Теория и расчёт воздушно-реактивных двигателей под ред. Шляхтенко С.М. (1014193), страница 34
Текст из файла (страница 34)
(6.14) В качестве характерного импульса можно принять либо полный импульс на расчетном режиме /,, р,, либо идеальный импульс /с. „„, в соответствии с чем будем иметь два относительных импульса /с = /с. д//и, расч~ /с = /с. д//с. ид. Величины /с.р „и /с вд могут быть вычислены по известным значениям рф, Тф, пс р н п,,р„,. На рис. 6.3 приведены зависимости, характеризующие тяговую эффективность выходного устройства в функции и, р при фиксированном значении и,, р„,. Для сужающегося сопла при пс ) 1,3 ...
1,4 и до л, ... коэффициент скорости монотонно возрастает. При и, р и, „,о значение срс остается постоянным (рис. 6.3, а). Для сверхзвукового выходного устройства типа сопла Лаваля на рис. 6.3, б показаны изменения коэффициентов, характеризующих его тяговую эффективность на режимах работы со сверхзвуковой скоростью в выходном сечении. Внешний поток взаимодействует со струей рабочего тела, вытекающей из выходного устройства, в результате чего тяга, определенная по внутренним параметрам, уже не равна силе, движущей летательный аппарат. В таком случае движущей силой будет эффективная тяга силовой установки. Как уже отмечалось, учесть характер взаимодействия струи рабочего тела и внешнего потока можно, используя коэффициент внешнего сопротивления кормовой части силовой установки сх иср = 2Хнср/(ри)тйРина) Р~Щ с гб Рис.
6.2, Геометрия дозвукового конического сопла и ее влияние на коэффициент Гы — опп — — — о,з при д= рнр/рф сх% ,гс 70 Коэффициент скорости выходного устройства есть отношение действительной скорости на срезе к некоторой характерной скорости: СР» = бс „/Саар. (6.9) ласси Ларис« л/ 478 »177 (а 1Я (4 гс 7« 7/Г да 6а 6™ар 6 В. м. Акииои 161 160 Значение действительной скорости на срезе выходного устройства сс „может быть определено различными путями: рассчитано для случая течения идеальной жидкости с последующим внесением поправок, вычислено по измеренному полю скоростей, определено по измеренной тяге или по распределению давления по стенкам, Значения скорости в выходном сечении, полученные различными способами, отличаются друг от друга; наиболее достоверные значения скорости дают испытания с измерением тяги.
За характерную скорость чаще всего принимают расчетную скорость на срезе выходного устройства сс р, либо идеальную сс „ . В соответствии с выбранной характерной скоростью различают два коэффициента скорости и »рс — Пс .р/Сс. расч — с. д/ с. расч (6ЛО) фс = С». д/бс. ид = Лс, д/Лс.
ид Поскольку наиболее достоверные данные получаются по измерениям тяги, то можно оценивать эффективность выходных устройств, относя измеренную тягу Р, „ к идеальной Р,.и„. Отношение действительной тяги к идеальной носит название коэффициента тяги по внутренним параметрам Р, = Р, /Р, „ . (6. 11) Значение идеальной тяги может быть вычислено, если известно пс р и массовый расход рабочего тела ба, по соотношению Р и =бс,„, (6. 12) где с,. „ — значение идеальной скорости, определяемой по величине я, р и параметрам на входе в выходное устройство.
Сумма йервых двух членов в (6.6) представляет собой полный импульс, однозначно определяемый газодннамическими функциями и параметрами во входном сечении следующим образом: ./,.„=- бс, д+ Р,р, = /(Л, „) Рср,' =- Р,Р,/г(Л,,д), (6.13) агар хтс.агр рхс раич 77»р б/ Рис. 6.3. Изменение различных коэффициентов, характеризующих тяговую эффективность дозвуковых (и) и сверхзвуковых (б) сопел где / (Л, д) и г (Ло. „) — соотвегствующие газодинамические функции.
Поскольку последний член в (6.6), равный Р,Р, не зависит от режима работы выходного устройства, то его можно исключить нз рассмотрения и оценивать эффективность работы выходного устройства посредством относительного импульса, равного отношению полного импульса выходного устройства /с. д к характерному импульсу /„р, /с = /с.д//хар.
(6.14) В качестве характерного импульса можно принять либо полный импульс на расчетном режиме /о ра,ч, либо идеальный импульс /о „„, в соответствии с чем будем иметь два относительных импульса /с = /с. д//», расч /с = /». р//с, ид. Величины /с.ра„и /с „могут быть вычислены по известным значениям рф, Тф, яс р и пс, р„,. На рис. 6.3 приведены зависимости, характеризующие тяговую эффективность выходного устройства в функции яс р при фиксированном значении и,, р„,.
