Режимы совместной работы нерегулируемого СВУ и двигателя

Если известна дроссельная характеристика СВУ при заданном числе M_н , то режим совместной работы СВУ и двигателя на этой характеристике определяется из условия равенства расходов воздуха через СВУ и двигатель (для сечений «Н-Н» и «в-в»):

m F_Н q(l_н) = m F_в q(l_в),

Учитывая, что = ; =s_вх и F_Н =jF_вх, это уравнение после его деления на F_вх приобретает вид:

j q(l_Н) = s_вх q(l_в),

где , или

s_вх = k j, (10.4)

где

.

Рис.10.12. К определению режимов согласования СВУ и двигателя

Формула (10.4) представляет собой уравнение прямой в координатах s_вх-j , проходящей через начало координат, а коэффициент k=tg a является тангенсом угла наклона этой прямой к оси абсцисс (рис. 10.12, а). Совместный режим работы СВУ и двигателя соответствует точке пересечения этой прямой (условно называемой расходной характеристикой двигателя) с дроссельной характеристикой СВУ (точка «р» на рис. 10.12, а).При выборе расчетного режима работы СВУ положение этой точки подбирается так, чтобы было близко к максимальному значению, но в то же время и коэффициент расхода был близок к максимуму, так как снижение ведет к росту . Практически это обеспечивается в так называемой угловой точке, лежащей на луче, проходящем через начало координат и пересечений линий и .

Пусть точка «р» соответствует расчетным условиям согласования СВУ и двигателя. При дросселировании двигателя и M_н=const, как видно из (10.4), вследствие уменьшения q(l_в) увеличивается коэффициент k и, следовательно, угол наклона расходной характеристики двигателя (от a до , рис. 10..12, а), и режим совместной работы двигателя с нерегулируемым СВУ перемещается из точки «р» в точку « », т.е. в сторону уменьшения j и снижения запаса устойчивости. Происходит неблагоприятное рассогласование режимов работы СВУ и двигателя. Чем выше M_н, тем короче пологие ветки дроссельной характеристики и тем вероятнее возникновение неустойчивой работы СВУ при уменьшении частоты вращения двигателя. Поэтому летчику на некоторых сверхзвуковых самолетах запрещается уменьшать частоту вращения двигателя при М_н>1,4…1,5.

Аналогичное рассогласование возникает (если СВУ является нерегулируемым) и при изменении M_н. Например, при уменьшении M_н по сравнению с M_р, как указывалось, у нерегулируемого СВУ дроссельная характеристика смещается влево и вверх (рис. 10.12, б). Режим совместной работы определяется пересечением этой характеристики с новой расходной характеристикой двигателя, определяемой формулой (10.4). В рассматриваемом случае q(l_н) увеличивается. Возрастает также и q(l_в)., но в меньшей степени. В результате пропускная способность нерегулируемого СВУ снижается в большей степени, чем двигателя, и совместный режим работы оказывается расположенным в точке « » вертикальной ветви дроссельной характеристики (см. рис. 10.12, б). Помимо значительного снижения s_вх здесь усиливаются пульсации потока, возрастает неоднородность потока и возможно возникновение “зуда”.

Таким образом, у нерегулируемого СВУ при его совместной работе с двигателем происходит на нерасчетных режимах резкое ухудшение данных. Это является основной причиной применения на современных сверхзвуковых самолетах регулируемых СВУ. Так, если при с помощью регулирования СВУ его характеристику можно будет перевести в положение, полазанное на рис. 10.12, б штриховой линией, то режим совместной работы СВУ и двигателя переместится в точку «р²», те СВУ будет работать с практически максимальным значением s_вх и в то же время с достаточно большим запасом устойчивости.