ДВИГАТЕЛЬНЫЕ УСТАНОВКИ С ВОЗДУШНО-РЕАКТИВНЫМИ ДВИГАТЕЛЯМИ

Лекция 7
1. Прямоточные воздушно-реактивные двигатели.
2. Ракетно-прямоточные двигатели.
3. Турбореактивные двигатели.
4. Пульсирующий ВРД.

1. Прямоточные воздушно-реактивные двигатели.

2. Ракетно-прямоточные двигатели.

3. Турбореактивные двигатели.

4. Пульсирующий ВРД.

1. Прямоточные воздушно-реактивные двигатели.

Реактивная тяга прямоточных воздушно-реактивных двигателей (ПВРД) создается вследствие возрастания количества движения воздуха, протекаю¬щего через канал двигателя, в результате сгорания в кислороде воздуха горю¬чего и выделения тепла.
ПВРД имеет входной диффузор, камеру сгорания с форсунками и сопло (рис. 1). Набегающий поток воздуха попадает в диффузор 1, где его скорость падает, а давление, плотность и температура возрастают. Так, например, при скорости полета, в 3 раза превышающей скорость звука (М=3), давление в конце диффузора может повыситься в 25 раз. Поджатый в диффузоре воздух поступает в камеру сгорания 4 и смешивается с горючим, впрыскиваемым че¬рез форсунки 2. Образовавшаяся смесь поджигается и сгорает, а продукты сгорания вытекают через сопло 5 со скоростью, большей, чем скорость набе¬гающего потока. В начале камеры сгорания обычно устанавливается стабили¬затор пламени 3, турбулизирующий поток и образующий затененные (застой¬ные) зоны, в которые поступает топливно-воздушная смесь. Здесь она поджи¬гается с помощью внешнего источника воспламенения. Источник воспламене¬ния требуется только для запуска двигателя, а в процессе установившейся ра¬боты двигателя горение топлива поддерживается автоматически.

Рис. 1. Принципиальные схемы ПВРД:
а – дозвукового; б – сверхзвукового; 1 – диффузор; 2 – форсунки; 3 – ста-билизатор; 4 – камера сгорания; 5 – сопло; 6 – форкамера; 7 – конус диффузо-ра.

ПВРД может создавать реактивную тягу только тогда, когда скоростной напор достаточен для образования повышенного давления в диффузоре (под¬пора). При малых скоростях полета степень сжатия воздуха, получаемая за счет использования скоростного напора, оказывается незначительной, вслед¬ствие чего ПВРД имеет низкий КПД и не создает достаточной тяги.
ПВРД, предназначенный для сверхзвуковых скоростей полета, отличается от дозвукового ПВРД формой входного диффузора и реактивного сопла.
Дозвуковой диффузор (рис. 1) представляет собой расширяющуюся трубу с закругленной передней кромкой. Сечение входа диффузора всегда меньше сечения камеры сгорания (S1При небольших сверхзвуковых скоростях полета (1 При больших сверхзвуковых скоростях полета для уменьшения потерь при торможении потока мощный прямой скачок на входе заменяется системой слабых косых скачков, что позволяет перевести сверхзвуковой поток в дозву¬ковой с меньшими потерями энергии. Для образования косых скачков уплот¬нения в диффузоре устанавливается заостренное центральное тело (рис. 1).
ПВРД с постоянной геометрией диффузора и сопла имеют оптимальные характеристики только при каком-то одном режиме полета. Поэтому при из¬менении скорости полета и давления потока целесообразно регулировать про¬ходные сечения диффузора и сопла двигателя и изменять расход воздуха. Это обеспечивает лучшие условия работы двигателя на различных режимах по¬лета.
Таким образом, для каждой скорости полета можно подобрать такие диф¬фузор и сопло, при которых получаются наименьшие потери давления, а удельная тяга достигает наибольшего значения. Применение регулируемых ПВРД позволяет получить характеристики, существенно меньше зависящие от изменения скорости полета. Однако это вызывает значительное утяжеление и усложнение конструкции двигателя. Поэтому для летательных аппаратов с от¬носительно небольшой дальностью полета более целесообразно применять нерегулируемые ПРВД.
На рис. 2 приведены схемы размещения ПВРД и воздухозаборников на ЛА. Наибольшее применение на ЛА получили лобовые воздухозаборники (рис. 2.в), кольцевые (рис. 2.д) и боковые (секторные) (рис. 2.г,е,ж). ПВРД, установленные на пилонах (рис. 2.а,б), могут использоваться в качестве ДУ одной из ступеней ЛА и после отработки двигателя сбрасываются с целью уменьшения лобового сопротивления ЛА.
В компоновках, представленных на рис. 2.в,г,д,е,ж двигатель является частью корпуса ЛА. Как правило, камера сгорания располагается в кормовой части корпуса, а воздухозаборники могут размещаться по-разному, в зависимости от назначения ЛА и формы траектории полета.
Тяга ПВРД определяется полным изменением количества движения проходящего через двигатель рабочего тела. Но так как массовый расход воздуха обычно в 15-20 раз превышает расход горючего, то тягу ПВРД можно приближенно считать пропорциональной скоростному напору захватываемого потока воздуха…………

Скачать полную версию работы

СКАЧАТЬ работу l-raketostroenie/lekcii_raketostroenie_07.rar