8.2. Сопла для дозвуковых и небольших сверхзвуковых скоростей полета.
Структура потока на режимах работы сопла с недорасширением показана на рис.8.4.
Рис.8.4. Структура потока на режимах работы сопла с перерасширением.
а – ср <кр ; б – кр<ср <4; в – 4<ср <6; г – ср > 6.
=============================================
Л.15
=============================================
Компоновки сопел на летательных аппаратах.
Рис.8.4. Компоновки сопел на ЛА.
а – компоновка с вынесенным соплом; б – компоновка с утопленным соплом.
Работа дозвукового сопла в условиях старта и в полете.
Рис.8.6. Течение за соплом в условиях старта.
рд – донное давление
Рис.8.7. Течение за соплом при Мп<1.
Рис.8.8. Потери эффективной тяги сужающегося сопла в зависимости от числа Маха.
8.3. Сопла для больших сверхзвуковых скоростей полета, эжекторные сопла и реверс тяги.
При больших сверхзвуковых скоростях полета (М>2) в недорасширенной струе, истекающей из дозвукового сопла, сильно возрастают потери. Снизить потери тяги можно при использовании сопла Лавалля.
Рис.8.9. Режимы течения в соплах Лавалля.
I – дозвуковое течение (скр<1/(=1)); II – течение со скачками уплотнения внутри сопла; III – течение с перерасширением и сверхзвуковой скоростью на выходе (рс<рн); IV – расчетный режим (рс=рн); V – течение с недорасширением (рс>рн).
На расчетном режиме потери тяги определяются только потерями на трение и на не параллельность в выходном сечении.
На режиме с недорасширением потери тяги возрастают, так же как и в дозвуковом сопле за счет потерь в скачках уплотнения. Еще большими будут потери тяги на режимах с перерасширением, особенно при проникновении скачков внутрь сопла.
Рис.8.10. Сравнение тяговых характеристик сопел Лавалля с тяговой характеристикой дозвукового сопла.
Рис.8.11. Причина ухудшения тяговых характеристик сопла Лавалля на режимах с перерасширением; точка А – положение скачка уплотнения. Ниже точки – отрицательная разность давлений на стенке сопла.
Рис.8.12. Тяговые характеристики сопел Лавалля с срасч=19, углами конуса сверхзвуковой части =15о, 20о, 40о и профилированной внешней поверхностью кормы.
Поэтому сопла Лавалля в ВРД обычно делают регулируемыми.
Эжекторные сопла.
Эжекторное сопло вследствие увеличения расхода обеспечивает увеличение тяги. На старте и малых дозвуковых режимах потери тяги эжекторных сопел ниже, чем сопел Лавалля, а на сверхзвуковых несколько выше.
Рис.8.13. Схемы эжекторных сопел; а – с дозвуковым внутренним соплом; б – со сверхзвуковым внутренним соплом.
Реверсивные устройства.
Рис. 8.14. Сокращение длины пробега самолета при использовании реверса тяги; сплошная линия Q=29000 H/м2, пунктир – Q=58000 H/м2.
Ррев=Ротр/Р (8.12)
Ротр=Gревсревcos (8.13)
дополнительные потери не должны превышать 1%.
Переход от прямой тяги к реверсу и обратно должен осуществляться монотонно и плавно.
Рис.8.15. Схемы реверсивных устройств; I – решетчатого типа; II - створчатого типа; а – на режиме прямой тяги; б – на режиме реверсирования.
Рис.8.16. Реверсивное устройство двигателя с большой степенью двухконтурности.