Часть 1 (1161645), страница 84
Текст из файла (страница 84)
В таком случае система скачков п расход воздуха на входе в днффузор не зависят от режима работы двигателя. Однако прп глубоком дросселкрованпп двигателя (значительном изменении числа оборотов илп проходного сечения сопла и т. и.) указанный режим работы дкффузора — воздухозаборпнка нарушается. Так, при уменьшении объемного расхода через двигатель противодавление за диффузором увеличивается, в связи с чем дополнительная сверхзвуковая зона сокращается и потери в дополнительном скачке падают (и, растет).
Прп некотором дроссельном режиме дополнительная сверхзвуковая зона в дпффузоре исчезает. Дальнейшее сокращение расхода приводит к тому, что в горле диффузора устанавливается дозвуковая скорость, после чего дросселирование начинает воздействовать на интенсивность замыкающего скачка входной системы: из-за уменыпення расхода уменьшается скорость за скачком, что заставляет его смещаться в область ббльших значений скорости перед ним, но при этом система скачков не будет фокусироваться на кромке обечайки.
Начиная с данного режима, наблюдается рост потерь полного давления и внешнего сопротивления и сниженпе коэффициента расхода в диффузоре. Увеличение интенсивности замыкающего скачка уплотнения может привести к тому, что перепад давлений на нем станет выше критического для пограничного слоя и возникнет отрыв последнего, причем вихреобразовання вызовут колебания расхода воздуха и местоположения системы скачков. В момент наибольшего сокращения расхода система скачков превращается в криволинейную ударную волну, выбитую вперед за пределы центрального тела. Это приводит к устранению отрыва пограничного слоя и увеличению расхода воздуха, вследствие чего система скачков восстанавливается, а замыкающий ее скачок подходит к тому месту, где вновь происходит отрыв пограничного слоя и т. д.
На этом режиме наблюдается сильная тряска (зпомпаже) двигателя — низкочастотные пульсации давления, связанные с колебанием расхода воздуха. Ввиду возможного разрушения двигателя работать на режиме помпажа нельзя. ') Боковыми называются диффузоры. пристроенные к фюзеляжу или поверхности крыла летательного аппарата, т. е, имеющие общую стенку с какой-либо частью последнего. З «. СВЕРХЗВУКОВЫЕ ДНФФУЗОРЫ 487 -М„=76 ' 76 60 00 700 767 Н7 760 7, 700И 00 00 И0 7МВ 7зз Ив — „'700Я Рис. 8.58. Характеристики нерегулируемого входного сверхзвукового диффузора 40 00 06 00 70Р Рис 8.59.
Дроссельная характеристика нерегулируеиого сверхзвукового диффузора сопровождаемые высоким неприятным звуком — «зудомю Помпаж и «зуд» ограничивают дроссельные режимы двигателя, снабженного диффузором. Источником сальных пульсаций может быть также поверхность тангенциального разрыва скорости (от точки пересечения скачков), если она заходит внутрь диффузора. Типичные кривые зависимости величин о, и с от относительного объемного расхода воздуха Р77)7» (отношение действительного расхода 77 к расчетному )7») прп разных значениях числа Маха М, приведены на рис. 8.58.
Применяют также дроссельные характеристики дпффузоров в виде зависимостей о,(гр) и с. (гр) прп М. = Сопя« ,(рис. 8.59). При увеличении объемного расхода воздуха в двигателе (выше расчетного) дополнительная сверхзвуковая зона (за горлом диффуэора) расширяется и дополнительный скачок смещается в область ббльшнх скоростей, из-за чего потери полного давления в нем растут, а плотность воздуха перед двигателем падает (зто и обеспечивает рост объемного расхода при постоянном массовом расходе через дпффузор). При некотором увеличении объемного расхода дополнительный скачок становится столь интенсивным, что вызывает отрыв пограничного слоя(во внутреннем канале эа горлом днффузора). Для этого режима характерны высокочастотные пульсации давления, 488 ГЛ.
ЧШ. ТЕКЕНИЯ ГАЗА В СОПЛАХ И ДИФФУЗОРАХ г. с ') См. книги Р. Германа и Ю. Н. Нечаева, указанные в списке литературы. Для расширения рабочего диапазона дроссельных режимов и улучшения характеристик диффузора на нерасчетных скоростях полета прибегают к различным методам регулирования диффузоров (изменение проходного сечения горла и взаимного положения центрального тела и обечайки, выпуск воздуха через отверстия в стенке диффузора, слив или отсос пограничного слоя на центральном теле или на обечайке п др.), описанным в специальной литературе').
