Часть 1 (1161645), страница 77
Текст из файла (страница 77)
Конфигурации двух потоков при разных значениях избытка давления показаны на рис. 8.18. Режим работы эжектора, при котором вторичный поток разгоняется (в сечении 2 — 2) до звуковой скорости, называется критическим (рис. 818, в); если центральная струя расширяется настолько, что заполняет все выходное сечение эжектора (рис. 8.18, г), то наступает режим запиранил, когда расход эжектируемого газа равен нулю.
$2. ФОРМЫ СОПЕЛ 449 Для регулирования эжекторного сопла можно установить поворотные створки как на внутреннем сопле, так и на внешней обечайке (рис. 8.19). Рпс. 8.18. Схемы течения в зжекториом сопле яа яерасчетяых режимах: а) давление иа срезе внутреннего сопла равно атмосфериому, 6) небольшой избыток давления иа срезе ввутрепиего сопла, в) критический режим зжектора, г) режим запираяия зжектора Тяга эжекторного сопла больше, чем у простого сужающегося сопла, так как давление со стороны эжектируемого газа на стенку внутреннего сопла вьппе атмосферного. Сечение обечайки дз дз' 0 000 000 ч," 0:0 Рис. 8.19.
Эжекторяое сопло с регулируемыми сечепиями горловины и среза Рис. 8.20. Характеристггка зжектор- ного сопла эжекторного сопла должно быть таким, чтобы на расчетном ре- жиме расход эжектируемого газа уменьшался до минимально не- обходимого для целей охлаждения стенки. 29 г. н. аврамович, ч 450 ГЛ. ЧП1. ТЕЧЕНИЯ ГАЗА В СОПЛАХ И ДИФФУЗОРАХ ра и ЮЭ ЭЭ ур ' (Э ЭЭ ЭЭ РГ7 ЭЭ ф~ УЭ ф7 ЭО й,п' — йперерппгеппг , р„" ' Э 03 7Э 7Э е, Р ~% — — перпл не= р„ Рис. 8.22.
Характеристики ажекторного сопла (при Р = 1,73 и 7 = 0,6) Рис. 8.21. Отношение полного давления вторичного еоадуха к полному давлению ао входном канале двигателя дтя оптимальных услоаин а;лгекторнон сопле =0,01 — 0,02). Отношения полного давления эитектируемого воздуха в сопле к полному давлению во входном канале двигателя (Ра 1рл), котоРые можно Рекомендовать Длн полУчениЯ оптимальных режимов работы эжекторного сопла при разных скоростях полета (плн Мо), приведены на рис. 8.21.
Снижение избытка давления в эжекторном сопле ведет к уменьшению скорости внутренней струи в сечении 2 — 2, чем предотвращается воаможность перерасширения газа и соответствующей потери тяги (по сравнению с соплом Лаваля). Типичная характеристика эжекторного сопла ТРД, т. е. Завпсимость между коэффициентом зжекции ггэж Све/С„и отношением полного давления внутренней струи к атмос- ра р» ферному, изображена на рис.
8.20. Для того чтобы ур эжекторное сопло работало в наивыгоднейших условиях, необходимо регулировать расход вторичного йр воздуха (увеличивая прп малых скоростях полета коэффициент эжекции до значений порядка )с, = ЭЭ = 0,1 и снижая его при больших скоростях до мпнимума порядка й„а = бр 451 й 2. ФОРМЫ СОПЕЛ Оптимальная относительная длина эжекторного сопла, обес- печивающая наименьшие потери тяги на расчетном режиме'), 1= — ж1 —:1,2, т где 1 — расстояние от среза внутреннего сопла до среза обечайки, В, — радиус критического (выходного) сечения внутреннего сопла. Тяга эжекторного сопла равна суммарному импульсу двух струй на срезе обечайки. Параметры струй при цилиндрической Р' обечайке определяются из условий сохранения расхода и импульса (без уче- %=Яд г ! „чг 1 Г срезов внутреннего сопла н обечайки (см.
з 6 гл. тг11 и $10 гл. 1Х)в предположении об отсутствии смешения струй. Эта задача имеет два решения, из которых выбирают то, при котором внутренняя струя в сечении 2 является сверхзвуковой, а эжектнруемая— Тл Рис. 8.23. К определению оптимальных вначений ковффициента ежекции Рис. 8.24, Эжекторное сопло с регулируемыми створками внутреннего сопла и ооечайки: 1 — створка центрального сопла, 2 — створка обечайки ') Р егв оп Н., Но11! г1а у 1., 8 ш ! 1Ь 8. А йеогу о1 сйе су1!пймса1 е)есгог впрегвошс ргоре11!пй похв!е р КА8.— 1958.— У.
62, № 573, 574. 29* дозвуковой илн звуковой. О том, в какой мере данные такого расчета соответствуют экспериментальным, можно судить по рис. 8.22, где по оси ординат отложено отношение полных давлений двух потоков, а по оси абсцисс — отношение полного давления внутренней струи к атмосферному. Приведенные данные относятся к случаю, когда отношение площадей на срезе обечайкн Тч и внутреннего сопла г„в составляет 1,73.
Переменным параметром для кривых служит произведение 7г, 1 (Т,)Т,), где Т, и Т. — температуры торможения наружной и внутренней струй. Горизонтальные участки кривых отвечают критическим режимам сопла. 462 ГЛ. УП1. ТЕЧЕНИЯ ГАЗА В СОПЛАХ Н ДИФФУЗОРАХ Потери в эжекторном сопле достигают минимума, когда отношение скоростей двух струй на срезе внутреннего сопла равно отношению их полных энтальпий '). Примерный характер зависимостей тяги ТРД от коэффициента эжекции при разных значениях числа М, полета показан на рис. 8.23. Штриховая линия соединяет режимы максимумов тяги.
