3 ВХОДНЫЕ УСТРОЙСТВА АД 3 1 Назначение и

3. ВХОДНЫЕ УСТРОЙСТВА АД 3. 1. Назначение и схемы входных устройств. Входные устройства или диффузоры ВРД предназначены для эффективного сжатия воздуха посредством торможения поступающего в двигатель потока. (Диффузор - динамическое сжатие, компрессор - статическое сжатие. На сверхзвуковых скоростях полета эта функция диффузора является главной. ) Параметры диффузора: коэффициент падения полного давления, коэффициент расхода диффузора. Воздухозаборник для дозвуковой скорости полета имеет наружную стенку в форме диффузора. Однако канал выполняется конфузорным за счет кока. Происходит расширение газа, то есть разгон потока. Получается более равномерное поле скоростей на входе в компрессор. Кафедра Ки. ПДЛА Проф. С. В. Фалалеев

ВХОДНЫЕ УСТРОЙСТВА Кафедра Ки. ПДЛА АД Проф. С. В. Фалалеев

ВХОДНЫЕ УСТРОЙСТВА Кафедра Ки. ПДЛА АД Проф. С. В. Фалалеев

ВХОДНЫЕ УСТРОЙСТВА АД Сверхзвуковые диффузоры. При торможении сверхзвукового потока происходит внезапное падение скорости с резким повышением давления и температуры в скачке уплотнения ударной волне. С увеличением скорости полета возрастают потери полного давления в прямом скачке уплотнения. (При M=1 коэффициент падения полного давления 1; при M=2 -0, 72; при M=5 -0, 07). Поэтому при M>1, 7 используют сверхзвуковые диффузоры, где прямой скачок уплотнения заменяют системой скачков. Обычно это - несколько косых скачков и замыкающий прямой. M=3, - 3 косых скачка Кафедра Ки. ПДЛА и 1 прямой, коэффициент 0, 87. Проф. С. В. Фалалеев

ВХОДНЫЕ УСТРОЙСТВА АД Эксплуатационные режимы сверхзвуковых диффузоров Кафедра Ки. ПДЛА Проф. С. В. Фалалеев

ВХОДНЫЕ УСТРОЙСТВА АД Бывают сверхзвуковые диффузоры с внешним (скачки от кока) и внутренним (скачки от корпуса) сжатием. Кафедра Ки. ПДЛА Проф. С. В. Фалалеев

ВХОДНЫЕ УСТРОЙСТВА АД В сверхзвуковых диффузорах на взлетном режиме работы не хватает воздуха. Поэтому его дополнительно впускают. При M>2, 2 наоборот. Приходится перед компрессором выпускать воздух. Betriebszustände des Einlaufs der F-14 А) Strömungsverlauf bei Unterschallgeschwindigkeit und großem Anstellwinkel (Typischer Manöverfall) В) Transsonische Strömung – Ausbildung eines senkrechten Verdichtungsstoßes С)Überschallströmung – Vierstoßdiffusor mit äußerer Verdichtung Кафедра Ки. ПДЛА Проф. С. В. Фалалеев

ВХОДНЫЕ УСТРОЙСТВА АД 3. 2. Защита от попадания посторонних частиц. В аэропорту при работающем двигателе возникает присоединенный вихрь от земли. В этом случае твердые частицы засасываются на вход в двигатель. Результат - эрозия и забоины на поверхности лопаток. Меры предосторожности: • очистка взлетно-посадочной полосы (через 4 часа); • высокое расположение двигателей (АН-72, МИГ-29); • сдув вихря струей воздуха из КВД; • сепарирующие устройства на ТРДД. • Защитные сетки. Кафедра Ки. ПДЛА Проф. С. В. Фалалеев

ВХОДНЫЕ УСТРОЙСТВА АД Схема сепарации частиц на ПС-90 А. Часть частиц отбрасывается лопаткой вентилятора. Далее выполнен падающий тракт. Частицы центробежной силой отбрасываются наружу. Кафедра Ки. ПДЛА Проф. С. В. Фалалеев

ВХОДНЫЕ УСТРОЙСТВА АД Фирма RR изготавливает широкохордные лопатки вентилятора со специальной закруткой, увеличивающей фильтрующие свойства Кафедра Ки. ПДЛА Проф. С. В. Фалалеев

ВХОДНЫЕ УСТРОЙСТВА АД Динамический фильтр ТВа. Д ТВ 2 -117 Кафедра Ки. ПДЛА Проф. С. В. Фалалеев

