Системы всасывания предназначены для подвода воздуха к потребителю, в первую очередь к двигателю, и обеспечения максимального использования на всасывании скоростного напора. Кроме того, система всасывания должна обеспечить очистку воздуха, защиту от попадания в двигатель посторонних предметов, подогрев и
в отдельных случаях охлаждение воздуха. Забор воздуха происходит при помощи специальных воздухозаборников, число которых должно быть наименьшим. Для этого в ряде случаев объединяют различные по назначению воздухозаборники в общий.
Расположение воздухозаборников может быть разнообразное в зависимости от типа двигателя, схемы самолета и места установки двигателя (рис. 118). Расчеты показывают, что наименьшей потерей напора обладают лобовые воздухозаборники; у самолетов с зерхними, нижними, боковыми и крыльевыми воздухозаборниками тяга двигателя получается меньшей за счет больших потерь в искривленных воздухоподводящих каналах, косвенного влияния пограничного слоя.
Кроме потерь тяги двигателя, в заборнике и воздухоподводящем канале при выборе места для воздухозаборника необходимо учитывать еще целый ряд особенностей. Главными из них являются работа заборника при различных углах атаки и скольжения, неравномерность распределения скоростей по сечению канала на входе в двигатель (что очень важно для осевых компрессоров). Нижний заборник хорошо работает (т. е. обеспечивает эффективное использование скоростного напора) на положительных углах атаки, на которых всегда летает самолет. Однако он затрудняет компоновку передней ноги шасси и засасывает пыль, мелкие камни и т. д.
Верхний заборник последнего недостатка не имеет, но ему присущ другой: он плохо работает на положительных углах атаки, приводя к большим потерям тяги и в некоторых случаях к самовыключению двигателя.
Лобовые, боковые и крыльевые воздухозаборники таких недостатков не имеют, если боковые заборники расположены ближе к носу машины, а крыльевые — ближе к фюзеляжу. Эти заборники удовлетворительно работают как на положительных, так и на отрицательных углах атаки, но ухудшают свою работу при скольжении самолета. Таким образом, наилучшнм со всех точек зрения является лобовой воздухозаборник.
Рациональное проектирование воздухозаборника особенно важно для сверхзвуковых самолетов. При дозвуковых и небольших сверхзвуковых скоростях полета (М= 1,3&divid;1,6) может применяться обычный (дозвуковой) воздухозаборник. На сверхзвуковой скорости перед входом в такой воздухозаборник образуется прямой скачок уплотнения, за которым скорость потока становится дозвуковой. Потери полного давления, а следовательно, и тяги растут с увеличением скорости полета. Для уменьшения потерь давления целесообразно тормозить поток системой косых скачков. Для этой цели во входном канале устанавливается центральный конус, который желательно снабжать устройством для управления перемещением (чтобы подбирать оптимальный сверхзвуковой вход).
О важности правильно спрофилированного воздухозаборника можно судить хотя бы потому, что при скорости полета, в 3 раза превышающей скорость звука, воздухозаборник может сжать поступающий в двигатель воздух до давления, в 30 раз превышающее его начальное давление.
Заборники воздуха поршневых двигателей могут быть выступающими и расположенными внутри капота двигателя. Последние встречаются реже, так как у них в меньшей степени используется скоростной напор, хотя они и имеют несколько меньшее лобовое сопротивление.
Заборники воздуха поршневых двигателей часто снабжаются фильтрами, предохраняющими двигатели от пыли при движении самолета по аэродрому. Взлет с включенным пылефильтром производится только при острой необходимости, т. е. при большой концентрации пыли в воздухе. Во всех остальных случаях фильтр должен быть отключен, так как он значительно уменьшает количество поступающего воздуха, снижая мощность двигателя.
Для защиты газотурбинных двигателей от попадания в них через всасывающие каналы мелких предметов и пыли воздухозаборники могут оборудоваться защитными устройствами в виде решетки (сетки), размер ячеек которой должен быть не более 4—5 мм. Однако наличие таких решеток приводит к значительным потерям тяги из-за больших гидравлических сопротивлений. Кроме того, эти решетки легко подвергаются обледенению и, следовательно, требуют дополнительных устройств для их обогрева.
Более надежным является метод защиты от попадания в воздушный тракт мелких предметов при работе двигателя на земле путем создания воздушной завесы на входе в воздухозаборник. С этой целью часть воздуха отбирается от компрессора двигателя и направляется вниз через специальные отверстия на входе в воздухозаборник, что приводит к разрушению вихря, подсасывающего в воздухозаборник с земли мелкие камни и другие предметы.
Для двигателей с карбюраторами часто бывает необходимо подогревать поступающий воздух для устранения обледенения карбюратора. Для подогрева воздуха используется тепло продуктов горения. Обледенение воздухозаборников приводит к увеличению входных потерь, уменьшению тяги и мощности, попаданию в компрессор кусочков льда, которые могут разрушить лопатки.
