3. Выходные устройства. Реверс и шумоглушение.
Для получения требуемой небольшой длины пробега самолета при посадке часто необходимо использовать тормозное устройство. Наиболее эффективное торможение достигается реверсом тяги, т. е. изменением направления вектора тяги на обратное. Для этого в случае применения воздушного винта его лопасти поворачиваются в положение реверса, а в ТРД и ТРДД в их выходных системах устанавливаются специальные реверсирующие устройства, позволяющие поворачивать выходящую струю газа на 90°-180° относительно нормального направления.
Выходное реверсивное устройство должно как можно больше изменять направление действия тяги в обратную сторону и быстро (за 1-2с) переключаться из обычного положения в реверсивное, не влияя на режим рабочего процесса двигателя. Вместе с тем реверсивное устройство должно быть легким, надежным и не ухудшать характеристики двигателя, а повернутая струя газа не должна перегревать детали конструкции самолета. В многодвигательных самолетах обратная тяга всех двигателей должна быть одинаковой во избежание разворота самолета на посадочной полосе.
Качество реверсивных устройств как средств торможения самолета характеризуется так называемой эффективностью реверсирования, которая представляет собой отношение получаемой с их помощью обратной тяги к прямой тяге двигателя. Коэффициент реверсирования может достигать 0,6-0,7.
Наиболее употребительны механические реверсивные устройства, которые могут располагаться до выходного сечения сопла и после него.
На рис. 5.9, А показана схема реверсивного устройства, расположенного за соплом. Оно состоит из двух поворотных цилиндрических створок 2, оси 3 вращения которых расположены на кронштейне 4, который может перемещаться в осевом направлении. В нерабочем положении обе створки образуют наружный кожух и не влияют на нормальную работу сопла. При реверсировании кронштейн 4 выдвигается и створки поворачиваются приводным механизмом, перекрывая выходящую струю газов на некотором расстоянии от выходного сечения сопла. В результате струя поворачивается на угол α.
Рис. 5.9. Схемы реверсивных устройств:
А – реверсивное устройство расположено за выпускным соплом; Б - реверсивное устройство расположено до выпускного сопла;
а - нерабочее положение; б - реверс; 1 – выпускное сопло; 2 - створки; 3 - ось поворота створок; 4 - кронштейн; 5 - отклоняющая решетка
Если α = 90°, то газ вытекает перпендикулярно оси двигателя и устройство только «устраняет» тягу (осевая составляющая равна нулю). В таком случае устройство часто называют спойлером.
Если α > 90°, то получается обратная тяга. Коэффициент реверсирования подобного устройства может достигать 0,4. В конструктивном отношении реверсивное устройство по этой схеме достаточно просто, и его детали в нерабочем положении не обдуваются горячим газом, что способствует получению высокой надежности конструкции.
На рис. 5.9, Б показана схема реверсивного устройства, расположенного перед выходным соплом. Оно включает две реверсирующие решетки 5 и две цилиндрические створки 2. В нерабочем положении створки закрывают реверсирующие решетки и образуют часть поверхности цилиндрического канала для прохода газов к соплу 1. При реверсировании створки поворачиваются и перекрывают поток газа, одновременно они открывают реверсирующие решетки, которые отклоняют поток назад. Конструкция такого реверса сложнее, чем предыдущего, но позволяет получить больший коэффициент реверсирования (до 0,6). Поскольку все устройство расположено перед выходным соплом, то требуется тщательная герметизация тракта для устранения утечек газа на основных режимах работы. Кроме того, детали реверса непрерывно сильно нагреваются и испытывают вибрации от действия газовой струи, что обусловливает дополнительные требования к конструкции реверса такого типа для обеспечения его надежности.
Работающий двигатель является источником сильного шума, оказывающего вредное воздействие на человека и элементы конструкции самолета (акустическое разрушение деталей). Различают внутренний шум двигателя, создаваемый компрессором, турбиной и другими элементами двигателя при течении в них газа, и внешний шум, образующийся при течении струи газа за соплом в результате интенсивного поверхностного смешения струи газа с внешним воздухом. В ТРД и ТРДФ наиболее мощным источником шума является вытекающая струя газа. При этом возбуждаемый ею шум тем сильней, чем выше скорость истечения газа из сопла и чем больше поверхность струи в зоне высоких скоростей. Таким образом, шум увеличивается при повышении расхода газа и росте удельной тяги. Понижение скорости истечения газа из сопла является наиболее эффективным способом снижения шума струи. Поэтому ТРДД, в которых скорость истечения газа значительно ниже, создают существенно меньший шум по сравнению с ТРД той же тяги.
Билет 11