8.5. Назначение выходных устройств и предъявляемые к ним требования

Основным назначением выходных устройств ГТД прямой реакции является преобразование части тепловой энергии (энтальпии) нагретого газа в кинетическую энергию его направленной струи. Таково же назначение и выходных устройств и ТВД или ТВВД. Назначением выходных устройств ТВаД является только отвод горячих газов, выходящих из турбины, в атмосферу. Кроме того, регулируемые выходные устройства могут быть использованы для управления режимами работы турбокомпрессорной части двигателя.

Выходные устройства состоят из ряда элементов. В зависимости от типа силовой установки и конкретных условий её работы ими могут быть: реактивное сопло или диффузорный газоотводящий патрубок, устройство для отклонениея вектора тяги, реверсивное устройство, система шумоглушения и др.

Основным элементом выходного устройства ГТД прямой реакции является реактивное сопло. Именно в нем завершается преобразование части тепловой энергии, подводимой к проходящему через двигатель воздуху, в кинетическую энергию направленного движения газовой струи, создающей при своем истечении реактивную тягу. За счет регулирования площади критического сечения сопла может осуществляться управление режимами работы двигателя, поэтому площадьF_крявляется одним из регулирующих факторов системы управления двигателя.

Основными требованиями, предъявляемыми к выходным устройствам силовых установок летательных аппаратов, являются:

- малые внутренние потери;

- минимальное внешнее сопротивление;

- низкий (допустимый по установленным нормам) уровень шума;

- эффективное реверсирование тяги (без потерь тяги при его выключении) на тех ЛА, где оно необходимо;

- надежность конструкции и простота эксплуатации.

8.6.Схемы, основные параметры и режимы работы дозвуковых выходных устройств

Схемы и основные параметры дозвуковых выходных устройств

Наиболее важным параметром, определяющим режим работы выходного устройства, является располагаемая степень понижения давления газа в реактивном сопле _с.расп, т.е. отношение полного давления газа на входе в соплор₀^*к давлению окружающей средыр_Н(рис, 8.4)

_с.расп=.

Рис. 8.4.Схема дозвукового

выходного устройства

Значение _с.расп и диапазон его изменения зависят от типа двигателя, режима его работы, а также от скорости и высоты полета самолета.

Наиболее низкие значения _с.расп имеют двигатели непрямой реакции: турбовальные, турбовинтовые и турбовинтовентиляторные. В них значения _с.расп являются, как правило, докритическими.

Поэтому в качестве выходных устройств этих двигателей применяются сужающиеся сопла (рис. 8.5), либо газоотводящие каналы диффузорного типа, которые иногда называют выходными патрубками (рис. 8.6).

Двухконтурные двигатели для дозвуковых самолетов имеют несколько большие значения _с.расп. Для сопел наружного контура они на взлете составляют 1,4…1,8, а в полете приН=11км – не превышают 2,2…2,8. Для внутреннего контура этих ТРДД_с.распявляются еще более низкими. Для этих двигателей применяются также нерегулируемые сужающиеся сопла (рис. 8.7), отличающиеся простотой конструкции и малой массой.

Рис. 8.5. Схема турбовинтового авиационного двигателя (ТВД) Рис. 8.6. Схема турбовального авиационного двигателя (ТВаД)

Действительной степенью понижения давления газа в сопленазывается отношение полного давления газа на входе в соплор₀^* к его статическому давлению в выходном сечении соплар₂, т.е.

.

Степень понижения давления газа, при которой газ разгоняется до скорости, равной скорости звука, называется критической

Рис. 8.7.Схема двухконтурного

двигателя с раздельными контурами

, где .

Критическая степень понижения давления для идеального газа зависит только от показателя адиабаты k

(табл. 8.1) и для продуктов сгорания керосина в воздухе (ck= 1,25…1,33) равна 1,80…1,85.

Таблица8.1

Значнияk	1,25	1,33	1,4	1,67
Значения πкр	1,802	1,851	1,893	2,055