Теория и расчёт воздушно-реактивных двигателей под ред. Шляхтенко С.М. (1014193), страница 38
Текст из файла (страница 38)
Минимальные значения потерь тяги для пк. раси= 10 и пс расч= 19,5 близки между собой и составляют 1,7... 2 %. Для сопла же с пс расч 6 минимальные потери составляют =3,5%. Характерной особенностью выходного устройства с нерегулируемым соплом Лаваля являются значительные потери эффективной тяги на режимах с пор(тх, р.„, что соответствуетдозвуковым и небольшим сверхзвуковым скоростям полета. Причиной повышенных потерь является сильное перерасширение потока в сопле и донное сопротивление.
Применение регулируемого сопла Лаваля позволяет существенно уменьшить потеривнутренней тяги, но при этом возникает повышенное донное сопротивление из-за большой площади между срезом кормы и регулируемой площадью выходного сопла. Используя регулируемое по выходному сечению сопло Лаваля, можно уменьшить потери эффективной тяги, регулируяодновременно и площадь среза кормовой части. Это в значительной мере усложняет конструкцию выходного устройства, но не устраняет внешнего сопротивления поворотной створки кормы.
При этом необходимо иметь в виду, что в случае необходимости регулирования критического сечения схема выходного устройства с регулируемым выходом сопла Лаваля и площади среза кормовой части становится весьма сложной. Использование сопла с разрывом бверхзвукового контура при небольших вторичных расходах не позволяет существенно улучшить характеристики выходных устройств, особенно при дозвуковых скоростях полета. Выходное устройство с эжекторным соплом н сопло с центральным телом В отличие от сопла с разрывом сверхзвукового контура, для которого характерным является малый расход вторичного воздуха, будем называть эжекторным соплом такое сверхзвуковое выходное устройство, в котором расход вторичного воздуха может быть большим.
Величина расхода вторичного воздухаопределяется геометрией выходного устройства и режимом его работы из условия достижения наименьших потерьтягипривыполнснии ряда условий эксплуатационного и компоновочного характера. 178 Рн . 6.24. Схемы влходнык устройств с зукекторными соплами: л — сс звукзвмп внугракким спплзм; б е соплом активиста газа типа сопла Лаваля Схемы выходных устройств с эжекторными соплами приведены на рис. 6.24. Возможна различная форма наружных обводов: аживальная, с изломом, цилиндрическая и расходящаяся (так же, как и для сопла Лаваля, см.
рис. 6.21). Сопло активного газа, т. е. двигательное сопла, может быть как сужающимся, так и сверхзвуковым с регулируемым критическим сечением для ТРДФ. Величина минимальной площади наружной обсчайки Г,б может быть фиксированной или регулируемой. Величина расхода вторичного воздуха должна определяться из условия достижения минимальных потерь эффективной тяги при заданных условиях полета и геометрических размерах элементов выходных устройств. На трансзвуковых скоростях полета величины вторичного расхода должны составлять большую долю основного расхода.
Обеспечить потребные расходы на конкретном летательном аппарате трудно, в связи с чем применяют регулирование минимальной площади наружной обечайки и регулирование площади среза. Можно использовать воздух, окружающий кормовую часть, для улучшения работы выходных устройств с эжекторными соплами. Для этого необходимо организовать забор воздуха из внешней среды посредством специальных заборников. Возможные схемы выходных устройств с забором воздуха из окружающей среды изображены на рис. 6.25.
Схемы течения газа в эжекторных устройствах при работе их на различных режимах могут быть получены на основании анализа ау Рас. 6.95. Схемы выходных устройств с забором вторичного воздуха на окруукакуцей среды: а — с диаметрам входа обечааки, равнмм дкачетру карми; б — с увелнчевнммв разве рамн пбечзакн 179 Рис. 6.26. Сравнение по аффективной тяге сопла Лаваля ( — ) и ажекторного сопла ( — — — ) с одинаковыми пс.расч яг Рнс. 6.27. Сравнение тяговых характеристик в условиях старта сопла с цен- тральным телом и сопла Лаваля с одинаковыми пс. расч 186 работы дозвукового выходного устройства во внешнем потоке (см. равд. 6.2).
Характеристики эжекторных выходных устройств по эффективной тяге отличаются от ха' г' ~ рактеристик выходных устройств с соплом Лаваля меньшими потерями в условиях старта (М=-О) г и малых скоростей полета при несколько больших потерях на сверхзвуковых скоростях полета.
