Теория и расчёт воздушно-реактивных двигателей под ред. Шляхтенко С.М. (1014193), страница 35
Текст из файла (страница 35)
Увелигул чение длины профилированной части кормы способствует более плавному обтеканию - ее и, следовательно, уменьшению ее внешнего сопротивления. При М„ = 0,9 на внешней поверхности кормовой части возможно возникновение сверхзвуковых зон. Это обстоятельство еще больше увеличивает сопротивление кормы. При сверхзвуковых скоростях внешнего потока качественно меняется характер обтекания кормовой части.
В этом случае в области изменения кривизны контура реализуется течение Прандтля — Майера с последующим торможением; причем на всей поверхности кормовой части давление ниже давления в окружающей среде (при данном значении г', р). Обтекайие кормового среза силовой установки сопровождается расширением газа с последующим торможением; при этом наблюдается сложное течение за срезом, за которым давление рд (донное давление), как правило, меньше давления в невозму-.
щенном потоке (рис. 6.5), что приводят к образованию так называемого донного сопротивления. Течение в донной области определяется многими факторами и рассматривается в специальной литературе. На рис. 6.6 приведены значения коэффициента донного дав- ления г) Рнс. 6.7.
Схемы сужающихся нерегуляруемых н регулируемых насадков: а — конический насадок; б — яерегулируемый насадок с плавным контуром; в — насадок с переменным Иеитральнмм телам; е — насадок с газодинамическим регулирова иием; д — насадок со створками емым насадком. Нерегулируемый насадок (рис. 6.7) применяется на силовых установках с высоконапорным компрессором и при отсутствии форсажной камеры.
При наличии форсажной камеры необходимо регулировать выходное сечение сужающегося насадка в широких пределах. В качестве регулируемого сужающегося насадка применяется устройство, образованное створками, укрепленными на шарнирах и управляемыми гидравлической системой (см. рис. 6.7, д).
Использование регулируемого насадка с передвижным центральным телом (см. рис. 6.7, в) на ВРД с форсажной камерой затруднительно из-за необходимости охлаждения центрального тела. Форма соплового насадка дозвуковых выходных устройств При использовании нерегулируемого соплового насадка (с целью достижения наиболее равномерного по выходному сечению поля скорости) необходимо выполнить его стенки по криволинейному контуру (см. рис. 6.7, б), причем градиент изменения поперечного сечения вблизи среза должен уменьшаться, достигая нуля в выходном сечении. Наилучшие результаты (по равномерности поля скорости) получаются при выполнении контура по формуле Витошинского. На практике, однако, часто в качестве нерегулируемого выходного устройства используют конический насадок (см.
рис. 6.7, а). В сужающемся сопле с прямолинейными образующими поле скорости в выходном сечении является неравномерным нз-за двумерного характера течения газа в подобном насадке. В связи с этим при значениях 1 < и р < пс раси геометрия струи за срезом дозвукового сопла имеет плавно сужающуюся форму (рис. 6.8, а), причем степень сужения струи (отношение Р„р/Р, р) зависит от значения яе р и геометрии сопла. При повышений п, р у стенок сопла скорость достигает скорости звука (при этом иа оси сопла скорость дозвуковая — в силу двумерного характера движения газа) и характер движений периферийных струек уже 165 Рнс.
6.6. Конфигурапия струи за срезом сужающегося сопла прн различных значениях мс. р: и — и, (и,„: б — к*.р™си <': ' ' пе подчиняется закономерностям течения Прандтля — Майера. При величине но р ) пс р„, геометрия струи имеет характерную периодическую «бочкообразную» структуру (см. рис. 6.8, б) с зонами расширения и торможения, заканчивающимися скачком уплотнения.
При дальнейшем повышении нс р интенсивность разгона и торможения возрастают (см. рис. 6.8, в), что приводит к значительным потерям полного давления в скачках уплотнения При величинах нс р ) 5 ... 6 потери полного давления в первом скачке уплотнения настолько велики, что за ним уже поток не может ускоряться до сверхзвуковых скоростей, в силу чего невозможно существование периодической структуры (см.
рис. 6.8, г). Рассмотренная картина течения справедлива при истечении газа в неподвижную среду. Наличие движущейся среды оказывает существенное влияние на структуру струи, однако значение Е при этом изменяется незначительно. Некоторые возможные схемы компоновки дозвуковых выходных устройств На современных летательных аппаратах возможны различные схемы выходных устройств. Наиболее распространен'ные схемы приведены на рис.
