2.6.10. Модуль узла типа “выходное устройство 2”.

Подпрограмма JETS

Алгоритм этой подпрограммы во многом похож на алгоритм подпрограммы SOPLO. С помощью этой подпрограммы рассчитываются также параметры выходного устройства. Отличием от подпрограммы SOPLO является несколько другая организация вычислительного процесса, а также возможность расчета тяги двигателя и параметров на срезе реактивного сопла с учетом площади среза гондолы двигателя. Алгоритм этой подпрограммы обеспечивает расчет одновременно не более трех реактивных сопел, а при необходимости расчета процесса истечения с учетом площади среза гондолы – не более двух реактивных сопел, срез которых охватывается срезом гондолы.

В алгоритме предусмотрено использование характеристик сопла вида

и ,

где и – относительные значения скоростного коэффициента и коэффициента расхода сопла, – относительное значение аргумента, в качестве которого может быть использован любой параметр из числа входных или выходных данных математической модели, содержащихся в основном информационном массиве А.

Входные данные для данного модуля узла делятся на четыре части.

1. Значения текущих параметров потока газа (воздуха) на входе в выходное устройство, считываемые в одной из групп 21000 – 25000 массива А (канал передачи информации типа “контур”) по номеру контура (разряды В, С и D условного номера узла). Если один из разрядов равен нулю, то это означает, что в данном контуре реактивного сопла нет, т.е. отличие от нуля разряда В является признаком наличия реактивного сопла в первом контуре, разряда С – во втором и разряда D – в третьем.

В число этих параметров входят:

– температура и давление торможения в потоке i-го контура;

G_1i – расход газа (воздуха) через i-й контур;

q_т1i – относительный расход топлива в i-м контуре;

– энтальпия и энтропия торможения потока i-го контура.

2. Параметры узла.

Передаются в подпрограмму через массив А в составе информационной подгруппы 8ВС100.

а) Если в каком-либо из контуров отсутствует сопло, то соответствующая ему цифра в условном номере модуля узла В, С или D задается равной нулю, а соответствующая ему группа входных данных из 8 элементов в подгруппу 8ВС100 не включается.

б) Если рассчитывается двухпоточное сопло с короткой зоной смешения (что задается следующими значениями цифр ВСD в NY B = 4, C = 4, D = 4 или B = 0, C = 4, D = 4), то в подгруппе 8ВС100 будет две группы входных данных из 8 элементов. Если трехпоточное сопло, то B = 4, C = 4, D = 4, а в подгруппе 8ВС100 необходимо задать уже три группы входных данных из 8 элементов. Значения F_кр.В, F_кр.С, F_кр.D в этих группах будут одинаковыми и равными суммарной площади среза сопла данного типа.

в) Если K_х ¹ 0, то пользователем должна быть подготовлена подгруппа характеристик 8ВС300.

3. Характеристики узла передаются в подпрограмму через массив А в составе подгруппы 8ВС300. Структура и состав подгруппы аналогичны подгруппе 1BC300.

4. Информация об отборах или (и) подводах газа (воздуха) передается в подпрограмму через массив А в составе подгруппы 8ВС400.

Выходные данные модуля делятся на две части.

1. Осевая и вертикальная составляющие действительной и идеальной тяги сопла каждого из контуров, рассчитанные по внутренним параметрам. Различие между ними определяется значением скоростного коэффициента сопла j.

В число этих параметров входят:

– осевые составляющие;

– вертикальные составляющие,

где i – номер контура.

В зависимости от значений разрядов В, С и D условного номера узла они переписываются в одну из групп 21000 – 25000 массива А.

2. Результаты расчета данного узла.

Переписываются в информационную подгруппу модуля 8ВС200.

Описание алгоритма.

Расчет расхода газа через внутреннее сопло

G = G_i,

после чего определяется значение расхода через внутреннее сопло

. (2.257)

Определяются значения газовой постоянной

и критической температуры

.

Расчет параметров газа на срезе i-го сопла при условии полного расширения и без учета потерь (идеальные параметры).

Идеальное статическое давление на срезе сопла

Р_идi = Р_н .

Располагаемая степень понижения давления в сопле:

. (2.258)

Статическая энтропия

. (2.259)

Определяется статическая температура газа на срезе сопла

и соответствующая ей энтальпия

.

