Файл: Михайлов, В. И. Термодинамика и силовые установки летательных аппаратов учеб. пособие.pdf

ское изменение расхода воздуха через диффузор. В результате пульсации воздушного потока возникает тряска двигателя и со­ здается угроза остановки двигателя.

На расчетном значении числа Моі полета (рис. 1.5) при сверх­ критическом режиме общая схема работы диффузора соответст­ вует рис. 1.3, а. При уменьшении числа Мо полета до значения

так как снижается плотность воздуха в связи с падением степени повышения давления. Темп уменьшения пропускной способности

Рис. 1.5. Скоростная харак­ теристика диффузора.

Если число Мо полета увеличивается по сравнению с расчет­ ным Мои угол наклона скачков уменьшается, они входят в канал

(ср = 1,0), а потери давления на скачках уплотнения возрастают (снижается авх)- При неизменном расходе-воздуха через двига­ тель повышение числа Мо обусловливает увеличение противодав­ ления на выходе из диффузора, уменьшение, а затем и ликвида­ цию сверхзвуковой зоны за горлом. При некотором значении М04 в докритическом режиме появившаяся выбитая головная волна удаляется от входа в диффузор и возникает помпаж. На взлете и на дозвуковых скоростях полета (Мо<1) пропускная способ­ ность диффузора становится низкой. Это. объясняется двумя, причинами: во-первых, на взлете, когда степень повышения давления и плотность воздуха незначительны, площадь горла

9

диффузора становится недостаточной для пропуска требуемого количества воздуха; во-вторых, при обтекании острых передних кромок канала диффузора происходит срыв воздушного потока, образуется вихревая зона, которая снижает площадь сечения струи.

§ 4. Регулирование сверхзвукового диффузора

Регулирование сверхзвукового диффузора преследует цель получить устойчивую работу диффузора с высоким значением авх и меньшим значением Авх при равенстве расхода воздуха через диффузор и двигатель на различных режимах полета и работы двигателя.

Системы автоматического регулирования сверхзвуковых диф­ фузоров обеспечивают

1) сохранение положения внешних косых скачков, отвечаю­ щее расчетному режиму при изменении числа М0 полета, напри­ мер при помощи продольного смещения центрального тела;

2) изменение площади горла диффузора при изменении числа М0 полета за счет смещения центрального тела или изменения положения гибких панелей в диффузорах с несимметричными клиньями;

3) перепуск воздуха из-за горла диффузора в окружающую среду для предотвращения помпажа путем открытия створок или клапанов, установленных в корпусе канала диффузора;

4) на взлете и при дозвуковых скоростях полета увеличение проходного сечения горла и входной части канала диффузбра, например путем смещения центрального тела'по потоку, а также дополнительного впуска воздуха из окружающей среды, минуя горло диффузора.

Система управления диффузором может быть выполнена по различным схемам. Особенность схемы управления зависит от ха­ рактеристики диффузора и наличия регулирующих органов. Вхо­ дящие в систему управления регуляторы выполняются как по разомкнутой схеме (автоматы), так и по замкнутой. Режим ра­ боты и основные показатели диффузора (ср, <твх, Х вх) зависят от числа оборотов двигателя п и условий полета (высота и ско­ рость полета). Поэтому сигналы, характеризующие число оборо­ тов п двигателя и условия полета (ро, Т0, с0), могут быть исполь­ зованы для управления регулирующими органами диффузорапри помощи разомкнутых регуляторов: регулятора 1 — положе­ ния центрального тела и регулятора 2 — перепуска воздуха (рис. 1.6, а). Режим работы диффузора достаточно полно опреде­ ляется числом М потока в определенном сечении диффузора или положением прямого замыкающего скачка уплотнения в диффу­ зоре, или комплексомдавлений, существующих в канале диффу­ зора и в набегающем потоке. В связи с этим отмеченные показа-

10

тели могут быть использованы в системе управления регулирую­ щими органами при помощи замкнутых регуляторов.

Рис. 1.6. Возможные схемы управления сверхзвуковым диффузо­ ром с центральным телом при помощи разомкнутых а и замкну­ тых б регуляторов.

