книги из ГПНТБ / Динамика полета и конструкция крылатых летательных аппаратов

Удельная тяга, так же как и сама тяга, зависит от высоты и составляет в среднем руд = 200-:--300 кг тяги/кг топлива в сек. На фиг. 1.11 приведены зависимости удельной тяги и тяги ЖРД. от высоты полета, рассчитанные для конкретного ЖРД.

Тяга и удельная тяга Ж РД от скорости движения не зависят, ибо тепловые процессы, происходящие в камере сгорания и опре­ деляющие эти величины, не связаны со скоростью полета.

Скорость истечения газов, от которой зависит величина тяги, оп­ ределяется составом горючего и окислителя (таблица 1.2).

Применение Ж РД в качестве силовой установки на КЛА позво­ ляет получить большую тягу при относительно небольшом весе и размерах конструкции. Кроме того, работа Ж РД не зависит от свойств окружающей атмосферы и, следовательно, обеспечивает по­ лет КЛА на любых высотах, на которых двигатели ТРД, ТВРД или ПРД не работают.

У существующих ЖРД расход топлива очень высокий, что яв­ ляется основным недостатком этих двигателей.

б) П р я м о т о ч н ы й в о з д у ш н о - р е а к т и в н ы й д в и г а ­ тель. Прямоточный воздушно-реактивный двпатель (ПВРД) отно­ сится к числу наиболее простейших по конструкции силовых уста­ новок (фиг. 1.12).

190

Устойчивая работа ПВРД возможна только при наличии доста­ точного скоростного напора, так как рабочее давление в камере сго­ рания обеспечивается за счет торможения потока воздуха в диффу­ зоре.

Направление полета Форсунки

Для определения тяги прямоточного ВРД применим теорему Эй­ лера, согласно которой изменение секундного количества движения потока воздуха, протекающего через двигатель (фиг. 1.13), равно тяге двигателя с обратным знаком, т. е.

V — скорость потока воздуха в бесконечности, равная по величине скорости движения КЛА,

191

—скорость отбрасываемых частиц воздуха относительно корпуса двигателя,

W 2 — скорость входящих частиц воздуха относительно дви­ гателя.

Спроектируя это векторное выражение на направление оси двигателя, получим

Р о

дета.

Важными характеристиками ПВРД, определяющими эконо­ мичность его работы, являются удельная тяга и удельный рас­ ход топлива.

192

Удельная тяга равна отношению тяги к секундному расходу массы воздуха через двигатель, т. е.

Удельный расход топлива равен отношению часового расхо­ да топлива к тяге двигателя:

кг топлива в час " кг тяги

Удельная тяга и удельный расход топлива ПВРД до высо­ ты 11 км при M =const уменьшаются, что обусловлено прежде всего падением температуры наружного воздуха, на высотах

более 11 км — остаются практически постоянными. На фиг. 1.14 и 1.15 приведены графики, характеризующие изменение удель­

Принципиальная схема ТРД показана на фиг. 1.16:

ТРД, так же как и ПВРД, может работать только при наличии атмосферы, содержащей кислород, т,ак как в качестве окислители здесь используется кислород воздуха.

zРеактивное сопло

-Подача топлива

Фиг. 1.16

Конструкция ТРД значительно сложнее конструкции ПВРД й ЖРД, но обладает лучшими экономическими показателями на до­ звуковых и околозвуковых скоростях полета.

Тяга и удельные параметры ТРД определяются по тем же фор­ мулам, что и соответствующие параметры прямоточного воздушнореактивного двигателя, т. е.

194

Максимальная тяпа ТРД получается При максимально допусти­ мых оборотах турбины и температуре газов перед турбиной.

Скоростные характеристики ТРД, т. е. зависимости тяги, удель­ ной тяги и удельного расхода топлива (или же отношение этих ве­ личии к соответствующим значениям при нулевой скорос+и), приве­ дены на фиг. 1.17.

Высотные характеристики ТРД, т. е. зависимости тяги и удель­

М = const до высоты' 11 км падает из-эа уменьшения температуры наружного воздуха, затем остается практически постоянным.

При расчете летио1технических данных КЛА важное значение имеют дроссельныё характеристики, представляющие зависимость

105

Изучение движения КЛА, как известно, осуществляется на базе решения дифференциальных уравнений движения. При этом важное ■значение имеет удачный выбор кинематических параметров, определяющнх положение КЛА в пространстве. От правильного выбора этих параметров с учетом потребностей конкретной поставленной за­ дачи. а также от выбора соответствующей системы отсчета, на оои которых проектируются уравнения движения, можно выиграть в простоте уравнений, облегчая, таким образом, изучение вопроса.

Желая удовлетворить практические потребности решения раз­ личных задач, ниже составлены дифференциальные уравнения дви­ жения КЛА в земной сферической системе координат, в системе ко­ ординат, связанной с объектом, и в так называемой полусвязанной

витием и освоением ракетной техники и увеличением дальности по­ лета различных летательных аппаратов назрела необходимость в изучении движения этих объектов с учетом кривизны и угловой ско­ рости вращения Земли.

196

Прямоугольные оси координат OS, О-ц и ОС (фиг. 1.20) с на­ чалом в центре ^тяжести служат для определения положения КЛА при его вращении вокруг центра тяжести. Ось Oil прове­

дена по касательной к меридиану места, ось Оу направлена по вертикали и ось ОС —по касательной к параллели данного места.

Положение связанной системы отсчета относительно С^С опре­ деляется тремя углами Эйлера: — курсовым углом, отсчиты­ ваемым от плоскости меридиана до проекции связанной оси О хг на горизонтальную плоскость; &— углом тангажа, отсчитываемым от связанной оси О ху до плоскости горизонта данной местности и углом крена ?, равным углу между связанной осью Оуг и вер­ тикальной плрскостью, проходящей через продольную ось О хг

КЛА (фиг. 1.21).

197

Для определения проекций относительной скорости и ускоре­

где у — ускорение центра масс КЛА относительно Земли, проек­

Je и Je— соответственно кориолисова и переносная силы инерции. Сила веса, входящая в это уравнение, должна быть опреде­

лена без учета влияния переносной силы инерции, т. е.

198

4- riy (sin ф sin т — co's ysin &cos <b) + nZl (cos f sin ф -}-

+ sinYsin&cos<{')]

r — (p2r — (X + 2)3rcos2<p ==g* [/i^sin.d +

,(1.19)

+ tly^COS &COS X — COS &sin ч ~

Ir cos cp + 2 (>. -f- 2 ) (r cos cp — <prsin <p) =

= g* [— sin 4*cos &+ riyx(cos tb sin y + cos y sin &sin 4»)

,+ nZ] (cos <]>.eosY— sin ysin &sin <!>)]

где g* = 9,832 м/сек2 — ускорение силы тяжести на полюсе.

1 9 9