Лекция 2 Методология модельных исследований самолётов с имитацией сопл ВРД.

Введение

Основным методом определения ожидаемых лётных характеристик самолётов с ВРД при их разработке являются модельные исследования в аэродинамических трубах. Особенно сложными в этих исследованиях являются исследования в присутствии входных и выходных струй, проходящего через двигатели воздуха. В полёте эти струи взаимодействуют с внешним потоком, внося изменения, как в аэродинамику планера самолёта, так и в аэродинамику двигателей. Поэтому естественно стремление разработчиков организовать исследование самолета сразу с работающими двигателями. К сожалению, организация таких исследований оказалась чрезвычайно трудной задачей, как с точки зрения конструкторской работы (сложные модели, конструирование и отладка имитаторов двигателей и т. п.), так и с точки зрения методологии исследований (надежность масштабирования двигателей, «бесконтактный» ввод воздуха в имитаторы, один из которых «горячий» со своими термодинамическими параметрами с остаточной закруткой струй и других «побочных» явлений). Многолетний опыт работы над проблемой показал, что массовый эксперимент по взаимодействию реактивных струй с планером приходится проводить, как правило, с разделением исследований на элементы с последующим пошаговым приближением к интегральному эффекту, в том числе с использованием разного рода эмпирических соотношений, полученных по проведенным исследованиям.

1. Геометрические и газодинамические характеристики.

В аэродинамике реактивных сопл ВРД используются следующие характеристики потока:

V  скорость;

р  статическое давление;

 плотность;

Т  температура.

Индексом «о» отмечаются изоэнтропически заторможенные величины.

Термодинамические параметры реактивных струй.

• p_ос осреднённое по расходу изоэнтропийно заторможенное полное давление;

• T_oс осреднённая по теплосодержанию изоэнтропийно заторможенная полная температура;

• k_с  осреднённый по площади средний по длине сопла показатель адиабаты;

• В_с, с_р, c_v  осреднённые по площади газовая постоянная, теплоёмкости при постоянном давлении и постоянном объёме.

Внешний поток характеризуется величинами:

• р_  атмосферное давление (давление в барокамере, в рабочей части АДТ);

• Т_  температура;

• М_  число Маха в потоке;

• — полное давление в сопле в долях атмосферного давления, степень понижения давления в сопле.

Геометрические параметры.

В соплах обычно рассматривается шесть характерных сечений (см. рис. 1) с заданием их абсцисс и поперечных площадей.

• т - сечение миделя мотогондолы;

• тп  сечение миделя сопла;

• f  сечение входа в сопло, начало сужения сопла;

• *  сечение минимальной площади (критическое сечение сопла);

• on  сечение, в котором происходит излом оси сопла относительно оси двигателя на угол _n;

• с  сечение выходного среза сопла;

• ое  центр координат двигателя.

т тп

Рис. 1

2. Безразмерные коэффициенты.

Коэффициент расхода сопла

G_d= Q_n/Q_nds ,

где Q_n - действительный расход газа в сопле, измеренный или расчётный;

Qnds - к}  расчётный предельный расход;

- критическая скорость звука.

Коэффициент внутренней тяги сопла определяется как отношение действительной тяги сопла (в условиях барокамеры без внешнего потока) к идеальной тяге сопла.

,

где  внутренняя тяга сопла без внешнего потока;

максимальная идеальная тяга сопла,

 приведенная скорость при расширении потока в сопле без потерь до атмосферного

давления.