Сверхзвуковые входные диффузоры

ГЕРМАН Р., Сверхзвуковые входные диффузоры, перев. с англ., Физматгиз, 1960, 290 стр., ц. 1 р. 04 к. [c.350]

СВЕРХЗВУКОВЫЕ ВХОДНЫЕ ДИФФУЗОРЫ [c.59]

На рис. 14.1 дана простейшая схема прямоточного ВРД для сверхзвуковых скоростей полета. На схеме показаны между сечениями /-/—//-// — входной диффузор, II-II—///-/// — камера сгорания, [11-1 I—IV-IV — сопло. В нижней части рис. 14.1 даны диаграммы изменения давления и скорости газа по тракту двигателя. Теоретический цикл прямоточного ВРД представлен на рис. 14.2, где линия а-с соответствует процессу адиабатного [c.170]

При числах М полета, больших 1,5, потери в прямом скачке уплотнения быстро возрастают и диффузоры с прямым скачком уплотнения на входе становятся малоэффективны. Для снижения потерь торможение потока при больших скоростях осуществляют в системе косых и прямого скачков уплотнения. Требуемую систему скачков уплотнения создают путем выдвижения навстречу потоку плоских или круглых заостренных тел. На рис. 5.15, б представлено сверхзвуковое входное устройство, обеспечивающее тормо- [c.241]

Во многих задачах газовой динамики необходимо обеспечить переход от сверхзвуковой скорости потока к дозвуковой. Как правило, этот переход совершается в скачках уплотнения, что имеет место в диффузорах сверхзвуковых аэродинамических труб, во входных диффузорах воздушно-реактивных двигателей, в колесах газовых турбин и т.п. В случае течения идеального газа в канале сверхзвуковой поток преобразуется в дозвуковой посредством прямого скачка уплотнения. [c.462]

РПД с предварительным смешением потоков (рис. 7) конструктивно отличается от вышеописанной схемы наличием перед входом в камеру дожигания эжектора 2 в виде кольцевого канала постоянного сечения с дозвуковым диффузором 7 на выходе (возможны и другие формы полый цилиндр, полый усеченный конус). В эжекторе происходит смешение двух различных по составу и основным параметрам потоков, т. е. дозвукового воздушного, поступаюш его через входной диффузор /, и сверхзвукового высокотемпературного газового, вытекающего из сопел 6 ракетного двигателя 5. [c.13]

С увеличением скорости полета значение выполняемых диффузором функций существенно возрастает. При сверхзвуковых скоростях полета параметры и характеристики входного диффузора -в значительной степени определяют эффективность и надежность работы двигателя в целом. [c.48]

Идеальным был бы такой диффузор, в котором скоростной напор преобразовывался бы в статическое давление без потерь и отсутствовало бы внешнее сопротивление в широком диапазоне дозвуковых и сверхзвуковых скоростей полета. На практике таких диффузоров не существует. В реальных диффузорах неизбежны потери давления и наличие внешнего сопротивления. Одной из основных задач теории, расчета и проектирования входных диффузоров является отыскание путей создания диффузоров с минимально возможными потерями, обеспечивающих максимально возможную эффективность двигателя. [c.48]

В зависимости от расчетной скорости полета входные диффузоры можно разделить на дозвуковые и сверхзвуковые. Однако такое деление их до некоторой степени условно, так как некоторые летательные аппараты с ВРД, в частности с РПД, могут быть рассчитаны на использование как при дозвуковых, так и при сверхзвуковых скоростях полета. [c.53]

Скорость течения в каналах двигателя (в частности, перед компрессором и перед камерой сгорания) обычно должна быть значительно ниже скорости звука, вследствие чего внутренний канал сверхзвукового диффузора, куда воздух попадает из входного отверстия, делается расширяющимся. Но если во входном отверстии скорость равна критической, то такой канал может работать и как расширяющаяся часть сопла Лаваля с образованием сверхзвукового течения, завершаемого дополнительным скачком уплотнения. [c.471]

Описанные выше сверхзвуковые диффузоры, в которых основная система скачков уплотнения расположена перед входным отверстием (перед обечайкой), относят к категории диффузоров с внешним сжатием (несмотря на наличие дополнительного сжатия во внутреннем канале). Если в таком диффузоре все скачки пересекаются на кромке А обечайки (рис. 8.40), то, как уже отмечалось, система скачков не нарушает внешнего обтекания обечайки. Однако внутренняя стенка обечайки должна быть ориентирована по направлению потока в замыкающем прямом скачке, которое тем сильнее отклонено от направления набегающего невозмущенного потока, чем больше косых скачков имеется на центральном теле диффузора. [c.471]

