🗊Презентация Входные устройства (ВУ) ГТД

Входные устройства (ВУ) ГТД

Входное устройство Входное устройство служит для частичного преобразования кинетической энергии воздушного потока ,поступающего в двигатель при движении ЛА, в потенциальную энергию сжатого воздуха и для подвода

Воздухозаборник Воздухозаборник — элемент конструкции машины, служащий для забора окружающего воздуха и направленной подачи к различным внутренним системам, агрегатам и узлам для различного применения: в качестве теплоносителя, окислителя для топлива, создания запаса сжатого воздуха и др. Забор воздуха осуществляется за счёт давления, создаваемого потоком набегающего воздуха, или разрежения, создаваемого, например, при ходе поршня в цилиндре. Воздухозаборник авиационного двигателя — это тщательно спроектированная и изготовленная конструкция, от исполнения которой зависят параметры и надёжность работы двигателя во всех эксплуатационных режимах. На сверхзвуковых самолётах воздухозаборники часто делают регулируемые. Применяют различные электрогидравлические автоматы для регулировки проходного сечения («горла») воздухозаборника. Обычно применяют отклоняемый вертикальный (Су-24) или горизонтальный «клин» (МиГ-25) или выдвижной «конус» (МиГ-21).

2.1. Основные параметры : - степень повышения давления во входном устройстве

Boeing 737 

Д-18Т самолета Ан-225, Ан-124

Основной параметр ВУ пропускная способность –расход воздуха потребляемого двигателем (компрессором) Основной параметр ВУ пропускная способность –расход воздуха потребляемого двигателем (компрессором) Относительная плотность тока основная характеристика пропускной способности ВУ k - показатель адиабатты (коэффициент Пуассона) — отношение теплоёмкости при постоянном давлении к теплоёмкости при постоянном объёме. Для воздуха

Дозвуковое ВУ

Двигатель работает на месте (скорость полета с0 = 0)

Двигатель работает в полете

2.2. Работа дозвукового входного устройства

Нерасчетные режимы

Классификация сверхзвуковых входных устройств

Схемы сверхзвуковых ВУ

Расчетный режим работы сверхзвукового входного устройства внешнего сжатия

Влияние скорости полета при постоянном режиме работы двигателя

Влияние скорости полета при постоянном режиме работы двигателя б) МН > МН расч, n = сonst, Gв= const

Влияние режима работы двигателя

Влияние режима работы двигателя

Типы сверхзвуковых ВУ

Миг-21

Су-7

Воздухозаборники Су-27

Критерии эффективности ВУ Эффективность ВУ : Коэффициент восстановления полного давления Коэффициент внешнего сопротивления Коэффициент восстановления полного давления - σвх Отношение полного давления на выходе и ВУ к полному давлению на входе. Вследствие влияния трения, вихреобразования, а при торможении сверхзвукового потока еще и потерь в скачках уплотнения σвх< 1

Коэффициент внешнего сопротивления – Cх вх. Коэффициент внешнего сопротивления – Cх вх. Отношение внешнего сопротивления ВУ к произведению скоростного напора набегающего потока на площадь миделевого сечения.

Степень повышения давления на ВУ πвх

Изменение степени повышения давления на входном устройстве

Основные требования к ВУ Обеспечение потребного расхода воздуха при минимальных потерях полного давления и минимальном внешнем сопротивлении. На всех режимах работы двигателя и во всех условиях полета самолета, в том числе при различных углах атаки и скольжения, должна обеспечиваться надежная и устойчивая работа ВУ.

Сверхзвуковое течение в ВУ Во-первых, нельзя выполнить торможение сверхзвукового потока перед, входным устройством аналогично торможению дозвукового пото­ка. Сверхзвуковой поток может тормозиться (не считая прямого скачка уплотнения) только в результате обтекания какой-либо поверхности. Во-вторых, углы наклона косых скачков уп­лотнения и вся картина течения сверхзвукового потока, в том числе фор­ма гидравлических стенок определяются числом Мп, геометрией поверхности сжатия и ее расположением относительно обечайки.

