Теория и расчёт воздушно-реактивных двигателей под ред. Шляхтенко С.М. (1014193), страница 21
Текст из файла (страница 21)
Уменьшение числа М ведет к изменению геометрии скачков и к возникновению несоответствия действительной площади минимального сечения потребной. В результате этого несоответствия возникает течение с выбитой ударной волной на входе. Для устра- 1ОО пения выбитой ударной волны необходимо регулировать величину отношения Рнр/г"нх. Влияние противодавления ри при числах Мто меньших расчетного, на работу входного устройства смешанного сжатия приводит к таким же последствиям, как и для входного устройства внешнего сжатия. Неустойчивая работа входного устройства В сверхзвуковых входных устройствах при некоторых условиях наблюдается неустойчивая работа.
Известно два вида неустойчивой работы: один из них возникает при дросселироваиии входного устройства на докритическом режиме работы и носит название п о м п а ж, другой — при уменьшении дросселирования на закритическом режиме и носит название з у д. При работе входного устройства на докритическом режиме течения перед входом располагается выбитая ударная волна; дросселирование входного устройства (повышение противодавления р,) приводит к перемещению этой волны навстречу потоку.
При некоторой степени дросселирования, определенной для каждого конкретного входного устройства, наступает неустойчивое течение, проявляющееся в быстром перемещении выбитой ударной волны навстречу потоку и разрушении части системы скачков (рис. 3.20, б). Значения онх и ~р при этом непрерывно изменяются. Изменившиеся условия работы входного устройства приводят к тому, что действительный расход становится меньше потребного.
Входное устройство стремится вернуться к первоначальному состоянию. Образуется колебательный процесс, при котором замыкающий скачок может «проскакивать» в дозвуковой диффузор. Положение замыкающего скачка в диффузоре является неустойчивым, и он начинает смещаться навстречу потоку. Опи- т«Р=)ела г»"аг= г' Р ч, Рег' Рж а) л ц рис. 3 20, Схема течения во входном устройстве внешнего сжатия на режиме помпажа: о — схема течения вблнан границы «помпама»; б — схема течения с выплеснутой» снохе* мой скачков; е — схема течения с проглоченной» системой скачков, — оторвав- шийся пограничный слой; — поверхность таигеициального раарыва; Π— точка лересечеиия двух скачков — тройная точка 101 санный процесс повторяется с частотой порядка нескольких герц.
Амплитуда колебаний достигает значительных величин— Д ! р/р от 0,2 до 0,8 (по результатам исследования конкретных моделей). Колебательный процесс будет продолжаться до тех пор, пока существует повышенное противодавление р,/р,р (см. т рис. 3.20, б). Поскольку неустойчивое течение охватывает праически весь тракт входного устройства, то, помимо нарушения кработы элементов силовой установки, возникает большая неуравновешенная сила, действующая на входное устройство н передающаяся на весь летательный аппарат. Возникновение помпажа можно объяснить следующими факторами: распространением оторвавшегося от центрального тела пограничного слоя в дозвуковую часть входного устройства и попаданием в дозвуковую часть входного устройства вихревой пелены или поверхности разрыва скорости, образующейся за тройной точкой.
т Неустойчивая работа входного устройства недопустима, поому рабочие режимы последнего должны быть ограничены опре- эделенной степенью дросселирования (значениями р, или ф) на каждом режиме. Практически работа входного устройства ограничивается несколько меньшей степенью дросселирования дл я я в беспечения его устойчивой работы при наличии трудно учит- ын аемых влияний. Это уменьшение дросселирования носит назв- ания ие «запаса по помпажу». Ограничение величины противодавл- еия р, может быть осуществлено путем увеличения расхода воз.
духа через входное устройство при постоянном расходе через т двигатель посредством открытия створки перепуска или в резулате изменения режима работы двигателя в направлении увелиу ьчения расхода через него. Неустойчивое течение при уменьшении дросселирования входного устройства на закритическом режиме наблюдается при уменьшении дросселирования входного устройства (уменьшении противодавления р,) и характеризуется отрывом потока из-под з- аОт ыкающего скачка уплотнения, располагающегося в диффузо ре.