Входной канал диффузора (между обечайкой и центральным телом) обычно сначала немного сужается, а затем расширяется, т. е. имеет узкое сечение, перед которым (за системой скачков) дозвуковой поток разгоняется до критической скорости. Далее формируется участок сверхзвукового течения, завершаемый ударной волной (волнистые линии на рис. 8.42, 8.44—8.46), за которым следует область дозвукового диффузорного течения. [c.472]

Однако при глубоком дросселировании двигателя (значительном изменении числа оборотов пли проходного сечения сопла ИТ. п.) указанный режим работы диффузора — воздухозаборника нарушается. Так, при уменьшении объемного расхода через двигатель противодавление за диффузором увеличивается, в связи с чем дополнительная сверхзвуковая зона сокращается и потери в дополнительном скачке падают (Од растет). При некотором дроссельном режиме дополнительная сверхзвуковая зона в диффузоре исчезает. Дальнейшее сокращение расхода приводит к тому, что в горле диффузора устанавливается дозвуковая скорость, после чего дросселирование начинает воздействовать на интенсивность замыкающего скачка входной системы из-за уменьшения расхода уменьшается скорость за скачком, что заставляет его смещаться в область больших значений скорости перед ним, но при этом система скачков не будет фокусироваться на кромке обечайки. [c.486]

Рис, 8.58. Характеристики нерегулируемого входного сверхзвукового диффузора [c.487]

При достаточно низком противодавлении на критическом режиме поток смеси может остаться сверхзвуковым и на выходе из диффузора. Это может представлять интерес в тех случаях, когда используется скоростной напор потока смеси или возникающая при истечении реактивная сила полное давление смеси при этом будет значительно выше, чем при < 1. Однако в обычных схемах работы эжектора требуется получить возможно большее статическое давление газа на выходе из эжектора. Для этого сверхзвуковой поток, полученный на выходе из камеры смешения при критических режимах работы эжектора, необходимо перевести в дозвуковой. Принципиально здесь возможно применение сверхзвукового диффузора, где торможение будет происходить без скачков или в системе скачков с небольшими потерями. Обычно, однако, в эжекторах применяются конические диффузоры дозвукового типа, в которых сверхзвуковой поток тормозится с образованием скачка уплотнения. Если считать скачок уплотнения прямым, то легко видеть, что минимальные потери полного давления в нем будут тогда, когда скачок располагается непосредственно перед входным сечением диффузора, т. е. возникает в сверхзвуковом потоке с приведенной скоростью Я,з. [c.532]

Рассмотрим особенности работы инжектора при переменном противодавлении. При пониженных рд в выходном участке камеры смешения отмечается участок повышения давления, а в горле и диффузоре давление падает, а затем возрастает в системе скачков. Это означает, что поток в горле и во входном участке диффузора сверхзвуковой. По мере повышения рд область скачкообразного изменения давлений смещается против потока, а давление в камере смешения и в горле сохраняется неизменным (при сверхзвуковых скоростях возмущения не распространяются против потока). Вплоть до предельного противодавления рд. р параметры в камере сохраняются неизменными, но при рд > рд. р наступают режимы с интенсивным изменением структуры потока в камере смешения (срыв). Скачок, перемещающийся внутрь камеры, вызывает увеличение интенсивности пульсаций и соответственно расходов пара и жидкости. [c.136]

Сверхзвуковые диффузоры имеют суживающуюся входную и расширяющуюся выходную части. Отношение сечений суживающейся части [c.98]

При проектировании системы, обтекаемой потоком с большой сверхзвуковой скоростью, необходимо обратить внимание на снижение волнового сопротивления. Поэтому хорошо обтекаемые тела выполняются с заостренной входной кромкой и малым углом раствора, чтобы избежать образования криволинейного головного скачка уплотнений. Сверхзвуковые диффузоры, например, выполняются так, чтобы торможение потока происходило не в одном криволинейном скачке, а в серии более слабых косых скачков с меньшими потерями. [c.188]

