2

1.18. Потери из-за рассеивания са

. Потери, связанные с рассеиванием выходной скорости (для конических каналов) (рис. 9.2), где 2α – угол раствора; с_а.ср = с_сφ_рас – средняя осевая составляющая скорости.

Величина коэффициента рассеивания – зависит от угла α и определяется по табл. 1.2.

При увеличении угла α, следовательно, уменьшении φ_рас, снижается с_а.ср (при с_с = const)

При проектировании РС рекомендуется выбирать значения угла α ≤ 25…30^о

Таблица 1.2

α, град	0	5	10	20
φрас	1,0	0,998	0,992	0,97

Для уменьшения этого вида потерь у сопел с большой степенью расширения газа стенки расширяющейся части профилируют по форме свободно расширяющейся струи газа (см. рис. 1.18) с осевым выходом потока.

3. Волновые потери (φ_волн) возникают в сверхзвуковой (расширяющейся) части РС из-за появления скачков уплотнения при неравномерном входе потока.

Для уменьшения волновых потерь переход между дозвуковой и сверхзвуковой частями РС делают плавным (по дуге с большим радиусом) (см. рис. 1.18).

4. Потери, связанные с неравномерностью поля давлений по сечению сопла (φ_р).

5. Тепловые потери, связанные с теплоотдачей через стенки сопла (φ_тепл).

Суммарные внутренние потери сверхзвукового РС φ_с определяются как произведение:

φ_с = φ_тр φ_рас φ_волн φ_р φ_тепл. (1.20)

Потери, связанные с нерасчетностью режима работы РС

Этот вид потерь оценивается при помощи коэффициента нерасчетности режима работы сопла:

, (1.21)

где R_c = М_гс_с + F_с(р_с – р_н) – тяга сопла;

R_с.п = М_гс_с – тяга сопла при полном расширении (расчетный режим).

На расчетном режиме = 1, так как R_c = R_с.п.

Для оценки суммарных потерь (φ_с и ) вводят комплексный критерий – коэффициент тяги сопла:

, (1.22)

где R_с.ид – тяга идеального сопла (полное расширение = 1 и отсутствие внутренних потерь φ_с = 1).

В общем случае

. (1.23)

На расчетном режиме , так как .

Потери, связанные с преодолением внешнего сопротивления ВУ.

Этот вид потерь оценивается с помощью коэффициента внешнего сопротивления ВУ:

, (1.24)

где Х_с – суммарное внешнее сопротивление РС или ВУ в целом.

Наличие внешнего сопротивления ВУ Х_с вызвано взаимодействием внешнего потока, обтекающего ВУ, и струи газов, истекающей из РС, а также аэродинамическим сопротивлением и зависит от числа М полета, полной степени расширения газа в РС и формы наружного контура кормовой части ВУ.

Суммарные потери в ВУ оценивают с помощью коэффициента эффективной тяги РС:

. (1.25)

Характеристики реактивного сопла (хрс)

ХРС – это зависимости коэффициента эффективной тяги сопла от полной степени расширения газа в РС и числа М внешнего потока .

Характеристики РС снимают на стенде при М = 0. В этом случае , так как при М = 0, .

Принимая допущение, что по длине РС – к_г = const, R_г = const, рассмотрим характеристику при условии что:  = 2,5; = 15 (рис. 1.19).

Рис. 1.19. Характеристика сверхзвукового РС

При = 15 = π_с.расп – расчетный режим, .

При > 15 режим недорасширения (р_с < р_н) уменьшается .

При < 15 режим перерасширения (р_с > р_н) уменьшается .

При 15 > – большие потери тяги от перерасширения вызваны уменьшением φ_c (потери в скачке за срезом сопла) и снижением вследствие появления отрицательной тяги ΔR_а на участке перерасширения (см. рис. 1.16, а).

При происходит отрыв ПС (скачок входит внутрь сопла и движется в сторону F_кр). Из-за наличия скачка внутри РС давление за ним возрастает, а затем при движении дозвукового потока по диффузорнуму каналу давление увеличивается до значения р_н на срезе сопла (см. рис. 1.16, б). Это приводит к уменьшению отрицательной тяги ΔR_а на участке перерасширения, темп снижения замедляется (см. рис. 9.3, линия 2) по сравнению с безотрывным перерасширением (см. рис. 1.19, линия 1).

При достижении скачком F_кр, он исчезает и течение в РС становится дозвуковым. Потери от перерасширения становятся равны нулю , и возрастает.

Для поддержания необходимо подстраивать значения к значениям , то есть регулировать степень расширения сверхзвуковой части сопла, измененяя (относительную площадь среза РС), при изменении параметров полета и режимов работы двигателя.