Регулировоание расхода воздуха через горло сверхзвукового диффузора необходимо таки«е для вывода последнего на рабочий режим («запуска»). Дело в том,что расчетная скорость потока устанавливается не внезапно, а путем перехода от положенпя покоя к движению с постепенно нарастающей скоростью. Рассмотрим этот процесс па примере работы диффузора аэродпнамическоп трубы (рпс. 8.60). Разгон погд. тока воздуха в азродннамичед ской трубе пропсходнт следу»ощим образом. Вначале — при пуске трубы — скорость в ее канале всюду ниже звуковой п имеет наибольшее значение в самом узком месте — горле сопя д. ла (г. с.). Постепенно увеличивая расход воздуха, приходят к режиму, на котором скорость в горле сопла становится критической, а во всех остальных сечениях остается дозвуковой. 1 Дальнейшее увеличение объемного расхода на выходе пз трубы (в эксгаустере) не сопровождается ростом массоРис. 8.60.
Различные режимы тече- вого расхода в горле сопла, одвив Газа з ззродквзмическов трубе: пако приводит к появлению а) скачок помещается з сопле Лаваля (зедостзточкое разрежение пе- сверхзвуковой зоны за горлом ред зксгзустером), б) течение з рз- сопла, завершаемой скачком бочей части трубы свеРхзвуковое уплотнения (рис. 8.60, а); в (режем после «запуске>); в) рабочий режим (прк суженном горле последнем полное давление и двФФчзозе) плотность заторможенного газа уменьшаются, вызывая относительный рост объемного расхода в диффузоре трубы, горло которого (г.
д.) поэтому должно иметь площадь большую, чем горло сопла: г"„«) г,, 1 4. свкРхзвуковыи диФФузоРы При некотором режиме работы зксгаустера плотность заторможеяяого воздуха за счет потерь в скачке может уменьшиться настолько, что скорость в горле диффузора станет критической. При одинаковых значениях температуры торможения (Т* = сопзс) одинаковая критическая скорость устанавливается как в горле сопла, так и дпффузора (а., = Ыеш).
Тогда из уравнения яеразрывиости имеем Ргдсгд Ргсс'гс. Плотность газа в критическом сечении при Т» = сопз1 пропорциоиальиа колкому давлению Рг д Рд — = —, = о(М), Рг.с (41) которое изменяется за счет потерь в скачке. Таким образом, площади двух горловпк прп критических режимах в ипх связаны соотношением ~сд Ргс 1 (42) ~г.с Рг.д й — 1 1 — — ссс а+1 н Ь вЂ” 1 1 1 »+1 ° д н о= Хн где )с, — приведенная скорость в рабочей части трубы. Переходя к газодинамическим функциям из гл. Ч, находим « (1 н) %)' (43) Для того чтобы в рабочей части (р.
ч.) азродикампческой трубы получилась нужная сверхзвуковая скорость (М,), скачок уплотнения следует поместить в конце рабочей части. За скачком (в сужающемся канале диффузора) дозвуковой поток ускоряется и только в горле дкффузора скорость вповь становится критической. За горлом диффузора образуется дополнительная сверхзвуковая зона, завершаемая скачком, питеисивиость которого тем больше, чем сильнее разрежение, создаваемое зксгаустером трубы.
Итак, величина а(М), от которой согласно (42) зависит отвосительиый размер «критического» горла диффузора, в свою очередь определяется интенсивностью скачка, соответствующего числу Маха в рабочей части. Если считать, что возникает прямой скачок, то, согласно формуле (24) гл.
111, 490 гл. тш. твчиния газа в соплах и дич »узорах Из (42) и (43) следует, что для выхода азродпнамической трубы на заданное значение сверхзвуковой скорости относительное сече- ние горла днффузора должно быть не меньше следующей величины: (44) у(л„) Если сделать относительное сечение горла дпффузора немного больше, чем по формуле (44), то можно «вытянуть» скачок уплотнения из рабочей части в расширяющуюся часть диффузора (рис. 8.60, в), тогда в суженной части диффузора установится замедляющееся (за рабочей частью) сверхзвуковое течение газа, причем в горле дпффузора приведенная скорость Х„„) 1; согласно формуле (4) гл. 1'>г имеем 2 »+1 1 1=— Л„л Ь вЂ” 1 1 — — Х» Ь+ 1 >а илн 1 «(~>.а) (45) После того как скачок перешел в расширенную часть днффузора, можно, плавно сужая (регулируя) горло диффузора, посте- пенно уменьшить скорость в г нем до крптнческого значе- У,д нпя, а затем, ослабляя раз- реженпе эксгаусгера, подвес- УЮ' тп скачок уплотнения в рас- шпряющейся части диффус,а Г сд вора почти к его горлу ~г,, (штрпховые линии на рнс.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
