Эффективная тяга силовой установки

Под эффективной тягой силовой установки Рэф понимают ту часть силы тяги двигателя, которая непосредственно используется для движения самолета, т.е. идет на совершение полезной работы по преодолению лобового сопротивления и инерции летательного аппарата. Величина Рэф равна тяге двигателя Р за вычетом всех внешних сопротивлений, создаваемых самой силовой установкой.

По физическому смыслу Рэф является равнодействующей всех сил давления и трения, действующих на элементы проточной части со стороны газового потока, протекающего через силовую установку изнутри, и внешнего потока воздуха, обтекающего силовую установку снаружи. Задача определения эффективной тяги сводится к нахождению векторной суммы всех указанных сил. Эти силы принято разделять на внутренние (вн) и наружные (нар).

Внутренние силы представляют собой сумму сил давления и трения, действующих на рабочие поверхности силовой установки изнутри. Величина равнодействующей внутренних сил зависит от термодинамического совершенства рабочего процесса двигателя и практически не зависит от способа установки двигателя на летательном аппарате.

Наружные силыпредставляют собой совокупность сил давления и трения, действующих на силовую установку со стороны обтекающего ее внешнего потока. Эти силы существенно зависят от способа размещения силовой установки на летательном аппарате.

Рассмотрим наиболее простой с точки зрения учета условий внешнего обтекания случай - изолированная силовая установка в отдельной мотогондоле.

Наружная поверхность силовой установки здесь условно разделена на три части: лобовую часть вхМ, центральную часть М и кормовую часть c.

 

Набегающий поток воздуха разделяется поверхностью тока Н–1–2–вх на внутренний, проходящий через двигатель, и внешний, обтекающий силовую установку снаружи. Сечения в невозмущенном потоке перед силовой установкой, на входе в воздухозаборник и на выходе из сопла двигателя обозначим Н–Н, вх–вх и с–с. Соответственно, площади нормальных сечений будут FН, Fвх и Fс.

Главной причиной возникновения внешнего сопротивления силовой установки при сверхзвуковых скоростях полета является повышение давления на головном участке гондолы вх–М и наличие разрежения на ее кормовом участке –c. К этому прибавляется сопротивление от сил трения по всей поверхности гондолы от сечения вх–вх до сечения с–с.

Эффективная тяга силовой установки, согласно определению, равна

, (2.4)

где Rвн – равнодействующая сил давления и трения, действующих на внутренние поверхности силовой установки;

Rнар – равнодействующая сил давления и трения, действующих на всю наружную поверхность гондолы вхМc.

Зная характер распределения давлений по наружной поверхности гондолы, величину силы Rнар можно определить непосредственным интегрированием сил давления и трения по этой поверхности. Тогда

, (2.5)

где и Xтр S – равнодействующие сил давления и трения, приложенные к наружной поверхности гондолы; dF = dS cosa– проекция элемента поверхности гондолы на плоскость, перпендикулярную направлению полета (a– угол между нормалью к элементу поверхности и этой плоскостью).

Величину Rвн определим, пользуясь уравнением сохранения количества движения для некоторого контрольного объема, включающего все внутренние поверхности силовой установки. В качестве такого контрольного объема выберем объем внутренней струи, заключенный между сечениями НН и сс.

, (2.6)

где pН FН и pсFс – силы давления, приложенные к торцевым поверхностям выделенного участка струи; – равнодействующая сил давления, приложенных к боковой поверхности струи тока Н–1–2–вх; Rвн – равнодействующая сил давления и трения, действующих на внутренние поверхности силовой установки (равная по модулю силе , действующей со стороны СУ на выделенный контрольный объем газа).

Отсюда находим

. (2.7)

Подставляя выражения Rнар из (2.6) и Rвн из (2.8) в уравнение (2.5), получим

. (2.8)

Для перехода от абсолютных давлений к избыточным воспользуемся следующим очевидным тождеством:

.

Оно позволяет выражение (2.9) привести к виду

(2.9)

Эта формула является общим выражением эффективной тяги для силовой установки рассмотренной схемы. При этом необходимо иметь в виду, что тяга реактивного двигателя является векторной величиной. Если формулу (2.9) представить в векторной форме, то вектор тяги необязательно будет направлен вдоль оси двигателя, как было принято при выводе, а может отклоняться от нее, например, при полетах со значительными углами атаки или при повороте сопла.






Дата добавления: 2018-05-10; просмотров: 20; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ


Поиск по сайту:

Воспользовавшись поиском можно найти нужную информацию на сайте.

Поделитесь с друзьями:

Считаете данную информацию полезной, тогда расскажите друзьям в соц. сетях.
Poznayka.org - Познайка.Орг - 2016-2018 год. Материал предоставляется для ознакомительных и учебных целей. | Обратная связь
Генерация страницы за: 0.009 сек.