом скачке оир, „, и коэффициента сохранения полного давления в дозвуковом дифзо е о ФУ Р ил Овх = пир скал н. (3.4) Величина опр,„ однозначно определяется числом М набегающего потока о„, = р," /р = г/()м)/~г/(1/)с„), (3.5) где е)(Х„) — газодинамическая функция.
Если при скоростях полета, соответствующих числам М„ж 1,5, потери полного давления в прямом скачке (1 — Онр.,„) не превышают величины 0,07, то при М = 1,8 они составляют уже 0,20. Дальнейший рост числа М„приводит к резкому увеличению потерь полного давления в прямом скачке уплотнения. Практическое применение дозвуковых входных устройств при числах М, > 1,5 ... 1,6 становится нецелесообразным как из-за значительного роста потерь полного давления, так и из-за большого внешнего сопротивления. Улучшение характеристик входных устройств при М ) 1,6 .возможно при использовании сверхзвуковых входных устройств.
87 В таких устройствах процесс сжатия сверхзвукового потока осу- ществляется не в прямом скачке уплотнения, а в системе косых скачков. Организация системы косых скачков уплотнения во входных сверхзвуковых устройствах с При сжатии сверхзвукового потока в системе кос качков течение за неи, как и прежде, должно иметь осредненные скорости, степени неравномерности и уровень пульсаций т у мые элементом, следующим за входным устройство . реСи м. тока м истема скачков при сверхзвуковой скорости набегающе го пост о может быть образована элементами конструкции входи у р йства, установленными под определенным углом Р к неправого лению набегающего потока (рис, 3.8).
Ск орость за косым скачком обычно остается сверхзвуковой и тем большей (при фиксированном Р), чем больше М . Когда М 1 3 ... скорость за первым скачком уплотнения соответству ет числу х <, ... 1,35, то дальнейшее сжатие целесообразно осуществлять в прямом скачке уплотнения вследствие малых поте Если рь в нем.
ели же скорость за первым скачком будет соответствовать числу Мт ) 1,35, то потребуется еще один скачок для дальнейшего уменьшения скорости потока перед прямым — замыкающим скачком, В общем случае система должна состоять из нескольких косых скачков уплотнения и замыкающего прямого скачка.
Существует оптимальная система скачков, при которой значение коэффициента сохранения полного давления достигает максимального значения (при фиксированных значениях числа косых скачков и числа М набегающего потока). Из общей теории оптимальной ис емы скачков известно, что максимум пе,„достигается, когда интенсивность всех косых скачков одинакова, а интенсивность замыкающего прямого несколько ниже. С целью получения высоких значений коэффициента сохранения полного давления процесса сжатия можно осуществлять торможение сверхзвукового потока изоэитропическим путем.
В этом случае контур поверхности сжатия должен быть плавным (см. рис. 3.8, в). Контур поверхности изоэитропического сжатия рассчитывается по линии тока обращенного течения Праидтля— Майера. Возможна также организация процесса сжатия сверхзвукового потока в системе скачков уплотнения, отраженных от поверхностей входного устройства. В этом случае сжатие газа будет происходить внутри канала входного устройства. Классификация входных устройств Существующие входные устройства целесообразно разделить на три класса в зависимости от того, в какой зоне относительно входной плоскости обечайки осуществляется процесс сверхзвукового торможения на расчетном режиме. Если процесс торможения осуществляется до входной плоскости, то такое входное устройство будет устройством с внешним сжатием.
Если процесс торможения осуществляется за плоскостью входа, то входное устройство будет устройством с внутренним сжатием. Если же сжатие осуществляется как до, так и за плоскостью входа во входное устройство, последнее принято называть устройством смешанного сжатия. На рис. 3.9 приведены схемы входных устройств трех классов. Во входном устройстве каждого класса принципиально возможно осуществление сжатия либо в скачках уплотнения, либо в веере волн сжатия (т. е. изоэнтропически), а также при использовании комбинированного сжатия — в скачках и в веере волн сжатия.