Простым примером одномерного потока с прямым скачком уплотнения служит проточная часть прямоточного реактивного двигателя, упрощенная схема которого показана на рис. 40. Все устройство может быть расчленено на следующие части входную часть (/ — ///), представляющую сверхзвуковой диффузор, среднюю часть (III — IV) — камеру горения и выходную часть (IV — V) — сопло Лаваля. [c.136]

Одним из способов такой борьбы является использование сверхзвукового диффузора, благодаря которому скачок во время запуска двигателя сначала садится на входное сечение, а затем перемещается вглубь входного сопла двигателя, теряя при этом свою интенсивность. Другой путь борьбы с головной ударной волной заключается в ее разрушении при помощи иглы, выдвигаемой навстречу сверхзвуковому потоку на входе в двигатель. Объяснение эффекта применения иглы выходит за рамки теории одномерного потока изложение соответствующей двумерной теории будет дано в гл. VI, 52. [c.137]

Чтобы не вдаваться во второстепенные для одномерного подхода детали условий входа внешнего потока в сверхзвуковой диффузор, примем, что поток на входе в диффузор образован некоторым воображаемым, показанным на рис. 41 пунктиром, идеальным соплом Лаваля с площадью узкого сечения (горла) А ш критическими характеристиками р, р, а. Выходное сечение этого сопла будем считать совпадающим с входным сечением диффузора. [c.138]

Среди всевозможных течений в сверхзвуковом диффузоре выделим два основных предельных случая. В первом из них набегающий сверхзвуковой поток переходит в дозвуковой еще до входа в диффузор, пройдя сквозь отсоединенную ударную волну (см. далее гл. VI, 52) или через скачок уплотнения, сидящий во входном сечении диффузора. Поскольку поток за прямым скачком всегда дозвуковой, то в этом случае сверхзвуковой диффузор работает как дозвуковой. Положение скачка при этом не является устойчивым по отношению к малым возмущениям потока и рассматривается лишь как удобный образ для противопоставления его второму, оптимальному с точки зрения решения задачи о восстановлении давления случаю, когда скачок уплотнения, пройдя сквозь сужающийся участок (/, II), займет положение в сечении II) или в непосредственной близости за этим сечением. [c.138]

Назовем коэффициентом восстановления полного давления в сверхзвуковом диффузоре ц отношение величин х (М) для второго (скачок в горле диффузора) и первого (скачок во входном сечении диффузора) случаев, т. е. положим [c.138]

Детальное рассмотрение этого важного технического вопроса можно найти в специальных руководствах по ракетнь.м двигателям. Рекомендуем имеющуюся в русском переводе простую, популярно написанную книгу Р. Герман, Сверхзвуковые входные диффузоры, Физматгиз, Москиа, 1960. [c.168]

Величины относительной площади горла диффузора / г,д(Мн), необходимой для запуска последнего, и относительной площади горла сопла Fr. l a) = Pr.JPa при к = 1,4 приведены па рис, 8.61. Интересно отметить, что число Маха в горле диффузора Мг д, нужное для проскока сквозь него прямого скачка уплотнения (до суя еш1я горла диффузора), составляет около 0,875 от значения числа Маха в набегающем потоке Мн (для Мн = 1,5—5 при /с = 1,4). Описанные особенности запуска диффузора аэродинамической трубы относятся и к запуску входного диффузора двигателя. Для того чтобы, переходя от малых скоростей полета к расчетной скорости, осуществить расчетную систему скачков, следует при малых скоростях горло диффузора расширить (или лишнюю часть воздуха перепустить перед горлом наружу), а по выходе на расчетную скорость сузить горло (до расчетного размера) или прекратить перепуск воздуха (прикрыть отверстие для перепуска). Без этого запуск сверхзвукового диффузора на расчетный режим невозможен. [c.491]

Рис. 62. Схема ПВРД а) для дозвуковых скоростей полета, б) для больших сверхзвуковых скоростей полета. 1 — входной диффузор, 2 — камера сгорания, 3 — реактивное

Кроме того, входной диффузор, существенно улучшая аэродинамическую форму ПВРД и летательного аппарата в целом, уменьшает внешнее сопротивление, а следовательно, повышает эффективную тягу, что особенно важно при сверхзвуковых скоростях полета. [c.6]

