WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 | 2 ||

При одной закрытой и одной открытой заслонке осевая составляющая тяги уменьшается, что объясняется появлением вертикальной составляющей тяги, т.е. струя отклоняется от своего горизонтального положения на некоторый угол. На исследованных режимах работы выходного устройства было отмечено отклонение реактивной струи в диапазоне 4,5-10°, что соответствует появлению вертикальной составляющей тяги 4-6 кгс.

Оценка угла отклонения реактивной струи производилась по замерам полей полного давления и температуры в струе за срезом сопла на расстоянии 6 и 165 мм (рис. 9-10). В результате было установлено, что максимумы полей полного напора и температуры смещены в сторону закрытой заслонки.

На графике рис.8 изображена эпюра статических давлений на профилированной стенке сопла, прилегающей к закрытой верхней заслонке. В случае закрытия одной из заслонок разряжение возрастает на поверхности той профилированной стенки сопла, на которую перестает поступать воздух из атмосферы. При этом диапазон значений разряжения составил в эксперименте от 7000 до 12000 Па для максимального режима работы двигателя, в то время как на противоположенной стенке давления остаются прежними. Образующаяся разность между давлениями на противоположенных профилированных стенках сопла и обуславливает отклонение струи.

По результатам эксперимента так же видно, что эффект отклонения газовой струи проявляется на разных режимах работы двигателя и при разных соотношениях площадей основной и эжектируемой струй, следовательно, эффект является устойчивым.

В пятой главе численно исследуется влияние технологических погрешностей изготовления регулируемого сопла на эффективность управления положением реактивной струи.

В связи с тем, что реальная конструкция сопла отличается от рассмотренной (имеются технологические щели в месте прилегания створок сопла к стенкам, высота щелей составляла порядка 1,5-2 мм), было выполнено исследование влияния утечек газа на эффективность асимметричного эжекторного воздействия воздуха на реактивную струю сопла.

Исследования показали, что через технологические щели происходит частичное втекание газа в эжекторный насадок сопла, это приводит к уменьшению величины разряжения на профилированной стенке и, как следствие, к уменьшению угла отклонения струи при асимметричном открытии управляющей заслонки.

Результаты сопоставления расчетных данных с экспериментом приведены в таблице 3. Результаты расчетов качественно согласуются с экспериментальными данными. Расхождения расчетов и эксперимента в точках расположения датчиков для замера статического давления не превышает 15%.

Сопоставление расчетных и экспериментальных данных подтвердило адекватность разработанной математической модели.

Проведенные исследования показали, что управляющее воздействие на реактивную струю, достигаемое асимметричным отбором вторичного воздуха, на 20-30% превышает необходимое значение для компенсации влияния технологических утечек на положение реактивной струи, что позволяет использовать разработанные выходное устройство и способ его применения для целенаправленного управления вектором тяги двигателя и повышает маневренность летательного аппарата.

Таблица 3

Режем работы двигателя

Вертикальная составляющая тяги (кгс (Н)) полученная по

Результатам эксперимента

Результатам расчета

Расстояние между профилированными стенками А=135 мм

1

4,58 (44,91)

4,82(47,24)

2

5,34 (52,36)

5,71(55,99)

3

5,89 (57,76)

6,4(67,72)

Расстояние между профилированными стенками А=115 мм.

1

3,88 (38,05)

4,12(40,38)

2

4,81 (47,17)

5,14(50,37)

3

5,83 (57,17)

6,2(60,76)

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. Современная концепция создания малоразмерных воздушно-реактивных двигателей предполагает использование плоского регулируемого сопла, внедрение которого сдерживается высоким техническим риском, обусловленным недостатком данных по использованию таких выходных устройств в составе летательного аппарата, а также повышенными газодинамическими потерями, включая неуправляемое отклонение вектора реактивной струи от осевого направления, связанное с технологическими утечками газа, что существенно влияет на управляемость летательного аппарата. В связи с этим возникает необходимость в изучении процессов, происходящих при функционировании таких выходных устройств в составе малоразмерного ВРД.

2. Для исследования процесса функционирования плоских выходных устройств малоразмерных ВРД разработана и верифицирована модель компенсации неуправляемого отклонения вектора реактивной струи, истекающей из плоского сопла малоразмерного ВРД.

При этом:

-предложен газодинамический метод управления вектором реактивной струи дозвуковых сопел малогабаритных двигателей, основанный на эффекте Коанда;

- на основе интегральных методов составлены методика и программа для расчета изменения параметров смешивающихся потоков в плоском эжекторном сопле при произвольном задании формы профиля стенок сопла, позволяющая на этапе проектирования определить ожидаемую величину и программу компенсации нефункционального отклонения вертикальной составляющей вектора реактивной струи из-за асимметричных утечек газа.

