1.1. Входное устройство
Входным устройством авиационного ГТД называют часть двигателя воздушного судна (летательного аппарата), состоящую из воздухозаборника, средств его регулирования и защитных устройств. Входное устройство современного ГТД является одним из его функциональных модулей.
Для воздушных судов гражданской авиации с числом Маха крейсерского полёта Мкр = 0,8…0,9 применяются дозвуковые входные устройства, которые отличаются простотой конструкции и возможностью регулирования их параметров.
Входное устройство предназначено для забора воздуха из окружающей атмосферы, предварительного его сжатия за счёт использования кинетической энергии набегающего потока и подвода воздуха к компрессору с заданной скоростью и с минимальными гидравлическими потерями (рис. 1.2.).
Геометрия входного устройства ГТД определяется на расчётном режиме работы двигателя, соответствующего полёту воздушного судна на эшелоне (высота Нкр и скорость Vкр). Все остальные режимы работы входного устройства, в том числе и при старте воздушного судна (Н = 0, Vп = 0), при наборе высоты, снижении и заходе на посадку - нерасчётные.
Плавные очертания внутренней и наружной поверхностей обечайки входного устройства необходимы для предотвращения срыва воздушного потока (как правило, потребный угол наклона внешней поверхности обечайки к направлению набегающего потока составляет приблизительно 4…5°) и создания равномерного поля скоростей и давлений во входном отверстии воздухозаборника (сечение Вх-Вх). Радиус окружности, описывающей обечайку в её передней части, приближенно находится по формуле
r
= (0,04…0,05)·
.
(1.1)
Размеры отверстия выбираются таким образом, чтобы скорость потока в нём на расчётном режиме составляла 50…70 % от скорости полёта воздушного судна. Это требование обеспечивает большую часть (75…80 %) увеличения давления перед воздухозаборником и позволяет таким образом снизить общие потери. Форма внутреннего канала воздухозаборника выбирается так, чтобы в нём происходило дальнейшее торможение потока (примерно до начала обтекателя). Канал имеет вид диффузора, эквивалентный угол раскрытия которого составляет 2·α = 6…10° во избежание отрыва потока от внутренней поверхности обечайки воздухозаборника.
Диаметр канала входного устройства воздухозаборника в сечении В-В DВ равен диаметру компрессора DК DВ = DК = 0,97 м (см. формулу 1.12).
Диаметр канала входного устройства в сечении Вх-Вх DВх на расчётном режиме полёта определяется по формуле:
,
(1.2)
где
– относительный диаметр воздухозаборника
приМкр
=
0,80…0,85,
.
Выбираем Мкр
= 0,8,
,
и из формулы (1.2) получаем
м.
Длина входного устройства определяется по известному диаметру:
,
(1.3)
где DВ – диаметр входного устройства (компрессора).
м. (1.4)
Рис. 1.2. Схема входного устройства