Тяга авиационного двигателя Выходное устройство Сопло ЛЕКЦИЯ 6

Тяга авиационного двигателя. Выходное устройство (Сопло). ЛЕКЦИЯ 6

Выходное устройство – функциональный модуль силовой установки, основным элементом которого является реактивное сопло. Выходное устройство содержит: -Реактивное сопло; -Устройство реверса тяги; - устройство поворота вектора тяги; -Устройство снижения инфракрасной, радиолокационной заметности и др.

Реактивное сопло – это устройство для преобразования внутренней и потенциальной энергии в кинетическую энергию ускорения потока (1) Уравнение неразрывности массовый расход жидкости вдоль канала остается постоянным. Уравнение Бернулли без учета трения. (2) Делим уравнение Бернулли на и умножаем и делим первое слагаемое на М 1 < 1 (3) Из уравнения неразрывности после взятия полного дифференциала и его деления на при условии С 1 < а 1 М 2 > 1 М = 1 Fкр F 1 F 2 Сопло Лаваля (4) Упрощая процесс течения в канале до идеального адиабатического, получаем скорость звука После подстановки (5) в (3) получаем (5) (6) С 2 > а 2

М 1 < 1 Геометрическое воздействие. Сопло обеспечивает определенный скоростной режим истечения газа w 1 < а 1 М = 1 Fкр F 1 М 2 > 1 F 2 w 2 > а 2 Сопло Лаваля сужение канала – дозвуковой режим течения газа - дозвуковое сопло кризис – критический режим течения газа – звуковое сопло расширение канала – сверхзвуковой режим течения газа - сверхзвуковое сопло Дозвуковое сопло – нерегулируемое, сужающееся выходное устройство для ускорения дозвукового потока до скорости звука M=1. Сверхзвуковое сопло – регулируемое, переменной геометрии выходное устройство для ускорения дозвукового потока до сверхзвуковых скоростей M>1. Профиль сужающе-расширяющегося канала называют соплом Лаваля

Тяга • Тяга установленного на самолет двигателя называется эффективной тягой. • Эффективная тяга двигателя всегда меньше внутренней тяги двигателя на величину внешнего аэродинамического сопротивления действующего на силовую установку в полете. • Для определения эффективной тяги используется уравнение изменения количества движения. Полагая G г Fкр Fс wс > а

Критические параметры газового потока Если в некотором сечении канала скорость газа равна местной скорости звука, то параметры газа в данном сечении называются к р и т и ч е с к и м и параметрами. М 1 < 1 w 0 < а М = 1 F 0 Fкр критический режим течения, которому соответствует критическая температура Скорость звука критического режима критическое давление и плотность газа М 2 > 1 Fс wс > а

Характерные площади сопла – площадь входного сечения; – площадь критического сечения; – площадь выходного сечения (площадь среза сопла). Площади сечения являются регулируемыми

скорость газа в произвольном сечении сопла определяется выражением из уравнения сохранения энергии газового потока следует, что в любом сечении сопла полная энтальпия газа равна ее значению на входе в сопло. скорость газа в произвольном сечении сопла определяется выражением из уравнения адиабатного процесса имеем скорость газа в любом сечении сопла с учетом нижепредставленных выражений определяется полной температурой газа на входе в сопло и срабатываемым перепадом давления

Из баланса расходов между критическим сечением и сечением среза сопла Формула устанавливает взаимно-однозначное соответствие между относительной площадью сопла и срабатываемым перепадом давления.

Алгоритм вычисления тяги: Начальные данные для установившегося режима двигателя: - Перед критическим сечением сопла 1. Задается значение критического сечения и площади среза сопла 2. Вычисляется расход газа через сопло 3. Определяется перепад давления для сопла из уравнения 4. Вычисляется скорость истечения газа на срезе сопла 5. Вычисляется тяга СУ