Файл: Аксентьев С.Т. Сопла ракетных двигателей учеб. пособие.pdf

Как видно из (рис. 1.6), поток дважды пересекает волны разрежения. При ьъои если после первого пересечения давление в зонах (2) ерах лвается с атмосферный, то после второго п сечения в зоне (3) устанавливается давление ниже атмосферног

ипоток разгоняется. Затем он вновь поворачивается на угол

§' по направлению к оси сопла.

Волны раврекения , достигнув

границы струи, - отражаются от нее в виде волн сжатия

иВД', СД . Проходя через них, поток снова тормозится, i дав­ ление в нем^гоны( 4 ) ] опять сравнивается о атмосферным. После вторичного прохождения волн сжатия поток ещё больше тормози

идавление в зоне (5) теперь уже енова превышает давление окружающей среды,и т.д.

Каждый раз,проходя волны разрежения или сжатия,поток р ходует запас энергии«который он имел на выходе из сопла.По му чем дальше от среза сопла, тем интенсивность волн разре ния и сжатия уменьшается, пока они совсем не исчезнут и по не рассеется в окружающем пространстве.

Очевидно, что для течения 1рсУ~рн условие максимума в уравнении (1.22? не выполняется, поэтому и тяга двигателя оказывается меньше расчетной.

- 24 -

После выхода ив сопла газовая.струя под действием внеш

него взбыточного давления сужается, поворачиваясь на угол 5

по направлению к оси сопла. При этом давление в струе увели

вается от значения рс в сбласти(1) до р н в областях ( 2 ) . Так как вытекающий из сопла газовый поток сверхзвуковой, то как известно из курса аэродинамики, увеличение давления в н может осуществляться только в системе окачков уплотнения?

на оси сопла в точке Е

В точке пересечения возникает новая пара скачков ЕВ л

' , которые замыкаются на внешней границе струи в наибол увком её сечении. Интенсивность рассмотренных скачков зависит

Пройдя черев скачки ЕВ и Е В ' , газовый поток еще

больше затормозится,м в зонв(з)устаногится давление, превышаю­ щее давление окружающей среды. В точках пересечения скачков

через указанные волны разрежения,поток снова вачинаег расши­ ряться, а давление в зонах (4) вновь устанавливается ниже атмосферного. Закяи образом, и в этом случае мы наблюдаем ря чередующихся сужений и расширений поперечных размеров струя, интенсивность которых в,результате рассеяния энергии потока уменьшается, пока,наконец, скачки не исчезнут оовсем.

некоторого предельного значения 5^<^^у(при данном значен

М с) стремится войти внутрь сопла.

Рио. 1.8»

С падением давления в камере скачок EjEj все глуб

ходит в сопло, npiL атом интенсивность его ослабляется. Приб зившись к критическому сечению сопла, скачок Ej исчезае в сопле устанавливается течение, аналогичное течению в про стом сужающемся vсопле.

~26 -

Вобщем случае местоположение поверхности скачка £ y £ V

определяется величиной

Необходимо отметить ,что режимы, при которых скачок вход в сопло» встречаются в двигателях довольно редко. Обычно газ расииряется до выходного сечения сопла и вытекает со сверх­ звуковой серостью в окружающее пространство.

В реальных соплах при входе окачка внутрь сопла происх дит отрыв пограничного слоя от стенок сопла,и вся картина е более усложняется.

Более подробно этот вопрос будег рассмотрен в следующей главе.

- 27 -

ГЛАВА И

ТЕЧЕНИЕ ГАЗА В РЕАЛЬНОМ СОПЛЕ

§ 2.1. Подери энергии газового потока i сопле ракетного двигателя

По теории одномерного изоэнтропийного течения идеального газа в первой главе были получены все основные уравнения, характеризующие поток, движущийся по соплу<

Однако использование этих уравнений для практических расчетов не пригодно, так как приводит к значительный погреш стям в определении основных параметров и размеров проектиру го сопла.

Появление погрешностей в расчетах объясняется тем, что реальных соплах всегда существуют потери анергии газового тока, которые необходимо учитывать.

Все потери, имеющие место в соплах ракетных двигателе по их физической природе можно условно разделить на две гории:

-внутренние потери, возникающие во внутреннем канале

сопла;

-внешние потери, связанные с нерасчетностью режима ра боты сопла.

Внутренние потери характеризуют степень совершенства процессов и качество изготовления сопла.

Внешние потери связаны с нерасчетностью режима работа сопла к не зависят от качества протекания газодинамических процессов и совершенства конструкции сопла. Они имеют совер­ шенно иную природу.

2 3 -

Поэтому оба гида потерь следует рассматривать независи друг от друга.

К внутренним потерям энергии газового потока в реаль соплах пакетных двигателей следует отнести:

Перечисленные выне внутренние потери в сопле приводят

к снижению средней скорости газа на выходе из сопла Wc

сравнению с истечением из идеального сопла Vue„j. • Пр* зтом та

же снижается и величина полного давления газа на выходе и

сопла р с * по сравненив с идеальным соплом Р*цд • В конеч­ ном счете появление внутренних потерь приводит к уменьшени по сравнению с тягой такого же идеального

Суммарные потери в сопле Ус обычно оцениваютоя прои

Дадим качественную оценку каждому из перачисленных в

дов потерь.