Теория и расчёт воздушно-реактивных двигателей под ред. Шляхтенко С.М. (1014193), страница 19
Текст из файла (страница 19)
Проточная часть такого входного устройства изображена на рис. 3.13 и отличается тем, что за входным сечением (сеч. Š— Е) организуется течение с замедлением от скорости за скачком т'1, < 1 до скорости звука в узком сечении, а затем и до сверхзвуковой скорости в расширяющейся части канала. Сечение, в котором скорость близка скорости звука, называется «горлом» или критическим.
Переход к дозвуковой скорости движения газа совершается в прямом скачке уплотнения. Сохранение расчетного течения на входе во входное устройство при изменении противодавления достигается за счет перемещения замыкающего скачка уплотнения в расширяющейся части канала. Уменьшение противодавления (приведенный расход в сечении  — В растет) приводит к смещению замыкающего скачка уплотнения вниз по потоку.
При этом растут потери полного давления в замыкающем скачке уплотнения, что и приводит к росту приведенного расхода. Увеличение противодавления (в сечении  — В уменьшается приведенный расход) приводит к смещению замыкающего скачка 91 рр>у рггу нс( е ~ 1 а) Рв ьрвр Рдр Рар трир ,Рис. 3.13. Входное устройство внешнего сжатия (л = 3); внутренний канал с иритическим сечением (Мпр - — 2,5): л — схема течения пан различных протнводавлениях; б — распределение чисел М н давления вдоль линни тока; а — намененне плопсади поперечного сечения внутреннего канала вдоль ляпин тока 1 в — — — прн отсутствии нритического сечекнян — Х вЂ” Х вЂ” Х вЂ” распределение М и давления при отсутствии скачка в сечении Š— Е вверх по потоку.
При этом потери полного давления в замыкающем скачке падают, что и приводит к' уменьшению приведенного расхода. Расчетная схема течения перед входным устройством сохраняется до тех пор, пока давление в сечении  — В (вследствие уменьшения приведенного расхода) не возрастет настолько, что замыкающий скачок располагается непосредственно у критического сечения.
Небольшое увеличение противодавления выше этого значения приведет к образованию выбитой ударной волны перед входным сечением. Расширение диапазона устойчивой работы входного устройства при введении критического сечения внутри канала достигается за счет более высоких потерь полного давления и ухудшения пульсационных характеристик потока.
Увеличение потерь вызвано, в основном, потерями в дополнительном скачке уплотнения за критическим сечением, а ухудшение пульсационных характеристик — возникновением местных зон отрыва потока, образующихся при взаимодействии скачка уплотнения с пограничным слоем.
Отличительной особенностью входных устройств внешнего сжатия является то, что образовавшаяся выбитая ударная волна (пРи Р, )Р, р) исчезает, а течение становитсЯ Расчетным, как только пРопадает возмУщающее действие и Р, станет Равным Р,, р. Свойство входных устройств автоматически возвращаться к расчетному течению называется автозапуском. Чтобы избежать повышенных потерь полного давления при расширении диапазона устойчивой работы входного устройства внешнего сжатия целесообразно отказаться от двух прямых скачков в канале (см.
рис. 3.13). Подобное входное устройство является формально устройством смешанного сжатия. В зависимости от положения замыкающего скачка относительно сечения с минимальной площадью или относительно входного сечения различают три режима течения: закритический, критический и докритический. Закритический режим течения соответствует расположению замыкающего скачка уплотнения в дозвуковом диффузоре входного устройства; критический — в сечении, близком к минимальной площади (или во входном сечении).
Докритический режим течения соответствует наличию выбитой ударной волны. Определение проходных сечений входных усупройсп1в. Величина любого проходного сечения может быть определена из уравнения неразрывности. Так, например, площадь узкого (критического) сечения может быть определена из равенства расхода через сечение Н вЂ” Н и кр — кр Гкр = Гкв1нвх = (%Ри)Ркр) (1 ()~п) = ~Ра ()~п)lввх кр (3 б) где Є— относительная площадь критического сечения; о,„ив коэффйциент сохранения полного давления на участке между сечениями Н вЂ” Н н кр — кр.
Абсолютное значение площади критического сечения может быть вычислено по значениям Ри и Р„; последняя однозначно определяется расходной характеристикой элемента, расположенного за входным устройством. Соотношение (З.б) спранедливо при условии отсутствия отсоса или подачи воздуха в канал и при скорости в узком сечении, равной скорости звука. В более общем случае в самом узком сечении канала скорость движения газа может отличаться от скорости звука.
Выражение, связывающее значе- лри лег ке г «и ленч«ее " й Фе<Г Рис. 3.14. Работа входного устройства внешнего сжатия нри Мп ) М„р и раз- личных противоднвлениях (М„р —— - 2,5; л =. 3): н — режим рабата бее выбитой ударной волны; б — режем реботм е еыбятой волной; облечен повышенных толненн погреннчного слоя ния относительной площади и скорости движения газа в любом сечении входного устройства, будет иметь вид: Р; = Р,/Р,„= фряу(Лн)/р;'г/(Лг) = — фд(Ля)/[сгиу(Лг)).
