ВОЕННО-ВОЗДУШНАЯ АКАДЕМИЯ

имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина

кафедра АВИАЦИОННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ (№ 34)

(полное наименование кафедры)

УТВЕРЖДАЮ

Начальник кафедры № 34

полковник М. Немичев

« » 2010 г.

дисциплина:

Теория авиационных двигателей

(полное наименование дисциплины)

СПЕЦИАЛЬНОСТЬ Эксплуатация самолетов, вертолетов и авиационных двигателей.

КАФЕДРАЛЬНЫЙ ТЕКСТ ЛЕКЦИИ

Раздел 1. Параметры и характеристики элементов

авиационных силовых установок

Лекция № 23

Выходные устройства авиационных силовых установок

Обсуждено на заседании ПМК

«____»_______________2010 г.

протокол № ___

г. Москва

Учебные и воспитательные цели:

1. Ознакомиться с характеристиками нерегулируемых сверхзвуковых выходных устройств.

2. Изучить задачи и способы регулирования сверхзвуковых выходных устройств.

3. Получить представление об особенностях работы выходных устройств вертолетов.

Время: 2 часа

План лекции:

Тема №12. Выходные устройства авиационных силовых установок (продолжение).
4	Характеристики нерегулируемых сверхзвуковых выходных устройств	20 мин.
5	Задачи и способы регулирования сверхзвуковых выходных устройств	25 мин.
6	Особенности выходных устройств турбовальных ГТД вертолетов	30 мин.

УЧЕБНО-МАТЕРИАЛЬНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ:

Литература:

1. Теория авиационных двигателей. Часть 1. Под ред. Ю.Н. Нечаева. М.: ВВИА им. Н.Е. Жуковского, 2006., стр. 332-340, 356-357.

4. Характеристики нерегулируемых сверхзвуковых выходных устройств

Характеристикой выходного устройства называется зависимость коэффициента эффективной тяги (или ) от _с.расп и числа М полёта:

=(_с.расп; M_н). (11.6)

Характеристики выходных устройств определяют либо расчетными методами, либо, как указывалось, путем продувок их уменьшенных по размерам геометрически подобных с натурой моделей (или – компоновок этих моделей с прилегающими элементами планера) в аэродинамических трубах.

Рассмотрим в качестве примера характеристики сопла Лаваля с _с = const и _кр = const в двух характерных случаях – при M_н=0 и при наличии внешнего обтекания.

Рис.11.8. Характеристики нерегулируемого сверхзвукового сопла при M_н=0

Характеристика такого сопла при отсутствии внешнего обтекания представлена на рис. 11.8, – кривая 1. Буквой «p» здесь отмечена расчетная точка, в которой _с = _с.расп. На этом режиме р_с = р_Н и =_с Потери на нерасчетность течения в этой точке отсутствуют. Вправо от точки «p» величина уменьшается из-за возникновения потерь от недорасширения, так как здесь _с=const, а давление на срезе сопла становится большим атмосферного. Влево от точки «p» в определенном диапазоне изменения _с.р величина _с также остается постоянной, а давление на срезе сопла становится меньшим р_Н. Возникают потери от перерасширения. Коэффициент _с на автомодельных режимах работы сопла, где _с=const, остается неизменным.

При значительном снижении _с.расп по сравнению с _с в сопле внутреннего расширения наступает отрывной режим течения. Мостообразный скачок уплотнения, который на режимах перерасширения находился за пределами сопла, проникает внутрь сопла. Из-под основания этого скачка возникает отрыв потока. По мере дальнейшего уменьшения _с.р область отрыва расширяется, а точка отрыва потока приближается к критическому сечению сопла. Это приводит к некоторому снижению потерь от перерасширения (атмосферное давление проникает внутрь сопла) и к возрастанию коэффициента по сравнению с его значениями при безотрывном течении газа, показанными на рис. 11.8 штриховой линией О-а. Для сравнения на рис. 11.8 штриховой линией 2 показана также характеристика плоского нерегулируемого сверхзвукового сопла с внешним расширением (с косым срезом), имеющего одинаковое с соплом Лаваля расчетное значение _с. Если сопло Лаваля является осесимметричным, а сопло с косым срезом – плоским, то при _{с.расп =} _с.расч )_р у плоского сопла внутренние потери могут быть более высокими, чем у осесимметричного (точка «p» на рис.11.8). Но на режимах перерасширения падение коэффициента тяги у этого сопла является менее значительным вследствие того, что при снижении _с.расп уменьшаются как площадь F_c.ж по жидкой линии тока, так и _с.

Характеристика нерегулируемого сопла Лаваля в условиях сверхзвукового внешнего обтекания при некотором M_н=const показана на рис. 11.9. Штриховой линией изображена зависимость от _с.расп, а сплошной - =– от _с.расп. Показан также характер изменения величин _кор и от _с.расп.

На режиме перерасширения, как видно из рис. 11.9, в области безотрывного течения величина Х_кор при M_н=const не изменяется. Это объясняется тем, что на этих режимах распределение давлений на поверхности кормы не зависит от изменения _с.р, так как струя за соплом имеет сужающуюся форму и не оказывает влияния на внешнее сверхзвуковое обтекание кормы. На режимах недорасширения абсолютная величина кормового сопротивления Х_кор уменьшается. На этих режимах струя непосредственно за срезом сопла имеет расширяющуюся (выпуклую) форму и вызывает поворот сверхзвукового потока, стекающего с кормы, в сторону от оси сопла. Возникает кормовой скачок уплотнения, который по мере увеличения выпуклости струи на выходе из сопла (при возрастании _с.р) перемещается над поверхностью кормы вверх по потоку. Давление за скачком повышается, и по этой причине Х_кор снижается. Величина =Х_кор/Р_с.ид все время уменьшается с ростом _с.р вследствие увеличения _с.ид, но вначале медленнее (при постоянстве Х_кор), а затем быстрее (при снижении Х_кор). Разность и дает зависимость от _с.р. Как видно, максимум при M_н1,0 смещается на более высокие значения _с.р по сравнению с расчетными.