52.Плоское сопло Лаваля при нерасчетных условиях.

На нерасчетном режиме работы сопла с недорасширением газа давления р_с.расч больше давления на нерасчетной высоте . При этом на срезе сопла устанавливаются расчетные параметры состояния и скорость истечения, а падение давления от р_с.расч до происходит вне сопла и тяга ЖРД равна: .

На нерасчетном режиме с перерасширением газа давление р_с.расч меньше давления на нерасчетной высоте , т.е. .

При этом возможны два случая:

1) при процесс расширения газа в сопле расчетной, а за пределами сопла происходит скачок давления до величины . Величина - отрицательна;

2) при скачок давления проникает внутрь сопла и сопровождается отрывом потока от стенок, а формула для расчета тяги ЖРД – недействительна.

Изобразим эти режимы для сопла Лаваля на следующем рисунке:

Для дозвукового сопла эти режимы имеют вид:

53. Конические сопла Лаваля в нерасчетных условиях. Реактивная сила.

Сопло Лаваля – техническое приспособление, которое служит для ускорения газового потока проходящего по нему до скоростей, превышающих скорость звука. Широко используется на некоторых типах паровых турбин и является важной частью современных ракетных двигателей и сверхзвуковых реактивных авиационных двигателей.

Сопло представляет собой канал, суженный в середине. В простейшем случае такое сопло может состоять из пары усечённых конусов, сопряжённых узкими концами. Эффективные сопла современных ракетных двигателей профилируются на основании специальных газодинамических расчётов

Сопло Лаваля является основным элементом любого реактивного двигателя для создания реактивной тяги — силы, возникающей в результате взаимодействия двигательной установки с истекающей из сопла струёй газа, обладающего кинетической энергией. В основе возникновения реактивной тяги лежит закон сохранения импульса.

Реактивная тяга — сила, возникающая в результате взаимодействия двигательной установки с истекающей из сопла струёй расширяющейся жидкости или газа, обладающих кинетической энергией[1].

В основу возникновения реактивной тяги положен закон сохранения импульса. Реактивная тяга обычно рассматривается как сила реакции отделяющихся частиц. Точкой приложения её считают центр истечения — центр среза сопла двигателя, а направление — противоположное вектору скорости истечения продуктов сгорания (или рабочего тела, в случае не химического двигателя). То есть, реактивная тяга:

приложена непосредственно к корпусу реактивного двигателя;

обеспечивает передвижение реактивного двигателя и связанного с ним объекта в сторону, противоположную направлению реактивной струи

54. Сверхзвуковое сопло с косым срезом

При расчетном режиме истечение из сверхзвукового сопла с косым срезом происходит с небольшими измене­ниями спектра потока. Эти изменения обусловлены влия­нием пограничного слоя на стенке косого среза

При нерасчетном режиме, когда давление среды р_а меньше расчетного (режим 1)> дополнительное расши­рение струи происходит в косом срезе или за его преде­лами. Если угол первой характеристики меньше, угла ко­сого среза ф, то расширение потока происходит за пре­делами косого среза. В этом случае кромки сопла А и Л! создают стационарные волны разрежения.

пересекающиеся не на оси струи, а в области, лежащей ближе к кром-ке А. По этой причине нарушается сим­метричность спектра истечения и струя отклоняется от оси сопла. Волны разрежения отражаются от границы

струи, как волны сжатия (BCD_Xи B\C_XD), пересекаю­щиеся вблизи противоположной границы. В зонах струи 2, примыкающих к границе, давление равно внеш­нему давлению р_а, в зоне 3 (за пересечением волн раз­режения) давление пониженное, а в зоне 4 — повышен­ное, равное давлению в косом срезе сопла р\.

При пересечении несимметрично расположенной си­стемы волн углы отклонения линий тока меняются от

сечения к сечению. Соответственно меняется и средний угол отклонения струи.

Если первая волна разрежения из точки А частично или полностью лежит в пределах косого среза, то харак­тер течения меняется (рис. 6-34,6). Отраженная от стен­ки косого среза (частично или полностью) волна разре­жения приводит к понижению давления, и у кромки А давление оказывается меньшим, чем р_а. В результате в точке А образуется косой скачок уплотнения; система волн изменяется и углы отклонения будут уже другими, по сравнению с первым случаем. В косом скачке ADли­нии тока отклоняются по часовой стрелке, поэтому сред­ний угол отклонения струи несколько увеличивается. Та­кой характер истечения будет иметь место в том случае, когда угол косого среза

<р <arc sin -щ .

Для второй группы режимов (давление среды выше расчетного) на кромках А и А\ возникают косые скачки (рис. 6-34,в), пересекающиеся за косым срезом, если угол Pi скачка из точки А_х меньше угла косого среза ф. Точка пересечения скачков В лежит у верхней границы струи. Поток отклоняется от оси струи, проходя несим­метричную систему скачков и отраженных волн разре­жения, причем поворот потока происходит в противопо­ложном первому случаю направлении. Заметим, что для первой группы режимов (р_а<рi), поворот струи проис­ходит относительно точки А, а при р_а>Р\ (вторая груп­па режимов) струя поворачивается относительно точ­ки А\. Углы отклонения линий тока, а следовательно, и всей струи меняются вдоль потока, так же как и в пер­вом случае, благодаря влиянию отраженных волн.

Если ф<Pi (рис. 6-34,г), то первый косой скачок ле­жит в пределах косого среза. В отраженном скачке НВ_Х давление увеличивается до значения, большего, чем р_а- В результате на участке НА и в области LAKB_{давление повышенное. Из точек А и В_х распространяются волны разрежения AC\D_Xи В_ХВС. В зонах 2 устанавливается давление р_а. В зоне 4 давление равно р_и а в зоне 5 (за пересечением отраженных волн сжатия) давление вновь повышается. Далее процесс повторяется. Легко заме­тить, что средний угол отклонения струи в этом случае может увеличиться. При дальнейшем повышении проти­водавления скачок А\Н будет поворачиваться к сече­нию А_{К, При «некотором значении p_a = P'\kнормальное отражение скачка А\Н становится невозможным, так как скорость за первичным скачком близка к скорости звука. Скачок принимает форму ^-образного скачка