Ввиду пологости кривых Р(к, ) можно выбирать значения коэффициентов эжекции значительно ниже оптимальных, что позволяет уменьшить расход вторичного воздуха. На рис. 8.24 изображена схема эжекторного сопла с регулируемыми створками центрального сопла, обеспечивающими плавный переход сужающегося канала к соплу Лаваля, и соответствующим регулированием створок профилированной обечайкп. Ркс. 8.25. Ирасоаое сопло. Режимы форсажвый (а) к крейсерский (б) Такое сопло позволяет осуществить широкий диапазон регулирования расхода газа прн относительно малых потерях тяги. Нашли применение сопла, названные «ирнсовыми» (рис. 8.25).
Регулируемые створки ирисового сопла перемещаются в продольных направляющих, расположенных в конце форсажной камеры двигателя. В крайнем выдвинутом положении (рис. 8.25, а) створки создают сужающийся канал плавной формы. В убранном положении рис. 8.25, б они образуют сопло Лаваля с относительно небольшим расширением на выходе (г"„1г„, = 1,3 — 1,4). При дозвуковых режимах полета потери тяги в ирисовом сопле вдвое меньше, чем в эжекторном, а на максимальной сверхзвуковой скорости полета (при включенной форсажной камере) вдвое больше (из-за недостаточного расширения сверхзвуковой части сопла). 9 3.
Дозвуковые диффузоры Рассмотрим диффузор двигателя, установленного на движущемся самолете. Пусть скорость самолета к1., а скорость звука, отвечающая температуре атмосферы, а,. Введем обозначения: Р. — площадь поперечного сечения струи на бесконечности пе- ') Квох В., ТЬе ор1)ю)сей е)ес1ог яоаз)е 1Ьгоа1 авзюеясег У Ю. ЛЯБ,— 1962.— 26 4.— Р. 470 — 471. 5 3. дозвуковые диФФузогы ред двигателем, р, — плотность воздуха вдалеке перед двигателем, р, — давление в атмосфере. Значения площади, скорости, давления во входном отверстии диффузора обозначим Р„га„р,.
Значения тех же величин в конце диффузора гю юю р„. Работа диффузора зависит от отношения скорости полета к скорости во входном его отверстии. Рассмотрим сначала режим пг, ~ а„т. е. полет с дозвуковой скоростью. Расход воздуха через двигатель и, следовательно, через диффузор 6, кг/с. Можно представить себе такой случай, когда струя входит в диффузор без изменения своей конфигурации.
Площадь поперечного сечения струи на бесконечности перед двигателем Р, прп атом равна площади входпого отверстия диффузора Р';. ~в Ре = — ' = Г,. рнмн Вообще же форма струи на входе в двигатель определяется отношением Р./Р,. В криведеппом выше случае Р = Р„ следовательно, преобразования скорости и давления перед диффузором пет (рис. 8.26, б): ю» = пгв и»е» рв ° Коли расход воздуха через диффузор будет увеличиваться, то струя изменит свою форму, как показано па рис. 8.26, в.
Изменение формы струи сопровождается преобразованием скорости и давления: пг» ~ юв, 3» ~ рв. При уменьшении расхода воздуха струя как бы образует диффузор еще в атмосфере (перед двигателем) в связи Ю с уменьшением скорости и повышением Рис. 8.26.
Возможные кондавления (рис. 8.26, а). фигурации струй перед При постоянном расходе воздуха диффуаором форма струи перед двигателем зависит от величины входпого отверстия диффузора. Изменяя размеры диффузора, мы можем получить любой из трех приведенных режимов работы. Для рабочего процесса двигателя выгоден такой случай, когда поток подтормаживается еще перед диффузором, так как торможение струи перед диффузором идет без каких-либо потерь, и собственное сопротивление диффузора уменьшается вследствие понижения скорости на входе. Необходимо, однако, заметить, что, кроме внутренних потерь, следует 484 Гл. чпь течения ГАЗА В соплАх и диФФузоРАХ учитывать также внешнее лобовое сопротивление двигателя, увеличивающееся с укорочением диффугора.
Объясняется это тем, что при растекании потока перед носком двигателя струи подходят к его поверхности под большими углами атаки и может образоваться срыв на внешней поверхности носка (рис. 8.27). Для удовлетворения этим противоречивым требованиям необходимо отыскать оптимальные условия работы входного участка двигателя. Опыты показывают, что для дозвукового воздушно-реактивного двигателя оптимум лежит вблизи — режима со, = 0,5ш,. Рис. 8.27. Срыв струи прп боль шеи входном отверстии диффу вера Р <Рв.
Статическое давление вдоль диффуэора, наоборот, увеличивается эа счет уменьшения скорости. Величину гидравлических потерь в диффуэоре удобно выразить в долях скоростного напора в широком его сечении: ,в варл 2 ' (21) где Ьл — коэффициент гидравлического сопротивления диффузоарл ра. Обычно потери в диффуэоре относительно невелики: †, « 1. Ре Поэтому плотность заторможенного газа в диффуэоре можно в в считать практически постоянной: рд ж р,. Приведем формулу (21) к безразмерному виду: Рд Ь кг 1 — 1 — шд в — д в Рс Ре 2 в— Рв здесь в ЬРе вв 1+1 т — =а = — а а в 2 «Р' Рв Если бы в диффуэоре потери отсутствовали, гаэ в любоом его сечении имел бы одно и то же полное давление, равное (при дозвуковых скоростях полета) полному давлению в набегающей струе воздуха.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