6.9. Схема компоновки со срезом сопла, вынесенным за пределы гондолы или фюзеляжа (см. рис. 6.9, а), рекомендуется: для летательных аппаратов с небольшой сверхзвуковой скоростью полета М, С 1,6 и при системе привода створок, имеющей небольшую строительную высоту. Если система привода имеет значительную строительную высоту, то более целесообразной можно считать схему, изображенную на рис. 6.9, б.
Эта схема предназначена для сверхзвуковых летательных аппаратов (при М„ ) 1,6) благодаря более эффективному использованию энергии вытекающей струи. В пространстве между наружными поверхностями силовой установки и элементами конструкции летательного аппарата протекает охлаждающий воздух. 166 Рис. 6.9. Выходные устройства летательных аппаратов с дозвуковыми соплами: а — схема с соплом. вынесенным аа срез кормы; б — схема с утопленным соплом Количество воздуха, необходимое для охлаждения форсажной камеры, соплового насадка и двигательного отсека, составляет несколько процентов (2 ...
5) по отношению к расходу газа через сопловой насадок. Вторичный поток, образованный охлаждающим воздухом, оказывает влияние на работу выходного устройства, изменяя величину донного давления в плоскости среза кормы, а, следовательно, и эффективную тягу. Работа дозвуковых выходных устройств в условиях старта Работа дозвуковых выходных устройств в условиях старта (Мп = О) определяется их схемой и величиной отношения давлений пс р.
Тяговые характеристики выходных устройств с вынесенным за срез гондолы сужающимся иасадком (см. рис. 6.9, бл пунктир) и изолированным сужающимся насадком (слошная линия) практически не отличаются друг от друга (рис. 6.10). Для выходного устройства с заглубленным относительно среза гондолы иасадком (см. рис. 6.9, б) тяговая характеристика отличается от тяговой характеристики изолированного насадка. Действительно, при фиксированном отношении площади критического сечения Р„р к площади среза кормовой части Р, р с увеличением отношения нс р струя газов расширяется внутрй выходного устройства.
На участке, расположенном внутри выходного устройства, струя эжектирует газ из двигательного от- Рис. 6.16. Тяговые характеристики сужающегося сопла и дозвуковых выходных устройств в условиях старта: характеристика иаолироааниого сопла; — — — характеристика устройства с вынесенным сужающимся соплом (см. рис. б.9, а); — ° — характеристика устройства с утопленным соплом (см. рис. б.9, б) Р(и )ря Р -Ра с Рд - Рд б г, р„ ьж ч р «р РУ Р«Р Р«, 6«тр ««Рср а) бу а) аоогс ра Од>Р„ Ргр «Рд Р) г) Рнс.
6.11. Схема течения газа в выходном устройстве с утопленным сужаюп(нмся соплом в условиях старта прн различных значениях пс. р. о — малые значения я (Р ) участок ! и о.р ст. р) начало П (на рис. 6.10); б — среднее значение яо р (Рот Р ) кокен участка !1 (из рнс. 6.10); з — вйсокне значения и (обрао. р зоваиие реииркуляяноиноа вовы, участок 1!1 на ряс. 6.10) сека.' Часто этого количества оказывается недостаточно для питания пограничного слоя струи, н в пространстве между силовой установкой и кормовой частью создается разрежение, которое, с одной стороны, улучшает работу системы охлаждения, с другой— ухудшает тяговые характеристики выходной системы (из-за понижения давления на срезе кормовой части).
При небольших значениях и,, р, когда площадь сечения струи Р„р на срезе кормовой части незначительно превосходит площадь критического сечения насадка (рис. 6.11, а), разрежение в выходном сечении мало, а следовательно малы и дополнительные потери тяги (по сравнению с изолированным насадком).
При увеличении значения пс р растет размер струи (см. рис. 6.11, б) и уменьшается проходное сечение для подсоса из окружающей среды. При росте по р разрежение внутри выходной системы увеличивается, что приводит к дополнительным потерям тяги из-за перерасширения струи внутри кормовой части. При некотором значении по р течение внутри выходной системы стано.- вится автомодельным (см. рис. 6.11, б). Это обстоятельство при' водит к замедлению падения тяги, но ухудшает работу системы охлаждения силовой установки.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
