Глава 8 входные и выходные устройства авиационных силовых установок

8.1.Типы входных устройств и их классификация

Входные устройства ГТД предназначены для забора воздуха из окружающей атмосферы, подвода его к двигателю с наименьшими потерями и осуществления процесса сжатия этого воздуха от скоростного напора.

Основным элементом входного устройства (ВУ), является воздухозаборник (ВЗ).

В зависимости от типа ЛА входное устройство может включать в себя также защитные устройства от попадания пыли и посторонних предметов, створки перепуска, системы управления пограничным слоем; средства регулирования и пр.

У дозвуковых ЛА сжатие воздуха от скоростного напора является не очень значительным (или может совсем отсутствовать) и ВУ осуществляет в основном только функции забора и подвода воздуха к двигателю в нужном количестве с малыми потерями.

Применяемые на различных ЛА ВУ отличаются большим разнообразием типов и конструктивных форм. Диапазон скоростей полета ЛА и требования к его маневренным свойствам оказывают наибольшее влияние на облик ВУ. Соответственно самолетные ВУ подразделяют на:

- дозвуковые - числа M крейсерского полета, не превышающие 0,8…0,9. Устанавливаются на самолетах гражданской авиации, военно-транспортных самолетах ина вертолетах. В силовых установках этих ЛА сжатие воздуха осуществляется в основном компрессором, а повышение давления от скоростного напора невелико. Простая конструкция. Их выполняют нерегулируемыми.

- трансзвуковые - большие дозвуковые крейсерские и относительно небольшие сверхзвуковые максимальные скорости полета (М_Н < 1,5…1,7). Повышение давления за счет скоростного напора в таких ВУ является более значительным. ВУ этих самолетов отличаются простотой конструкции, так как они обычно выполняются нерегулируемыми.

- сверхзвуковые (СВУ) - устанавливаются на самолетах, имеющих высокие значения максимальных чисел М полета (обычно при ). Их, как правило, выполняют регулируемыми.

8.2. Основные параметры входных устройств

И ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫЕ К НИМ ТРЕБОВАНИЯ.

Основными параметрами ВУ являются следующие

1. Коэффициент восстановления полного давления, оценивающий потери полного давления при сжатии воздуха в ВУ и его подводе к двигателю

_вх=/,

Рис. 8.1.Схема дозвукового

входного устройства

где и– значения осредненного полного давления воздуха на выходе из ВУ (на входе в двигатель) и полного давления в набегающем на ЛА воздушном потоке (рис. 8.1).

При дозвуковых скоростях полета сжатие воздуха от скоростного напора сопровождается лишь небольшими потерями на трение и вихреобразование, и поэтому значение лишь немного меньше единицы. При сверхзвуковых скоростях полета, помимо указанных потерь, возникают дополнительные, связанные с возникновением скачков уплотнения, вследствие чегосущественно снижается.

Потери полного давления воздушного потока в воздухозаборнике ведут к пропорциональному снижению полного давления потока воздуха или газа во всех элементах двигателя, что в конечном свете ведёт к снижению тяги (или мощности) двигателя. Поэтому первым требованием к входным устройствам является обеспечение максимально возможных значений коэффициента восстановления полного давления на основных режимах полёта.

2. Коэффициент внешнего сопротивления с_х.вх, служащий для определения внешнего сопротивления ВУ:

с_х.вх=Х_вх/qF_м

где Х_вх – сила внешнего сопротивления ВУ; F_м‑площадь миделя ВУ; q= – скоростной напор набегающего воздушного потока.

Обеспечение минимальных значений с_х.вх на основных режимах полета ЛА является вторым важнейшим требованием к ВУ.

3. На сверхзвуковых скоростях полета еще одним параметром ВУ являетсякоэффициент расхода , равный отношению действительного расхода воздуха G_в к максимально возможному при данной скорости и высоте полёта и данных размерах воздухозаборника. Следовательно,  = G_в/G_в.max= F_н/F_вх, причем в сверхзвуковом полёте всегда .

Кроме двух указанных выше требований, к входным устройствам предъявляются еще ряд требований, среди которых отметим:

допустимый (по устойчивости работы компрессора) уровень неравномерности и нестационарности потока на выходе из ВУ;

защищенность ВУ, а, следовательно, и двигателя, от попадания пыли и посторонних предметов;

низкая стоимость, надежность работы и простота обслуживания.