Лекция 2 Силовые установки ла как объекты управления
2.1. Классификация силовых установок ла
Силовая установка летательного аппарата – это комплекс устройств, позволяющий получить силу тяги, необходимую для движения летательного аппарата.
Силовая установка (СУ) состоит из двигателей (одного или нескольких) с их системами управления, запуска, топливопитания, а также входных и выходных устройств (воздухозаборников, реактивных сопел), устройств для реверса тяги и движителей в виде воздушных винтов.
Силовые установки по назначению подразделяются на основные (маршевые) и дополнительные (пусковые, стартовые и вспомогательные). Пусковые СУ служат для запуска основных силовых установок. Стартовые – для разгона летательного аппарата. Вспомогательные – для получения электроэнергии при авариях основных СУ и при стоянке на земле.
Тип силовой установки определяется типом двигателя. Двигатель составляет основу СУ, которая предназначена для создания необходимой для полета ЛА тяги.
Современные СУ ЛА строятся на базе реактивных двигателей. Реактивным называют двигатель, тяга которого представляет собой силу реакции потока продуктов сгорания топлива, получающего ускорение в самом двигателе и вытекающего из него в окружающую среду со скоростью, большей скорости полета.
В зависимости от способа получения и использования окислителя реактивные двигатели подразделяются на два больших класса: ракетные (РД) и воздушно-реактивные (ВРД) двигатели (рис. 2.1).
Рис. 2.1. Разновидности реактивных двигателей
2.1.1. Ракетные двигатели
Ракетные двигатели отличаются тем, что и топливо, и окислитель находятся на борту, в результате чего летательный аппарат способен к полету независимо от окружающей среды, например на больших высотах и в космосе, а также на больших скоростях. В свою очередь, ракетные двигатели подразделяются в зависимости от применяемого топлива на ракетные двигатели твердого топлива (РДТТ) и жидкостные ракетные двигатели (ЖРД).
Твердое топливо позволяет предельно упростить конструкцию, повысить надежность и создает огромные импульсы, однако способно обеспечить лишь кратковременную работу, поэтому РДТТ применяются как стартовые ускорители или в качестве двигателя в различных ракетах и реактивных снарядах.
Жидкие топливо и окислитель обеспечивают длительную работу и допускают регулирование тяги в широких пределах, однако они являются весьма опасными в хранении и эксплуатации. ЖРД используются на баллистических ракетах или в качестве ускорителей.
2.1.2. Воздушно-реактивные двигатели
В качестве окислителя в воздушно-реактивных двигателях используется кислород окружающей атмосферы, а в качестве горючего применяется обычный керосин. Поскольку с увеличением высоты плотность воздуха уменьшается, то снижается количество поступающего в двигатель окислителя, что ограничивает высоту использования ВРД примерно до 30 – 50 км.
Воздушно-реактивные двигатели по способу предварительного сжатия воздуха перед поступлением в камеру сгорания разделяют на компрессорные и бескомпрессорные.
В бескомпрессорных воздушно-реактивных двигателях используется скоростной напор воздушного потока. В компрессорных двигателях воздух, сжимается компрессором. Компрессорным воздушно-реактивным двигателем является турбореактивный двигатель (ТРД). В эту же группу входят турбовинтовые двигатели (ТВД) и двухконтурные турбореактивные двигатели (ТРДД). Конструкция и принцип работы этих двигателей во многом схожи с турбореактивными двигателями. Часто все типы указанных двигателей объединяют под общим названием газотурбинных двигателей (ГТД).