Силовая установка с ВРД как движитель
Движитель служит для преобразования работы цикла в полезную работу передвижения ЛА.
Различают струйные и винтовые движители. К первым относятся ТРД и ТРДД, ко вторым винт ТВД. ТРД является одновременно и тепловой машиной и движители, ТРДД – внутренний контур является и тепловой машиной и движителем, наружный контур – только движителем. ТВД является примером раздельного выполнения тепловой машины и движителя.
Тяга движителя
Тягой называется реактивная сила, которая развивается движителем в результате его взаимодействия с рабочим телом. Тяга возникает вследствии, что движитель отбрасывает рабочее тело в сторону, противоположную полету, действуя на него с определенной силой. С такой же силой, но противоположно направленно, рабочее тело воздействует на движитель, образуя реактивную силу (тягу).
Существуют понятия эффективной и внутренней тяги. Эффективная тяга – это равнодействующая всех сил, приложенных к внутренним и внешним поверхностям движителя. Внутренняя тяга – тяга, создаваемая движителем без учета внешних сопротивлений. Т.е.
Расчет тяги ведут на основе теоремы импульсов Эйлера:
изменение полного импульса потока рабочего тела, проходящего через замкнутый контур, равно равнодействующей всех внешних сил, приложенных к объему рабочего тела, заключенного в этом контуре.
Условно примем, что СУ неподвижна, а воздух набегает со скоростью V.
Для вывода формулы тяги, исходя из теоремы Эйлера, изобразим схему действия сил на контрольную поверхность, выделенную вокруг двигателя и проходящую через него струю рабочего тела (см. рис. 3.7).
Рис3.7. Схема действия сил:абвг–контрольная поверхность
Рассмотренные силы действуют на плоскость:
а-б – сечение невозмущенного потока Н-Н;
плоскость в-г – сечение на срезе сопла с-с;
поверхности аг и бв – боковая поверхность струи входящего в двигатель потока и поверхность самого двигателя;
- площадь струи в сечение Н-Н;
- площадь сечения сопла на выходе.
Вывод формулы тяги будем проводить при допущении, что внешнее обтекание двигателя происходит без трения.
Перечислим силы, действующие на выделенную поверхность абвг в осевом направлении:
P = - сила воздействия двигателя на поток, равная по величине силе тяги;
- горизонтальная проекция сил внешнего давления воздуха на боковую поверхность контура абвг; примем условно для этой составляющей знак “+”;
- сила давления воздуха на поверхность а-б;
- сила давления газа на поверхность в-г.
Поток входит в двигатель со скоростью и имеет секундное количество движения . Выходит поток со скоростью и имеет секундное количество движения . Причем . Cилы, действующие по потоку – положительные, против потока – отрицательные.
Запишем систему всех сил в проекции на ось двигателя между сечениями Н и С.
.
Добавим и отнимем из этого выражения величину ,тогда получим
Если со стороны внутренней поверхности двигателя на газ действует сила , то со стороны газа и двигателя действует равная по направлению направленная сила P.
Обозначим
и помня, что согласно третьему закону Ньютона
запишем или согласно определения
, получим
- динамическая составляющая;
- статическая составляющая.
Т.к. , то
Учитывая, что
При расчетном расширении газа в выходном устройстве имеем
На старте , тогда .
Следует помнить, что тяга является результирующей всех сил, приложенных ко всем поверхностям движителя. Составляющие тяги образуются во всех элементах, где есть изменение полного импульса потока, и приложены соответственно ко всем элементам движителя. Неверно представление, что тяга образуется только в сопле и приложена к соплу.
Дата добавления: 2016-10-07; просмотров: 2727;