Определяется идеальная скорость истечения

. (2.260)

Рассчитываются значения критической энтальпии

и критической энтропии

.

По уравнению адиабаты определяется критическая степень понижения давления

, (2.261)

далее критическое статическое давление

(2.262)

и критическая скорость

. (2.263)

Рассчитываются отношения полных давлений в контурах, значения которых могут быть использованы в качестве аргументов характеристик

; (2.264)

; (2.265)

. (2.266)

Значения углов переводятся в радианы по формуле

g = g0,0174532.

В случае докритического или критического перепада принимается

Т = Т_идi ,

P = P_идi ,

С = С_идi,

а значение признака перепада i_кр = 0.

При сверхкритическом перепаде принимается

Т = Т_крi ,

P = P_крi ,

c = а_крi ,

i_кр = 1.

Уточняются значения скорости истечения и энтальпии с учетом скоростного коэффициента j

c = cj , (2.267)

. (2.268)

Уточняются значения температуры и энтропии

,

.

Рассчитывается величина расхода газа, пропускаемого через критическое сечение сопла

. (2.269)

При этом принимается, что = F_кр .

В качестве возможной площади среза принимается F = F_кр .

Рассчитывается значение потребной площади критического сечения

. (2.270)

При этом принимается .

В качестве возможной площади среза принимается .

Проводится суммирование

. (2.271)

Рассчитываются параметры газа на срезе сопла Лаваля.

Энтропия

. (2.272)

Определяется статическая температура

,

а затем энтальпия

и скорость истечения

. (2.273)

Рассчитывается потребная площадь среза сопла Лаваля

. (2.274)

Рассчитывается относительное значение разности потребной и заданной площадей среза сопла Лаваля .

. (2.275)

Принимается F = F_сi .

Уточняется статическое давление на срезе сопла

. (2.276)

Уточняется заторможенное давление на срезе сопла

. (2.277)

Рассчитываются идеальная и действительная тяги двигателя по внутренним параметрам и без учета входного импульса

Р_ид = G_i c_идi ; (2.278)

, (2.279)

а также их составляющие с учетом угла

Р_хид = Р_ид cos g; (2.280)

P_yид = Р_ид sin g; (2.281)

Р_х = Р cos g; (2.282)

Р_y = Р sin g. (2.283)

Если g ³ 0 и g₁ ³ 0, то

Р_хид = Р_ид cos g; (2.284)

P_yид = Р_ид sin g sin g₁; (2.285)

Р_х = Р cos g; (2.286)

Р_y = Р sin g sin g₁. (2.287)

где g и g₁ – значение углов, определяющих ориентацию оси сопла относительно двигателя в двух плоскостях.

Расчет эквивалентной мощности.

Скорость полета

V = Ma_н. (2.288)

Входной импульс

R_вх = G_вSV. (2.289)

Определяется действительная суммарная тяга

, (2.290)

после этого – значение эквивалентной мощности

. (2.291)

Рассчитывается значение вспомогательного параметра

к = NZ . (2.292)

Проводится расчет потребной площади критического сечения сопла:

. (2.293)

Потребная площадь среза сопла при расширении до Р_н

. (2.294)

В качестве давления на срезе каждого сопла и гондолы принимается атмосферное давление Р_с = Р_н. В качестве скорости истечения из каждого сопла принимается идеальная скорость

с_сi = с_идi .

Проверяется перепад. Если £ , то перепад считается докритическим или критическим, и в этом случае в качестве потребной площади среза принимается потребная площадь критического сечения, т.е.

= .

Производится суммирование потребных площадей среза сопел

F_сS = F_рN + F_рZ . (2.295)

Проверяется условие

F_сS £ F_г . (2.296)

Корректируется начальное значение

. (2.297)

Рассчитываются:

- энтропия

, (2.298)

- температура

,

- энтальпия

,

- скорость истечения

. (2.299)

Новое значение площади среза сопла i-го контура:

(2.300)

и суммарная площадь среза сопел

. (2.301)

Вычисление dF:

dF = F_г – F_сS. (2.302)

Проверка на допустимый интервал по методу дихотомии.

Если

, (2.303)

расчет относительного коэффициента тяги осуществляется по формуле

. (2.304)