ВХОДНЫЕ УСТРОЙСТВА АД 3. 3. Шумоглушение во входном устройстве и в наружном контуре ТРДД. Если во входном сечении двигателя достигается скорость звука, то возмущения со звуковой скоростью из двигателя не выйдут. Главное конструктивное мероприятие для снижения шума облицовка входного устройства и каналов второго контура звукопоглощающими конструкциями (ЗПК). Кафедра Ки. ПДЛА Проф. С. В. Фалалеев

ВХОДНЫЕ УСТРОЙСТВА АД Принцип работы ЗПК основан на идее резонатора Гельмгольца. Резонатор представляет собой камеру с объемом SH, с горловиной (с узкой выходной частью) площадью F и длиной L. Воздух в камере действует подобно пружине, которая присоединена к массе (воздух в узкой выходной части). Колебание столба воздуха в камере имеет собственную частоту колебаний. Кафедра Ки. ПДЛА Проф. С. В. Фалалеев

ВХОДНЫЕ УСТРОЙСТВА АД Если на резонатор направить звуковую волну с такой же частотой, то эта волна начнет раскачивать воздух в горловине. Амплитуда колебаний сильно растет. Возрастает скорость течения воздуха в горловине. Возрастают гидравлические потери (они пропорциональны квадрату скорости). Эти потери на трение отбирают энергию у звуковой волны. Кафедра Ки. ПДЛА Проф. С. В. Фалалеев

ВХОДНЫЕ УСТРОЙСТВА АД ЗПК могут быть пассивными (ячейки с отверстиями), активными (ячейки набиты войлоком) и комбинированными. ЗПК могут быть силовыми (воспринимают нагрузку) и навесными (крепятся к корпусу). Изготавливаются ЗПК из AL, Ti, стали, композитов, бумаги. Стенки ячеек делают из фольги толщиной 0, 05. . . 0, 08 мм. Силовые элементы - 0, 5. . . 0, 8 мм. Есть дренажная система для слива воды из каждой ячейки. Массовые характеристики. Вес одного квадратного метра ЗПК толщиной 15 мм: сталь - 11 кг; Ti - 7 кг; Al - 4 кг; композиционные материалы - 2 кг. ЗПК действует на определенной частоте (в определенном диапазоне частот с максимумом на собственной частоте). Чтобы расширить диапазон частот, делают двухслойные ЗПК. Чаще всего меняет высоту ячеек, так как частота обратно пропорциональна квадратному корню из высоты. Степень перфорации - 10. . . 30 %. Кафедра Ки. ПДЛА Проф. С. В. Фалалеев

ВХОДНЫЕ УСТРОЙСТВА АД 3. 4. Противообледенительная система Частицы воды размером 10. . . 20 мкм могут находиться в воздухе в жидком состоянии до температуры -20 С. Когда они ударяются об элементы двигателя, то мгновенно кристаллизуются, образуя лед. При работе двигателя в условиях высокой влажности и при температуре воздуха ниже 0"С происходит интенсивное образование льда на обтекателе втулке ротора, стойках переднего корпуса компрессора, ВНА. Обледенение приводит к падению тяги, увеличению расхода топлива и вибрации лопаток. (Куски льда, срываясь, могут привести к забоинам и даже к разрушению лопаток компрессора. Кроме того, уменьшается проходное сечение тракта, падает расход воздуха и тяга двигателя. Растет температура. ) Кафедра Ки. ПДЛА Проф. С. В. Фалалеев

ВХОДНЫЕ УСТРОЙСТВА АД Для предотвращения обледенения применяют обогрев входной части компрессора горячим воздухом, газом, маслом, электронагревательными элементами, а также специальные системы с использованием антиобледенительных жидкостей, разбрызгиваемых перед входной частью компрессора. Наибольшее распространение получила воздушная система обогрева, т. к. она наиболее надежна и проста. Кафедра Ки. ПДЛА Проф. С. В. Фалалеев

ВХОДНЫЕ УСТРОЙСТВА АД Однако отбор воздуха в количестве 0, 5 - 1, 0% от максимального расхода воздуха через двигатель вызывает увеличение расхода топлива на 1 -2% и повышение температуры газа перед турбиной. Поэтому существуют специальные системы, автоматически включающие и выключающие подачу горячего воздуха на обогрев. Элементы входного устройства должны иметь температуру 40. . . 60 С. Кафедра Ки. ПДЛА Проф. С. В. Фалалеев

Система противообледенительной защиты кока