ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Расчет реактивной силы (тяги) из "Прикладная газовая динамика. Ч.1 " Полет реактивного аппарата осуществляется под действием реактивной силы, или, как ее часто называют, тяги, которую сообщает ему струя выходящих газов. Для нахождения величины реактивной силы Р нет необходимости рассматривать детально распределение давления по внутренним и наружным стенкам реактивного аппарата. Реактивную силу можно определить в конечном виде с помощью уравнения количества движения. [c.51] Пусть ось X совпадает с направлением полета и является осью симметрии двигателя спроектируем па ось х силы, действующие на двигатель и на поверхность выделенного контура. Так как силы давления в жидкости нормальны к поверхности, то проекции на ось х сил, действуюш их на боковые поверхности контура, обращаются в нуль. Поэтому уравнение Эйлера (см. [c.51] В этих выражениях — средняя скорость истечения. [c.52] Здесь Go — секундный массовый расход окислителя. [c.53] Рассмотрим теперь влияние на реактивную силу непостоянства давлений в плоскости выходного среза двигателя. Построим эпюру давления и скорости на срезе сопла (рис. d.l4). Для простоты остановимся на случае дозвукового истечения. Можно, например, представить себе такое обтекание двигателя, при котором давление вблизи выходного среза понижено, за счет чего местная скорость во внешнем потоке увеличивается. Давление внутри дозвуковой выхлопной струи является примерно таким же, как и на ее границе. [c.53] Для подсчета реактивной силы воопользуемся ооновным свойством неравномерных (по величинам полного давления) потоков, заключающимся в том, что неравномерность в распределении скорости исчезает очень медленно, а давление выравнивается быстро. [c.53] Остается только найти величину скорости и ь, которую имеег рабочая струя в плоскости Ь (рис. 1.14). Для этого при дозвуковом истечении можно воспользоваться ура1внением Бернулли без учета гидравлических и тепловых потерь, ибо, как указывалось, участок струи, заключенный между плоскостями а. и Ь, мал. [c.54] При такой скорости разность давлений (ра — рп) бывает невелика, вследствие чего мы приняли плотность газа неизменной. [c.54] В случае, если весь избыток давления, имеющийся в камере сгорания, используется на колесе турбины, двигатель перестает развивать реактивную силу, но при этом мощность турбины превосходит мощность, потребляемую компрессором избыток мощности можно использовать, например, для вращения авиационного винта или динамомашины. [c.56] Здесь р, р — полные давления соответственно за и перед компрессором, т) — коэффициент полезного действия компрессора, Т — температура торможения перед компрессором. [c.56] Обычно температура затормошенного газа в выходном сопле значительно выше температуры заторможенного газа в диффузоре (Г Уд). Тогда из равенства работ компрессора и турбины вытекает, что степень уве-диченпя давления воздуха в компрессоре выше степени уменьшения давления в турбине т. е. при Т) Т1 1 имеется избыточное давление в реактивном сопле двигателя. Это необходимо для того, чтобы скорость истечения из сопла Ша и соответственно реактивная тяга были достаточно велики (как на старте, так и в полете). Турбореактивный двигатель развивает обычно значительную стартовую тягу. [c.57] Существенной особенностью этого типа двигателя является также его малая чувствительность к изменению плотности воздуха. Плотность воздуха, поступающего в двигатель, заметно повышается с увеличением скорости полета, благодаря чему растет массовый расход воздуха в компрессоре. Мощность, потребляемая компрессором, изменяется пропорцонально массовому расходу однако последний возрастает одновременно и в турбине. Следовательно, мощность турбины увеличивается пропорционально мощности компрессора, т. е. баланс мощности сохраняется. [c.57] Таким образом, как уже отмечалось, после использования некоторой доли энергии в турбинЕюм колесе остальная ее часть (свободная) может быть использована в выходном сопле. [c.57] Доля работы компрессора ( к/2 ) обычно значительно больше половины, следовательно, на образование свободной мощности в турбореактивном двигателе тратится относительно малая часть располагаемой энергии. [c.57] Исли дав.чение за турбиной выше, чем перед компрессором, то приведенная скорость истечения при одинаковых условиях полета у турбореактивного двигателя выше, чем у прямоточного воздушно-реактивного двигателя. Но в последнем возможны более высокие температуры. Поэтому прямоточный воздушно-реактивный двигатель может развивать большие удельные тяги даже при меньших давлениях в реактивном сопле. Однако для увеличения тяги в турбореактивном двигателе можно поместить за турбиной вторую камеру сгорания (так называемую форсажную камеру), в которой газ может дополнительно нагреваться до такой же температуры, как и в прямоточном воздушно-реактивном двигателе. В этом случае тяга турбореактивного двигателя существенно возрастает. [c.57] Если пренебречь потерями давления во второй камере сгорания, то приведенная скорость истечения (К) сохранит то же значение, что и без форсажной камеры, а скорость истечения (wa) возрастет пропорционально корню квадратному из температуры. [c.57] Вернуться к основной статье