Для предохранения заборников от обледенения применяются противообледенители. Источником тепла может быть горячий воздух, отбираемый от компрессора двигателя, электричество и отработавшие газы.
Выпускные устройства газотурбинных двигателей (рис. 119) служат для преобразования потенциальной энергии газового потока в кинетическую, отвода газов за пределы самолета с наименьшими тепловыми и гидравлическими потерями и защиты элементов конструкции самолета от нагрева.
Трубы, по которым выводится струя газов ТРД, работают под действием высоких температур и давления, поэтому они должны быть высокопрочными. Кроме того, необходима тепловая изоляция труб от элементов конструкции самолета, которая выполняется из алюминиевой фольги, стеклянной или асбестовой ваты. На изоляцию надевают стальные или алюминиевые разрезные кожухи, которые закрепляют стяжными лентами.
Если турбореактивный двигатель помещен в средней части фюзеляжа или в крыле, то необходимо устанавливать удлинительные
трубы (рис 119, а и б). С реактивной трубой удлинительная соединяется при помощи специального телескопического подвижного соединения.
На дозвуковых гражданских самолетах до настоящего времени применяются простые сужающиеся сопла. Для полета с большими числами М конструкция сопла должна быть иной, так как в простом сужающемся реактивном сопле невозможно полностью использовать перепад давлений. Это приводит к снижению удельной тяги двигателя. Для самолетов, летающих со сверхзвуковыми скоростями, полное расширение газа обеспечивается постановкой сопла, имеющего суживающуюся (дозвуковую) и расширяющуюся (сверхзвуковую) части (рис. 119, в). Такое сопло называют соплом Лаваля.
Для отвода продуктов горения из поршневых двигателей служат выпускные системы — выпускные коллекторы или индивидуальные патрубки на каждом цилиндре. В продуктах горения поршневых двигателей заключена почти половина энергии топлива. Для рационального использования этой энергии в ряде случаев устанавливают выпускные реактивные патрубки, турбокомпрессоры, вращаемые выпускными газами, которые приводят в действие нагнетатели для повышения высотности двигателя, и, наконец, тепло этих газов используется для работы системы отопления самолета и борьбы с обледенением.
Устройства для реверса тяги — это такие устройства, которые позволяют изменить направление тяги на обратное. При этом величина обратной тяги может составлять значительную часть от полной тяги двигателей. Реверсивная тяга используется для сокращения длины пробега, торможения в полете при выполнении маневра. Реверсивную тягу можно получить на самолетах, использующих в качестве движителей как воздушные винты, так и турбореактивные двигатели. В первом случае для получения отрицательной тяги лопасти винта устанавливают таким образом, что винт работает с отрицательными углами атаки.
Длина пробега тяжелого транспортного самолета при использовании реверсивных винтов уменьшается на 30%, а при одновременном использовании реверсивных винтов и тормозов — в среднем на 55% по сравнению с длиной пробега при использовании только одних колесных тормозов. Эффект от пользования реверсивными винтами получается еще больший при посадке на обледеневший аэродром. Применение реверсивной тяги значительно удлиняет срок службы покрышек колес.
Реверсирующие устройства ТРД могут быть со створками или с системой отклоняющихся колец. Створки могут быть коническими, полуцилиндрическими, полусферическими, V и W-образными. Конструктивно они могут быть выполнены так, что в убранном положении образуют, например, хвостовую часть обшивки мотогондолы или часть выпускной трубы.
На рис. 120, а показана конструкция реверсивного устройства с подвижными створками, в обычном полете не препятствующими
прохождению газов. При включении реверсивного устройства створки поворачиваются, перекрывая поток газов (рис. 120, б), которые в этом случае отклоняются от первоначального направления и создают отрицательную тягу.
Отклоняющие кольца устанавливают в виде цилиндрической или конической решетки. Струя газа может быть направлена на кольца с помощью дросселирующих заслонок или путем вдувания в поток воздуха, отбираемого от двигателя (рис. 120, в), а также с помощью полного запирания хвостовой части выпускного канала, благодаря чему струя поступает в отклоняющие каналы.
Возможно также использование центробежного эффекта, для чего струе должна быть сообщена закрутка. Для этой цели можно применять несколько обтекаемых поворотных лопаток, установленных перед срезом реактивного сопла. Для реверсирования тяги эти лопатки отклоняются от оси потока, который приобретает закрутку и под действием центробежных сил поступает на сопла в отклоняющую решетку. На рис. 120, в показана система реверсирования тяги, состоящая из концентрических колец полукруглого сечения. При включенном реверсе сжатый воздух отклоняет струю газов, которая попадает к кольцам. Газы отклоняются под углом примерно 45° и создают отрицательную тягу. Сжатый воздух, необходимый для отклонения потока газа, обычно отбирается от компрессора.
Величина отрицательной реактивной тяги зависит от конструкции реверсивного устройства и может достигать 50—60% от номинальной положительной тяги.
Используемая литература: "Основы авиации" авторы: Г.А. Никитин, Е.А. Баканов
Скачать реферат:
Пароль на архив: privetstudent.com