Особенности сжатия сверхзвукового потока

Входные устройства проектируют таким образом, что при макси­мальной скорости полета косые скачки уплотнения фокусируются (в рас­четной схеме) на входной кромке обечайки. Входные устройства проектируют таким образом, что при макси­мальной скорости полета косые скачки уплотнения фокусируются (в рас­четной схеме) на входной кромке обечайки. Сверхзвуковые устройства имеют две группы сущест­венно разных режимов: докритические и сверхкритические. Режим ра­боты называется докритическим, если скорость потока в канале между сечениями ВХ к В дозвуковая, или сверхкритическим, если скорость по­тока за сечением КР сверхзвуковая. Граничный между ними режим {за­мыкающий прямой скачок находится вблизи сечения КР) называется критическим.

ВУ внутреннего сжатия Преимущества ВУ внутреннего сжатия. По сравнению с входным устройством внешнего сжатия рассматриваемое здесь ВУ имеет более высо­кое значение максимального коэффициента восстановления давления расчетных условиях работы и меньший габаритный диаметр, а следовательно, меньшее внешнее сопротивление. Оба преимущества - след­ствие того, что в данном случае обеспечивается осевое или близкое к нему направление движения потока на выходе из зоны сверхзвукового торможе­ния (после замыкающего прямого скачка). Недостатки ВУ внутреннего сжатия. Сжатие сверхзвукового потока в геометрических стенках имеет, однако, больше недостатков, чем досто­инств. В условиях работы, когда располагаемый расход воздуха через сече­ние Н (FH = FBX) больше расхода, который могут пропустить сечения КР или В, перед сечением ВХ возникает головная ударная волна, которая в сво­ей основной части представляет собой прямой скачок уплотнения.

Помпаж Помпаж представляет собой автоколебательный процесс изменения положения головной ударной волны, давления во внутреннем канале и расхода воздуха через него. Помпаж -это низкочастотные колебания (5 ... 10 Гц). Амплитуда колебаний давления зависит от чис­ла Мп и длины внутреннего канала. С их повышением она возрастает (и может достигать 30 ... 50 % среднего давления), так как увеличивают­ся масса и инерционность столба воздуха, заполняющего входное уст­ройство.

Помпаж возникает на докритических режимах работы при высоких скоростях полета и низкой пропускной способности компрессора q (k в). располагаемый расход воздуха, который проходил бы через ВУ при сверхзвуковой картине течения на участке Н-ВХ, больше потребного расхода воздуха, который может пройти через сечение В. головная волна, с помощью которой разрушается картина течения сверхзвукового потока и обеспечивается условие неразрывности потока, пересекаясь с системой косых скачков уплотнения, формирует поток, склонный к обратным течениям.

Зуд Зуд, возникает на сверхкритических режимах работы ВУ в результате взаимодействия замыкающего прямого скачка уплотнения с пограничным слоем при высоких значениях q(λв) (пропускная способность компрессора), т.е. когда потребный расход воздуха существенно больше располагаемого. Зуд представляет собой высокочастотные (100 ... 250 Гц) колебания замыкающего прямого скачка и давления воздуха в канале ВУ. Они передаются на летательный аппарат в виде мелкой дрожи - зуда

Пути преодоления помпажа и зуда Для выхода из этого режима зуд, необходимо уменьшить интенсивность замыкающего скачка: увеличить располагаемый расход воздуха через входное устройство или уменьшить потребный расход воздуха через двигатель. При снижении числа М п увеличиваются углы наклона косых скачков уплотнения, они удаляются от входной кромки обечайки и соответственно от головной ударной волны. Поэтому при Мп< 1,4 ... 1,5 помпаж не возникает. Снижение числа Мп - это один из возможных путей выхода из помпажа.

Пути преодоления помпажа и зуда смещением поверхности сжатия по оси ВУ навстречу потоку или обечайки - в противоположную сторону; увелчением одного или нескольких углов поворота потока при обтекании поверхности сжатия; соответственно увеличиваются углы наклона косых скачков уплотнения, и наружные гидравлические стенки сверхзвукового потока увеличением угла наклона обечайки (и соответствующим уменьшение м лобовой площади сечения на входе в обечайку FBX).

АЛ-31Ф Тяга:7670 кгс Тяга на форсаже:12500 кгс Ресурс:1000 чТемпература турбины:1427 °C Степень пов. давления:23 Расход воз.:до 112 кг/сек Расход топ.:3,96 кг/с кг/ч Удельный расход топлива:0,75 [1] кг/кгс·ч Степень двухконтурности:0,571

MiG-29A воздухозаборники

Су-34

Су-30

F-16

F-15