Целесообразно входные устройства различать ие только по схеме сжатия, но и по форме поверхностей торможения; плоские и осесимметричные входные устройства (рис. 3.10). В зависимости от места расположения на летательных аппаратах входные устройства могут подразделяться на лобовые, боковые и расположенные у корня крыла. а) Рнс. 3.3. Схема сжатия плоского потока: волн сжатяя о — з одном косом скачке; б — а т ех — р косых скачнах; а — з скачке уплотнения н в звере РИС. Зти КЛаССнфнкадяя ВХОДНЫХ уСтрсйетн: ! — входные устройства внешнего сжатия; г! — входные устройстве внутреннего сжатия: гг! — входные устройства сыешанного сжатия; А — сжатие в скачках; Б — нзо.
знтроннческн.скачковое сжатие; — скачки; — — — слабые возмущения; ! — замы. кающня скачок Рис. 3.)О. Плоеное (а) н осесимметричное (б) входные устройства Входные устройства внешнего сжатия Схема входного устройства внешнего сжатия с основными обозначениями приведена на рис. 3.11. Скорость за последним косым скачком уплотнения сверхзвуковая; дальнейшее торможение происходит в прямом скачке.
Для того чтобы прямой скачок существовал, необходима определенная геометрия канала, расположенного за прямым скачком. Прямой скачок будет распо лагаться во входном сечении при двух возможных схемах течения за иим. В первом случае входное сечение рассчитано на заданный расход с учетом коэффициента сохранения полного давления в системе. Поскольку скорость за прямым скачком дозвуковая, то дальнейшее торможение до требуемой скорости на выходе из входного устройства осуществляется в канале с монотонно возрастающей площадью поперечного сечения. Такое входное устройство является устройством с дозвуковой скоростью на входе. Значение площади входа Е и площади на выходе из входного устройства Ен определяется из условия неразрывности.
Величина потерь полного давления в канале такого входного устройства определяется потерями при повороте потока и потерями в дозвуковом диффузоре. Схема течения в таком входном устройстве, распределение чисел М и давления вдоль линии тока приведены на рис. 3.12.
Равномерность поля скоростей, а также уровень и спектр пульсаций в выходном сечении входного устройства (сечение в — в) зависят от угла разворота потока и длины дозвукового диффузора. Если между сечением входа (сечение Š— Е, см. рнс. 3.11) и компрессором (сечение  — В) расстояние значительное, то за счет дополнительных потерь полного давления можно получить (на расчетном режиме) лучшую равномерность поля параметров вследствие меньшей кривизны канала. Если же это расстояние мало (ж()„), то могут потребоваться специальные мероприятия (например, специальная решетка) для достижения требуемой равномерности поля параметров.
Рис. 3.11. Схема проточной части входного устройства внешнего сжатия н основ. ные обозначения (число скачиов л = 4; внутренний канал без критического сечения) 90 Рис. 3.12. Входное устройство внешнего сжатия с двумя иосыми скачиами (и = 3): внутренний ка- нал без критического сечения (в(вр —— -. 2,5): о — схема течение, б — распределение давления н чисел М вдаль аннин тока прн расчетном протнводаваеннн; а — ду схема теченнн прн повышенном протн- водавленнн Х "гта.р а) )тв аьйар (а <! Работа входного устройства с дозвуковой скоростью на входе неустойчива по от- Р б) НОШЕНИЮ К ВНЕП1НИМ И ВНУ- тренним возмущениям.
Повышение давления в сечении  — В (вследствие уменьшения . )т расхода через компрессор) йриводит к перемещению замыкающего скачка уплотне- Ю ния вверх по потоку и образованию течения с выбитой ударной волной на входе (см. рис. 3,12, и). Понижение давления в сечении в — в относительно расчетного не приводит к нарушению течения перед входным устройством; в этом случае увеличиваются потери полного давления в дозвуковом диффузоре.
В обоих случаях измененяется приведенный расход воздуха через входное устройство и последующий элемент. Во втором случае можно так организовать течение за сечением Š— Е во входном устройстве с внешним сжатием, чтобы повышение противодавления в некотором диапазоне не приводило к образованию выбитой ударной волны перед входом.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