рыв является неустойчивым, частота колебаний его составляет сотни герц, а амплитуда Дрlр = 0,05 ... 0,08. Неустойчивое течение охватывает небольшую часть входного устройства, что о при небольшой амплитуде и высокой частоте делает его мене е п пасным для силовой установки и летательного аппарата, че омпаж. При работе на таком режиме колебания от входного м устройства распространяются по всему летательному аппарату в виде мелкой дрожи, откуда и возникло название «зуда. Нормальная эксплуатация силовой установки должна исключать и этот вид неустойчивого течения. Устранить явление чзудаз можно путем повышения противодавления р,. Характеристики сверхзвуковых входных устройств Характеристиками входных устройств будем называть зависимости а,ю сх и ф от условий работы двигателя и условий полета.
Рассмотрим основные характеристики входных устройств: дросеельные и скоростные. Дроссельными характеристиками называются зависимости а,ю сх и ф от б р или а (Хв) при фиксированных значениях числа М . Этот вид характеристик наиболее удобен для анализа работы входного устройства в системе силовой установки. Весьма распространено представление дроссельных характеристик входных устройств в виде зависимости а„ = / (ф); сх = = ф (ф) при М, = — сопз1. На рис. 3.21 приведены дроссельные характеристики нерегулируемого входного устройства внешнего сжатия в различных координатах.
Точка А характеристики соответствует критическому режиму течения (замыкающий скачок вблизи критического сечения). На этом режиме значение о, близко к максимальному значению, величина ф равна единице, а коэффициент внешнего сопротивления имеет минимальное значение. Правее точки А (или ниже) располагается участок характеристики, соответствующей закритическому режиму течения: замыкающий скачок располагается ниже критического сечения. Для этих точек ф и сх имеют постоянные значения, а а, тем меньше расчетного, чем меньше противо- давление рв.
Левее точки А располагаегся участок дроссельной характеристики, для которого характерно небольшое изменение значения а, при значительном изменении и ф и сх. Этот участок соответствует докритическому режиму течения, характеризуемого наличием выбитой ударной волны (см. рис. 3.12, в и 3.15), и носит название пологой ветви дроссельной характеристики.
Характер зависимости а, = / (ф) на участке, непосредственно прилегающем слева (или снизу) к точке А (см. рис. 3.21, б), определяется расположением тройной точки относительно разграничительной линии тока '. если тройная точка располагается выше разграничительной линии тока, то значение а, растет с уменьшением ф; если же тройная точка располагается ниже разграничительной линии тока (т.
е. в потоке, прошедшем через двигатель), то значение а, уменьшается с падением ф (см. пунктир на рис. 3.21, б), Характерной особенностью дроссельной характеристики внутреннего торможения (рис, 3.22) является отсутствие пологого участка. Это объясняется тем, что при дросселировании подобного входного устройства нарушается расчетный режим течения 1 Разграничительной линней тока иазывается лииза тока, отделяющая массу газа, прошедшую через входное устройстно, от астальиой его массы. 103 бг» бг» с» дбх Одбс оддяЛС, Га бж с» У бг» с„ угла) а) р б) р зг а) б) Рнс. 3.2!.
Дроссельные характе. рнстнкн входных устройств внепь него сжатия: а — значеппя и, Е в с в функцнн прнведеваого расхода; б — значення и н с в фуянцнн козффнцнента раса хода»р; — — — полка падающая „,)гр = о (д,))(7,)) (Л„)). (3.8) 105 Рнс. 3.22. Лроссельные характернстнкн входных устройств внутреннего (а) н смен)явного (б) сжатия; — — — характерястнкз входного устройства внешнего сжа- тня и образуется выбитая ударная волна. В связи с этим дроссельная характеристика такого входного устройства имеет разрыв. Дроссельная характеристика входного устройства подобного типа называется характеристикой с разрывом нли жесткой характеристикой. Дроссельная характеристика входного устройства смешанного сжатия (см.
рис. 3.22, б) имеет тот же вид, что и характеристика для входного устройства внешнего сжатия, но с несколько большим максимальным значением пн и более низким значением сх. Протяженность пологого участка дроссельной характеристики такого входного устройства в три — четыре раза меньше, чем у характеристики входного устройства внешнего сжатия. С к о р о с т н а я х а р а к т е р и с т и к а входных устройств, представляющая зависимость овх, сх и гр от скорости полета или от числа М при фиксированных (или переменных) положениях регулируемых элементов, реже используется для анализа работы входных устройств. Вместе с тем, скоростная характеристика входного устройства необходима при расчете характеристик летательного аппарата. Для оценки целесообразности использования той или другой конкретной силовой установки на данном летательном аппарате или для определения основных характеристик вновь проектируемого двигателя необходимо располагать зависимостью а,х = =- ) (М,) .(рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
