Содержание материала

КОНСТРУКТИВНЫЕ ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА ВЕЛИЧИНУ ТЯГИ

К факторам, влияющим на величину тяги авиамодельного ПуВРД, следует отнести конструкцию двигателя в целом и в первую очередь конструкцию клапанной решетки. Рассмотрим только конструкции клапанных решеток и лимитирует количество поступающей смеси в камеру сгорания.

При одной и той же величине разрежения за клапанной решеткой в камеру сгорания поступит тем больше свежей смеси, чем больше площадь проходного сечения решетки. И, наоборот, чем меньше площадь проходного сечения, тем больше сопротивление, оказываемое всасываемой смеси, и тем меньше ее поступит в камеру сгорания.

Дисковые решетки (см. приложения 1 и 2 в конце книги) с круглыми проходными отверстиями имеют очень малую площадь проходного сечения, что способствует понижению тяги двигателя.

Поэтому в дальнейшем необходимо работать над созданием решеток с большим проходным сечением, конструктивно простых и легких по весу, позволяющих значительно увеличить тягу авиамодельного ПуВРД 

Ниже приведено несколько схем решеток, позволяющих увеличить площадь проходных сечений и тем самым увеличить тягу двигателя.

Решетки А и Б (рис. 12) представляют собой конусы, выточенные на токарном станке, с размещением на них одного или двух рядов клапанов. Входные отверстия прорезаны по всей поверхности конуса и со стороны наложения клапанов; для создания большей опоры проточена ровная кольцевая площадка. Ввиду того что клапаны открываются не параллельно самим себе, а под углом один к другому, расстояние между ними можно сократить до 0,5—1,0 мм. Толщину клапанных пластинок можно брать   

0,08—0,1 мм. Клапаны прижимаются к телу конуса с помощью специального кольца, имеющего ровные площади соответственно числу входных отверстий. Клапаны закладываются на ровной площадке между конусом и кольцом и зажимаются гайкой.

Лучшей решеткой, с точки зрения увеличения площади проходного сечения, следует считать решетку В (рис. 13). Клапаны на ней расположены двумя ярусами и занимают значительную площадь. Достоинством решетки является и то, что входные отверстия прорезываются на ровных плоскостях и для клапанов обеспечена большая площадь опоры. 

Конструкцией решетки обеспечивается интенсивное (организованное) завихривание смеси, способствующее увеличению скорости ее сгорания. Решетка изготовлена из листовой стали толщиной 0,5 мм и спаяна латунью.

Решетка Г (рис. 14) с большим проходным сечением изготовлена из листовой стали толщиной 0,4—0,5 мм и имеет четыре ряда клапанов, расположенных под углом к направлению потока смеси. Особенностью этой решетки является то, что клапаны, прижимаемые к телу решетки стальными пластинами, сдвоенные, т. е. при изготовлении их из клапанной ленты вырезаются сразу два клапана, расположенных один к другому узкими сторонами (рис. 14). После прижима клапанов подвижные части их необходимо отогнуть от седел на 0,1—0,2 мм, чтобы обеспечить более свободное прохождение смеси.

Дисковая решетка Д (рис. 15) имеет несколько увеличенное сечение проходных отверстий за счет придания им каплевидной формы.

Другой, не менее важной характеристикой решетки являются ее аэродинамические качества. Решетка в какой-то степени препятствует свободному поступлению смеси в камеру сгорания из-за сопротивления, создаваемого ею. Чем больше это сопротивление, тем меньше поступит смеси в камеру сгорания.

Дисковая решетка с поперечным расположением клапанов имеет наиболее низкие аэродинамические качества и создает наибольшие сопротивления прохождению смеси по сравнению с другими выше приведенными схемами клапанных решеток. 

 

При установке дисковой решетки смесь проходит через отверстия диска, расположенные перпендикулярно направлению потока смеси, затем огибает клапаны, расположенные также перпендикулярно входу.

Таким образом, величина разрежения, созданного в камере сгорания, расходуется не только на засасывание 

смеси, но и на повороты движущегося потока смеси, прежде чем смесь сможет поступить в камеру сгорания. Чем меньше поворотов у движущегося потока смеси по пути в камеру сгорания, тем больше смеси поступит в камеру сгорания и, следовательно, тем большую тягу разовьет двигатель. Решетки А, Б, В и Г имеют наилучшие аэродинамические качества и позволяют, при прочих равных условиях, увеличить количество смеси, поступающей в камеру сгорания, и тем самым повысить тягу двигателя.