(3.7) Работа входных устройств вива«него сжатия на нврасчвтных числах М . Схема течения газа во входном устройстве внешнего сжатия при расчетном значении числа М„приведена на рис. 3.13. Изменение скорости внешнего потока М„вызывает нарушение течения во входном устройстве, что приводит к изменению его характеристик. Увеличение числа М по сравнению с расчетным (рис. 3.14) вызывает изменение конфигурации скачков уплотнения и характеристик входного устройства.
В новых условиях система скачков уже не сходится на обечайке, а «проникает» внутрь входного устройства, где реализуется течение со сложной системой скачков уплотнения. Коэффициент расхода остается равным единице. Коэффициент сохранения полного давления системы скачков до критического сечения, как правило, становится меньшим. Для М„ ~ М р потребное значение Р„р уменьшается (сжатие рабочего тела возрастает). Поскольку рассматривается нерегулируемое входное устройство, то в критическом сечении устанавливается сверхзвуковая скорость.
В дозвуковом диффузоре развивается сверхзвуковое течение, которое затем переходит в дозвуковое в замыкающем скачке уплотнения. Интенсивность замыкающего скачка существенно выше, чем при расчетном значении М,. Таким образом, с увеличением числа М, значение а„становится меньшим, чем при М,р, в результате как больших потерь в замыкающем скачке уплотнения, так и больших потерь в канале до критического сечения. Чем больше отличается М, от расчетного значения, тем ниже коэффициент сохранения полного давления при постоянном коэффициенте расхода. Уменьшение противодавления приводит к смещению замыкающего скачка вниз по потоку, что увеличивает его интенсивность и, следовательно, уменьшает а, при неизменном значении ф.
Увеличение рв приводит к обратному воздействию на те- 94 чение до тех пор, пока 1за- «р мыкающий скачок не достиг- гтк~г иет критического сечения. «л,й гГ ч»Г с гг «г лт Дальнейшее повышение Рн „ /»г -етв пРиведет к обРазованию вы- й,мм с«вен»в е кл а битой ударной волны (см. рис. 3.14, б). Наличие зыби- Рис.
3.15. Схема течения во входном тай УДаРНОй ВОЛНЫ ПРИВО- УСтРОйетнв ВНЕШНЕГО СжатИЯ ПРН Мп < дит к падению ф до значе- <мпр (Мир= 25' Мп='2,9) ний, меньших единицы, и росту дополнительного сопротивления. Уменьшением давления рн можно получить течение без выбитой ударной волны. Уменьшение числа М, относительно расчетного значения также приводит к изменению фигурации скачков уплотнения. В данном случае скачки уплотнения не будут сходиться на кромке обечайки, а отойдут от нее (рис. 4.!б).
Одновременно с изменением геометрии системы скачков действительное значение Р р станет меньше расчетного (для нового значения Мп). Это приведет к образованию выбитой ударной волны перед входным сечением. Увеличение угла наклона скачков уплотнения и наличие выбитой ударной волны приводит к тому, что ф становится меньше единицы, а давление на жидкой линии тока — больше ря, в результате чего возникает дополнительное сопротивление. Значение ф тем меньше единицы, а дополнительное сопротивление тем больше„чем меньше число М„(относительно расчетного).
По мере уменьшения числа М„ уменьшается интенсивность скачков уплотнения, что сопровождается ростом значения ав (по сравнению с расчетным режимом). Изменение противодавления в некоторых пределах не изменяет качественно характер течения во входном устройстве при М ( М р, изменяя лишь положение выбитой ударной волны относительно плоскости входа. При значительном повышении противодавления может возникнуть неустойчивое течение — помпаж (см. ниже).
Работа сверхзвуковвгх входных устройств на углах атаки. При наличии угла атаки нарушается симметрия обтекания поверхностей торможения и усложняется система скачков. Наиболее сильное увеличение угла атаки наблюдается для кольцевых осесимметричных входных устройств.
Нарушение симметрии потока приводит к значительной неравномерности потока в окружном направлении и к перетеканиям внутри входного устройства. Для плоских входных устройств положительные и отрицательные углы атаки приводят к различным последствиям. Положительный угол атаки ослабляет интенсивность скачков и площадь критического сечения становится переразмерениой. Эффективное входное сечение несколько уменьшается (пропорционально косинусу угла атаки). Такое изменение работы ведет к увеличению потерь из-за роста Р„р. При отрицательных углах атаки растет интенсивность 95 б Г г,бй г Вк» р =шг ч гч бр=гак ч'.
а) В рккктггг р„р и в-каг в,в,в, в) / кр аг кк, г- гкг „в=гкг „ Н к грег= =гкг — — кри мкркммм гтмрккк Ггм рлс угар рг рк арк рк=рг Рис. 3.!6. Схема течения во входном устройстве внешнего сжатия в условиях старта (Мв = О): н — беа механнааннн; б — со створкамн подпитки; е — со смещаемой сбечайкой; г— с поворотной обечайкой скачков уплотнения, чта может привести к появлению выбитой ударной волны. Для плоских входных устройств имеет значение расположе- ние поверхностей торможения относительно плоскости симметрии летательного аппарата, поэтому необходимо разделять влияние угла атаки и скольжения.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