На рис. 6.26 приведены сравнительные характеристики этих нерегулируемых выходных устройств. Схема проточной части таких сопел приведена на рис. 6.27с Использование подобных сопел позволяет уменьшить потери на перерасширеиие. Отличительной особенностью схемы на рис. 6.27, а — сопла с прикрытой обечайкой — является расширение газа за критическим сечением в объеме, не отделенном от окружающей среды твердыми стенками. При течении газа в таком сопле отсутствуют перерасширение на центральном теле при нерасчетных режимах.
Сопло с центральным телом и цилиндрической обечайкой (схема рис. 6.27, б) имеет некоторое перерасширение в силу того, что частично расширение газа за критическим сечением осуществляется в пространстве, отделенном от окружающей среды твердыми стенками. Тяговые характеристики сопел с центральным телом и сопла Лаваля (по внутренним параметрам) приведены на рис. 6.27, в. Наличие внешнего потока приводит к взаимодействию его с реактивной струей. Подобное взаимодействие рассмотрено в равд.
6.2. С учетом влияния внешнего потока лучшей тяговой характеристикой обладает схема 6.27, б. 6дп ИСПОЛЬЗОВАНИЕ РЕАКТИВНОЙ СТРУИ. ДЛЯ СОЗДАНИЯ ОТРИЦАТЕЛЬНОЙ ТЯГИ Необходимость в отрицательной тяге возникает длгг тяжелых самолетов с реактивными двигателями в связи с увеличением длины пробега при посадке и для военных самолетов, с целью улучшения маневренности в воздухе и на земле.
Для самолетов с ТВД можно иметь отрицательную тягу при использовании реверсивных винтов. Реактивная струя ГТД может быть использована для создания отрицательной тяги. Эффективность применения отрицательной тяги при пробеге- зависит от качества самолета 1(' = — св/с„, нагрузки на крыло (е, энерговооруженности гс (отношения тяги двигателя к весу самолета), коэффициента трения )ь и величины отрицательной тяги.
Для создания отрицательной тяги используются реверсивные устройства, эффективность которых оценивается коэффициентом реверсирования, равным отношению величины отрицательной тяги к прямой тяге сопла: Ррев = Ротр/~ с.д) Рстр = 0реесрев Соэ а — (бг брея) сс (6.)8) где'6рев и срея — расход газа и скорость на выходе из реверсивного устройства„а — угол вектора скорости с осью установки;.
бг — массовый расход газа на входе в выходное устройство. Значения (грев, ср„, а и с, могут быть определены из продувок моделей реверсивных ~устройств. На рис. 6.28 приведена зависимость относительного умен— щения длины пробега самолета при различных величинах определяющих параметров от коэффициента реверсирования по сравнению с длиной пробега при торможении только колесными тормозами (коэффициент трения )ь=0,2). Использование реверсирования тяги в полете с целью улучшения маневренности самолета может оказаться более эффективным средством торможения, чем щитки, используемые в настоящее время.
Требования, предъявляемые к реверсивным усгпройспгвам. Для эффективного использования реверсивного устройства необходимые значения коэффициента реверсирования составляют величину 0,6 ... 0,6. Применение реверсивных устройств с большими значениями Рр„является весьма затруднительным. При включении реверсивного устройства и при его работе не должны меняться параметры за турбиной. Выполнение этого требования достигается правильным выбором формы проточной части всех элементов реверсивного устройства. Для осуществления поворота потока газа используются различные дополнительные конструктивные элементы, обтекаемые.
горячим газом, наличие которых нарушает герметичность газового тракта. Это приводит к дополнительным потерям тяги прн неработающем реверсивном устройстве. В реальной конструкцин !зг Рис. 6.28. Зависимость относительной, алины пробега самолета от коэффициента реверсироваиия при различной энерговооруженности при К= 6 и Р— - 02: — — — О=ючоо ндгт; — о=ивово нум дополнительные потери тяги должны л2УР быть сведены к минимальным значениям, не превышающим 1 %. Для современных двигателей значение располагаемых отношений давлений пс р, при которых работает реверсивное устройство при торможехй нии на посадке, изменяется от 1,8 до ~дни 2,5. Необходимо, чтобы в указанном диапазоне значений тт, изменение коэффициента реверсирования и относительного расхода осуществлялось монотонно и плавно при переходе от прямой тяги к отрицательной и обратно. Конструкция реверсивного устройства должна быть прочной и обладать необходимой жесткостью для предотвращения возникновения колебаний, которые могут передаваться на двигатель и самолет.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