тором 1 по сигналам настройки 3 и положения замыкающей ко­ сого скачка уплотнения у кромки диффузора (фиксируется при

11

помощи напорной трубки), а створками перепуска воздуха уп­ равляет регулятор 2 по сигналу, определяющему положение за­ мыкающего скачка уплотнения (положение скачка фиксируется по величине давления до и^после скачка уплотнения).

В диффузоре с выдвинутым вперед'клином (рис. 1.7) регу­ лирующими органами являются гибкая панель а, обеспечиваю­ щая изменение площади горла диффузора; подвижная передняя панель б и створки в перепуска воздуха. В системе управления диффузором имеются три регулятора: регулятор 1 площади горла диффузора, регулятор 2 положения подвижной передней панели б и регулятор 3 створок перепуска воздуха. Регуляторы 1 я 2 работают по разомкнутой схеме по сигналам, характери­ зующим условия полета (ро, Т0, с0), регулятор 3 работает по зам­ кнутой схеме, а управляющими сигналами являются статическое давление рі на выходе из диффузора (перед компрессором) и статическое давление р за прямым замыкающим скачком уплот­ нения за горлом диффузора.

Глава II

КОМПРЕССОР

§ 1. Устройство и принцип действия осевого компрессора

Компрессор в турбореактивном двигателе служит для сжатия воздуха, поступившего в двигатель. В настоящее время широко используются осевые компрессоры. Осевой компрессор (рис. 2.1) состоит из статора А, на котором закреплены лопатки направ­

закрутка воздуха: воздух перемещается не только вдоль оси ком­ прессора, но и в окружном направлении. Закрутка воздуха ха­ рактеризуется величиной окружной составляющей сіи скорости сі, вторая составляющая скорости сі — осевая ща (рис. 2 .2). За­ крутка воздуха может происходить как в направлении враще­ ния, так и против вращения рабочего колеса. Предварительная закрутка воздуха позволяет при данной относительной скорости Wi воздуха на входе в рабочее колесо (величина гец представля­ ется геометрической разностью абсолютной скорости щ и окружной

12

скорости и рабочего колеса) иметь более высокую окружную скорость и (в допустимом пределе), в связи с чем увеличивается степень повышения давления в ступени. Из направляющего ап­ парата воздух поступает в первую и последующие ступени ком­ прессора. Ступень компрессора состоит из одного ряда лопаток, установленных на рабочем колесе {РК), и следующего за ним ряда лопаток спрямляющего аппарата (СА). При вращении ра­ бочего колеса лопатки воздействуют на протекающий воздух, вызывая при адиабатическом процессе увеличение потенциальной и кинетической энергии потока в соответствии с первым законом термодинамики

тура) и увеличение кинетической энергии абсолютного движения воздуха (абсолютная скорость воздуха на выходе из колеса с2 больше абсолютной скорости щ).

Воздух входит на рабочее колесо с относительной скоро­ стью Wi. На расчетном режиме вектор относительной скорости Доі совпадаете направлением передней кромки лопатки рабочего колеса. В дозвуковой ступени относительная скорость wі меньше скорости звука аі. В межлопаточном канале рабочего колеса про­ исходит поворот потока: площадь сечения струйки воздуха на выходе из рабочего колеса оказывается большей, чем на входе. Поэтому относительная скорость w2на выходе из рабочего колеса оказывается меньше скорости іщ, а энтальпия газа /2>г'і. Абсо­ лютная скорость Со воздуха на выходе из рабочего колеса нахо­ дится как геометрическая сумма относительной скорости ш2 и окружной и. Окружная составляющая абсолютной скорости с2 -после рабочего колеса составляет величину с2„. В таком случае величина закрутки воздуха на рабочем колесе Аси^=с2и— сіи = =Wiu — wou= iS.Wu. Воздух, имея скорость с2, поступает в каналы спрямляющего аппарата {СА).

Межлопаточный канал спрямляющего аппарата может быть выполнен таким образом, что площадь сечения струйки воздуха на выходе оказывается большей, чем на входе (рис. 2.2). В таком случае канал обеспечивает не только необходимую закрутку по­ тока, но и торможение (сз<с2), в процессе которого повышается потенциальная энергия (энтальпия) воздуха, так как di=

На расчетном режиме вектор скорости с2 совпадает с напра­ влением передней кромки лопаток спрямляющего аппарата. От­ ношение работы адиабатического сжатия на рабочем колесе

14