Для сужающегося сопла при пс» 1,3 ... 1,4 и до пс „, коэффициент скорости монотонно возрастает. При и, р ~ и, „,, значение ~рс остается постоянным (рис. 6.3, а). Для сверхзвукового выходного устройства типа сопла Лаваля на рис. 6.3, б показаны изменения коэффициентов, характеризующих его тяговую эффективность на режимах работы со сверхзвуковой скоростью в выходном сечении. Внешний поток взаимодействует со струей рабочего тела, вытекающей из выходного устройства, в результате чего тяга, определенная по внутренним параметрам, уже не равна силе, движущей летательный аппарат.
В таком случае движущей силой будет эффективная тяга силовой установки. Как уже отмечалось, учесть характер взаимодействия струи рабочего тела и внешнего потока можно, используя коэффициент внешнего сопротивления кормовой части силовой установки СХ «ср = 2Л мор/(Р~)/йР~1В), вдоль образующей тел вращения Рср = ()а ср1)-гшы) ' 5 = 11)ашгс' рср 0,26 0,26 0,26 0,26 0,16 0,9 0,9 0,39 0,39 0,5 0,87 1,1 1 55 1,9 где сопротивление кормовой части Хис состоит нз сопротивления давления Х„н сопротивления трения Х,р.
Обе этн составляю.цне должны быть определены с учетом взаимодействия струи рабочего тела с наружным потоком. Зная значение коэффициента внешнего сопротивления сх н тягу, определенную по внутренним параметрам, можно, найдя силу внешнего сопротивления Х„,„, определить эффзктнвную тягу выходного устройства: Рс. абг — Рс. д Хиор Здесь Р, „— тяга выходного устройства, определенная по внутренним параметрам. Рационально для оценки тяговой эффектнвностн выходного устройства нспользовать нзмзренную тягу, которую характеризует коэффициент эффзктнвной тяги, равный отношению язмеренной эффзктнвной тяги к идеальной: Рс.аф = Рс.эфес.ид = (Рс.д — ХиорУ(Рс.ид (6.16) Величина Р, аф определяется с учетом взанмодействяя струи рабочего тела с внешним потоком по результатам модельных исследований нлн по натурным нспытанням (специальные виды испытаний); значение же идеальной тяги вычисляется так же, как н прн оценке тяговой эффектнвностн выходного устройства в условнях старта [по соотношению (6.12)!.
Особенности обтекания внешним потоком кормовой части силовой установки Рис. 6.4. Изменение коэффициента давления обтекаемых потоком с различной скоростью ср = 2 (р ри)ггра) й' Кривая ми Рабочее тело, покидающее выходное устройство, взанмодействует с окружающей средой н расположгннымн рядом элементамн летательного аппарата. Характер взаимодействия определяется формой внешних обводов кормовой части снловой установки, зависящей от размещения ее на летательном аппарате, и формой струи газов, покидающей выходное устройство. На рнс.
6А показано распределение коэффициента давления ' по наружной поверхности цилиндрических тел с ожнвальной кормовой частью. Чем плавнее обводы внешней поверхности, тем меньше сопротивление давления Хр, но сопротнвленне трения Х,р прн этом несколько возрастает. Форма струи газов, покидающих выходное устройство, зависит от геометрии выходного устройства я режима его работы.
Взаимодействие струи газов с окружающей средой существенно зависит от скорости полета. На старте (М, = О) н прн числах М, ( 0,7 прн рабочнх значениях яс р струя газов практически не влияет на распределение давления по внешней поверхности силовой установки; прн дальнейшем увелнченян скорости внешнего потока (что связано с ростом значеннй яс р) струя оказывает воздействие на распределение а 62 да д)а ! Рис. 6.5. Схема обтекания кормового среза сверхзвуковым (а) и дозвуковым (б) потоками 6" 163 дг да Ля >1 а) дг да рл Рнс. 6.6. Значения козффнцнента дон- ного давления в зависимости от числа Мп для осеснмметрнчных тел срд —— =- 2 (»д — »„)/РУ„ ср.а -рб г Сл. д = 2 (рд — ри)/(рн)уйе) в зависимости от числа Мго построенные и по расчетным данным, и по результатам экспериментального исследования при турбулентном пограничном слое и прямолинейной образующей цилиндрической кормовой части.
Наличие струи газов, истекающих из соплового насадка, существенно изменяет донное давление и ее влияние будет рассмотрено ниже. 6.2. ВЫХОДНЫЕ УСТРОЙСТВА ДЛЯ ДОЗВУКОВЫХ И НЕБОЛЬШИХ СВЕРХЗВУКОВЫХ СКОРОСТЕЙ ПОЛЕТА Дозвуковые выходные устройства современных воздудпно-реактивных силовых установок представляют собой канал, заканчивающийся сужающимся нерегулируемым или регулиру- давления по внешней поверхно- сти кормы. При М = 0,8 и -рч малой длине профилированной части возможно возникновение -в,г на внешней поверхности отрыва потока, являющегося источником значительного сопротивления кормовой части.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