Процесс движения газа в диффузоре в тепловой диаграмме строится известным способом (рис. 7-20). Точка 1 соответствует состоянию потока на входе в диффузор. Линия 1—2 условно изображает процесс сжатия газа в системе скачков в сверхзвуковой части диффузора. Соответствующее приращение энтропии А характеризует в основном волновые потери во входной части диффузора. За скачками устанавливается давление Р28.. Если р2з1р02<г , то после скачков поток еще сверхзвуковой и в суживающейся части диффузора продолжается сжатие газа. [c.411]

Режим работы эжектора, при котором коэффициент эжекции не зависит от давления на выходе из диффузора, называется критическим. Особенности работы эжектора на критическом режиме связаны с характером течения в начальном участке смесительной камеры — между входным сечением и сечением запирания 1 (рис. 9,6). Как уже указывалось, дозвуковой поток эжектируемого газа движется здесь по каналу с уменьшаюп1 имся сечением, ограниченному стенками камеры и границей сверхзвуковой эжектирующей струв. Скорость эжектируемого шотока в минимальном сечении — оно совпадает с сечением запирания — не может превысить скорости звука этим и определяются предельные значения скорости во входном сечении и максимального расхода эжектируемогогаза. Для тога чтобы определить эти максимально возможные значения, необходимо найти соотношения между параметрами потоков во входном сечении и в сечении запирания. [c.518]

При сверхзвуковых скоростях полета воздух попадает во входной канал двигателя со сверхзвуковой скоростью. Дл я возможно более полного преобразования скоростного напора в давление в сверхзвуковых двигателях использук1Т диффузоры сложной формы с КОНИЧ1 -ской иглой. Форма канала, образуем21Я диффузором и иглой, позволяет снизить скорость воздуха и повысить ею давление до уровня, необходимою [c.62]

Рассмотрим далее изоэнтропийное течение рабочего тела в диффузоре. Считаем, что заданы параметры потока р , v , скорость на входе в канал и давление р дНа выходе из него. Известным также является расход. Определяем заторможенные параметры. Задавшись законом возрастания давления р вдоль оси диффузора, найдем по уравнению, аналогичному (3.51), уменьшение скорости, а по уравнению, аналогичному (3.58), изменение плош,ади поперечного сечения канала вдоль оси. При использовании газодинамических функций принимаем желательный закон изменения вдоль канала приведенной скорости X или функции р (к) и по таблицам определяем функцию расхода q ( ), а затем, воспользовавшись уравнением, аналогичным (3.49),— площадь поперечного сечения в соответствуюш,ем месте канала. Как показывают основные уравнения, при дозвуковой скорости потока на входе в ди зфузор канал будет расширяющийся. Если входная скорость превышает скорость звука, диффузор для изоэнтропийного процесса сжатия имел бы суживающуюся-расширяющуюся форму. При этом в горле устанавливались бы критические параметры. Таким образом, для изоэнтропийного процесса сжатия диффузор мог бы рассматриваться как обращенное сопло Лаваля. Однако плавное изоэнтро-пийное торможение сверхзвукового потока до дозвуковых скоростей невозможно. При таком торможении обязательно возникают скачки уплотнения. Прямой отсоединенный скачок уплотнения может возникать перед входом в диффузор. Поток за таким скачком дозвуковой, поэтому диффузор в этом случае должен быть расширяющимся каналом. Сверхзвуковые диффузоры могут иметь и более сложную форму. [c.96]

Каналы (достаточно короткие), имеющие входную сужающуюся часть и выходную расширяюп уюся— диффузор, называются соплами Лаваля . Если в минимальном сечении сопла Лаваля скорость достигла скорости звука, то в расширяющейся части она может стать больше или меньше скорости звука — в зависимости от величины противодавления. Дозвуковых режимов истечения данного газа из сопла Лаваля, заданных размеров, может быть очень много, в то время как существует только один режим сверхзвукового истечения, осуществляющийся при определенном значении противодавления, равном давлению в выходном сечении сопла. При несоблюдении этого условия в расширяющейся части сопла Лаваля возможны, так называемые скачки уплотнений (когда давление в выходном сечении меньше величины противодавления), сопровождающиеся потерями энергии. Весовой расход газа при сверхзвуковом режиме не может превзойти максимального значения расхода в наименьшем сечении при достижении в этом сечении скорости звука. [c.121]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...