3. Сформирован комплекс испытательных средств для исследования и моделирования условий взаимодействия реактивной струи, истекающей из плоского сопла, с воздухом окружающей среды, включающий натурную модель дозвукового сопла малогабаритного двигателя, реализующую газодинамический способ управления положением реактивной струи, основанный на эффекте Коанда.

4. Исследованы закономерности влияния утечек газа на эффективность их газодинамической компенсации путем асимметричного контакта дозвуковой реактивной струи, истекающей из плоских регулируемых сопел, с окружающей средой.

При этом установлено, что:

-разряжение над обтекаемым профилем распространяется на достаточную глубину (= 0,50,6), вследствие чего силы, вызванные перепадом давления, приложены не только к тонкому слою газа, непосредственно прилегающему к поверхности профиля, но и к значительной части потока, сопоставимой по высоте с длинной профилированной стенки, расположенной над ним, что приводит к изменению направления течения струи газа;

-зона возвратно-циркуляционного течения не препятствует присоединению струи к поверхности профиля стенки сопла, благодаря области разряжения, образующейся над профилем;

- результаты расчетов параметров реактивной струи удовлетворительно согласуются с экспериментами в исследованном диапазоне режимов работы двигателя (отличие около 5%);

- при одной и той же частоте вращения ротора осевая тяга при открытых заслонках оказывается в среднем на 10-14% выше, чем при закрытых заслонках, что связанно с эжекцией воздуха в сопло;

- при асимметричном открытии заслонок эжекторного насадка осевая составляющая тяги уменьшается, что объясняется появлением вертикальной составляющей тяги;

-на исследованных режимах работы выходного устройства отмечено отклонение реактивной струи в диапазоне 4,5-10°, что соответствует появлению вертикальной составляющей тяги около 4-6 кгс;

- управляющее воздействие на реактивную струю на 20-30% превышает необходимое значение для компенсации влияния технологических утечек, что определяет дополнительную возможность управления вектором тяги двигателя и повышает маневренность летательного аппарата.

5. Разработанный расчетно-экспериментальный комплекс оценки параметров реактивной струи плоского сопла, модель функционирования и конструкция выходного устройства двигателя позволили повысить технические характеристики малоразмерного ВРД, а также сократить сроки проектирования силовой установки.

Основное содержание диссертации отражено в следующих публикациях:

1. Фетисов М.В. Плоские сопла. Тезисы докладов XXX Гагаринских

чтений, М.-«МАТИ»-РГТУ, 2004 г.

2. Фетисов М.В. Попов В.Г. Малиновский К.А. Анализ существующих

поворотных сопел. Сборник трудов МАТИ Москва 2004г.

3. Фетисов М.В. Овчинников А.А. Ледяев В.В. Якубовский К.Я. Физические основы газодинамического способа управления дозвуковыми газовыми струями. Вестник Самарского государственного аэрокосмического университета им. С.П. Королева. №2(8). Самара 2005г.

4. Фетисов М.В. Овчинников А.А. Малиновский К.А. Исследование возможности управления газовой струей с использованием эффекта Коанда. Авиационная промышленность №1. Москва 2005г.

5. Фетисов М.В. Овчинников А.А. Малиновский К.А. Перспективные устройства управления дозвуковыми газовыми струями. Авиационная промышленность №2. Москва 2005г.

6. Фетисов М.В. Управление дозвуковыми газовыми струями. Тезисы докладов международной конференции Авиация и космонавтика-2005. Москва 2005 г.

7. Фетисов М.В. Овчинников А.А. Малиновский К.А. Отклонение реактивной струи путем ассиметричного присоединения массы атмосферного воздуха в эжекторном сопле ВРД. Тезисы докладов XXXI Гагаринских

чтений, М.-«МАТИ»-РГТУ, 2005 г.

8. Фетисов М.В. Попов.В.Г. Малиновский К.А.Приближенная оценка вертикальной составляющей тяги. Авиационная промышленность №1. Москва 2006г.

9. Фетисов М.В. Малиновский К.А. Отклонение реактивной дозвуковой струи путем ограничения притока атмосферного воздуха. Материалы научно технического конгресса по двигателестроению. Москва 2006г.

10. Отработка газодинамического способа управления дозвуковыми выхлопными струями в условиях стендовых испытаний. Тезисы докладов международной конференции Авиация и космонавтика-2006. МАИ Москва 2006 г.

11. Определение параметров смешивающихся потоков вдоль плоского эжекторного сопла. Сборник трудов МАТИ Москва 2006г.

Подписано в печать 04.03. 2007г. Объем 1,0 п.л. Тираж 100 экз.

Ротапринт “МАТИ”, 109240, г. Москва, Берниковская наб., 14

Pages:     | 1 | 2 ||






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»