Определение характеристик газодинамических органов управления

Страницы работы

13 страниц (Word-файл)

Содержание работы

Цель работы.

Определение характеристик газодинамических органов управления.

Исходные данные.

Параметр

Обозначение

Значение

диаметр критического сечения, м

DKR

0.08

диаметр выходного сечения, м

DA

0.4

угол полураствора, град

AL

12.5

давление в камере сгорания, Па

Pk

1.5*107

давление на срезе, Па

Pa

5*104

расстояние от центра отверстия инжектора до среза сопла, м

LVD

0.2

расстояние от центра отверстия инжектора до точки отрыва, м

LOTR

0.1

диаметр отверстия инжектора, м

DVD

0.01

число Маха на срезе инжектора

MVD

3

угол инжекции, град

ALVD

60

давление на срезе инжектора, Па

PVD

2.5*107

показатель изэнтропы

k

1.2

тяга двигателя, Н

R

1.683*105

температура в камере сгорания, К

ТК

3300

глубина погружения триммера в сопло, м

Н

0.1

ширина триммера, м

L

0.03

длина поворотного раструба сопла, м

LR

0.4

угол поворота раструба, град

θ

15

1)Вдув газа в сверхзвуковую часть сопла.

Введение.

Одной из разновидностью газодинамических органов управления является вдув газа или впрыск жидкости в закритическую область камеры. Обычно вдув производится через две пары диаметрально расположенных щелей. Одна пара служит для управления по тангажу, другая- по рысканию. Для управления по крену необходимы дополнительные сопла. Величина расхода на создание управляющего усилия составляет примерно 1-2% от общего расхода и регулируется управляющими клапанами.

В зоне вдува перед щелью и за ней образуется пространственный скачок уплотнения, за которым возникает зона повышенного давления. Это давление по боковой поверхности сопла распределено в осевом и поперечном направлениях неравномерно. Но в целом, интегральным образом, давление дает управляющую боковую силу, направленную в ту сторону, откуда производиться вдув. Возникновение управляющей силы можно трактовать и как следствие изменения вектора скорости потока в выходном сечении сопла.

Управление вдувом применяется в основном в твердотопливных двигателях. В качестве рабочего тела может быть использован газ, взятый из КС или газ, поступающий из специального газогенератора. По эффективности эти способы равноценны. Подача газа из специального газогенератора увеличивает вес конструкции, но упрощает клапанную систему управления вдувом.

Физический процесс.

В некоторой точке перед инжектором происходит отрыв потока от стенки сопла и образуется передняя отрывная зона. В точке отрыва возникает скачок уплотнения АВ, который сливается с криволинейной ударной волной СВ. Возникновение боковой силы обусловлено появлением перед инжектором зоны повышенного давления. Для увеличения боковой силы (за счет большей площади области отрыва) вдув газа или впрыск жидкости в расширяющуюся часть сопла производят на некотором расстоянии от его среза. Ниже отверстия вдува по потоку пространственное течение обладает преимущественно свойствами донных течений, т.е. отрывных течений, образующихся в кормовой части тел, обтекаемых сверхзвуковым потоком. Как показано на рисунке, непосредственно за струей образуется область с пониженным давлением, что приводит к некоторому уменьшению боковой силы. На всех других участках возмущенной зоны давление выше, чем в невозмущенном потоке на противоположной стороне сопла.

Главная составляющая боковой силы возникает из-за нарушения осесимметричности течения основного сверхзвукового потока. За криволинейной ударной волной, образующейся при газодинамическом взаимодействии струи и основного потока, располагается область повышенного статического давления.

При увеличении расхода вторичного рабочего тела размеры зоны повышенного давления, а также боковая сила возрастают до тех пор, пока зона возмущения не переместиться на другую, противоположную отверстию вдува сторону сопла. В дальнейшем уменьшается несимметричность распределения давления, а следовательно, и боковая сила. Боковую силу определяют расход, место расположения и угол наклона сопла подачи по отношению к оси камеры.

Оптимальное место вдува определяется отношением Li/Lc=0.3-0.4.

Li-расстояние от центра отверстия инжектора до среза сопла;

Lc-расстояние от критического сечения сопла до выходного.

Уменьшение данного отношения приведет к уменьшению управляющей силы из-за того, что возмущенная зона в районе отверстия вдува будет использоваться неполностью. При больших значениях также будет наблюдаться уменьшение управляющей силы вследствие перехода возмущенной зоны на противоположную стенку сопла. Оптимальный угол наклона оси сопла вдува к оси сопла составляет примерно 130 град.

Схема отрывного течения распределения давления при вдуве газа в сопло.

Зависимость управляющей силы от расстояния от центра отверстия инжектора до среза сопла.

При нахождении отверстия инжектора на расстояниях от 0 до 0.2 метров изменение управляющей силы незначительно. При дальнейшем перемещении отверстия инжектора к критическому сечению сопла управляющая сила уменьшается вследствие перехода зоны возмущения на противоположную часть сопла.

Зависимость управляющей силы от числа Маха на срезе инжектора.

Управляющая сила возрастает с увеличением числа Маха за счет увеличения размеров зоны повышенного давления.

Зависимость управляющей силы от угла инжекции.

Максимальная управляющая сила получается при угле инжекции равном 80 град. Это угол между осью сопла и осью инжектора.

Расход газа через инжектор.

м/с

Похожие материалы

Информация о работе