К положительным свойствам дисковой решетки, кроме простоты и легкости ее конструкции, следует отнести способность этой решетки сильно завихрять смесь, поступающую в камеру сгорания. Эта организованная завихренность позволяет хорошо перемешать смесь и значительно увеличить скорость ее сгорания, в результате чего возрастает частота циклов и, следовательно, при прочих равных условиях увеличивается тяга двигателя.

Третьим фактором, влияющим на величину тяги двигателя, является нагрев стенок камеры сгорания. По истечении 10—15 секунд работы стенки камеры сгорания приобретают высокую температуру, что ускоряет процесс испарения топлива и уменьшает время воспламенения смеси. При повышении температуры стенок камеры сгорания вес смеси, поступающей в камеру, уменьшается, что приводит к уменьшению максимального давления в ней и, следовательно, к уменьшению тяги. Если двигатель перегрет, воспламенение свежей смеси может происходить и от стенок, в этом случае количество свежей смеси, поступающей за один цикл (коэфициент наполнения двигателя свежей смесью), резко уменьшается, при этом тяга также резко падает, хотя частота циклов несколько увеличивается. Поэтому ни в коем случае нельзя допускать перегрева двигателя.

Для устойчивой работы двигателя любого типа имеется два предела: предельное обеднение и предельное обогащение. Если допустить работу двигателя на предельно обедненной смеси, то количество выделяемого тепла и скорость сгорания уменьшатся, следовательно, и скорость нарастания максимального давления и величина его также упадут. В результате газы будут двигаться по выхлопной трубе с меньшей скоростью, их инерционная способность снизится, и разрежение создаваемое ими перед клапанами, также уменьшится. Уменьшение абсолютной величины разрежения перед клапанами приводит к уменьшению количества свежепоступающей смеси в камеру сгорания. Поэтому при регулировке режима работы двигателя необходимо несколько обогащать смесь, так как при этом уменьшается теплонапряженность двигателя и увеличивается развиваемая им тяга. 

 

ОСНОВНЫЕ ОТНОСИТЕЛЬНЫЕ (УДЕЛЬНЫЕ) ПАРАМЕТРЫ ПУЛЬСИРУЮЩЕГО ВРД

Сравнительную оценку летно-эксплоатационных качеств пульсирующего ВРД удобнее всего производить, пользуясь относительными параметрами.

Основными относительными параметрами являются: удельная тяга, удельный расход топлива, удельный вес двигателя и удельная лобовая тяга. Выражения для этих величин будут даны без выводов.

Удельная тяга:

Чем больше удельная тяга, тем меньше при заданной величине тяги Р потребный секундный расход воздуха, а следовательно, тем меньше размеры и вес двигателя. Нг рис. 16 показано изменение удельной тяги по скорости полета. Из графика видно, что удельная тяга все время падает, причем более быстрое ее падение происходит на больших скоростях полета. Падение удельной тяги с увеличением скорости вызывается непропорциональным изменением тяги двигателя и расхода воздуха через двигатель.

Возрастание тяги двигателя происходит медленнее возрастания расхола воздуха через двигатель. 

 

При заданной величине тяги удельный вес двигателя определяет вес двигательной установки, который, как известно, очень сильно влияет на параметры летающей модели и в первую очередь на ее скорость и грузоподъемность. Чем меньше удельный вес двигателя, т. е. чем меньше вес двигателя при заданной тяге, тем большего веса модель этот двигатель может поднять в воздух.

Удельная лобовая тяга играет важную роль при оценке аэродинамических качеств двигателя скоростной модели. Чем больше РЛОб, тем меньшая доля тяги, развиваемая двигателем в полете, расходуется на преодоление его собственного сопротивления.

Авиамодельный ПуВРД вследствие малого лобового сопротивления (что вызывается достаточно обтекаемой формой его) наиболее удобен для установки на летающую модель. Сопротивление, создаваемое двигателем, очень незначительно.

Рассмотренные относительные параметры для одного и того же двигателя меняются с изменением скорости и высоты полета, так как при этом не сохраняют свою величину тяга, развиваемая двигателем, и суммарный расход топлива у двигателя. Относительные параметры обычно относятся к работе двигателя на месте, на максимальном режиме на земле.

  • На сайте представленная вся информация, предназначена для домашнего ознакомительного просмотра, взятая из свободных источников информации.

    Для связи с Администрацией сайта пишите на почту proektodindoma@gmail.com

    Дата ОТКРЫТИЯ САЙТА 01.01.2019 г.