ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Предварительные сведения из "Термодинамические и теплофизические свойства продуктов сгорания том 1" Основой построения теоретического профиля сверхзвуковой части сопла является решение методом характеристик дифференциальных уравнений (18.1) — (18.2) [226, 307]. [c.170] Расчет ускорения потока начинается от некоторой начальной характеристики АВ, которая может быть получена как из расчета трансзвукового потока при криволинейной поверхности перехода через скорость звука [329], так и путем разложения решения в ряд по характеристической координате при плоской поверхности перехода [227]. Обычно при расчете сверхзвукового контура сопла используется предположение о плоской поверхности перехода. [c.170] Разгонный участок сверхзвукового сопла заканчивается последней характеристикой веера волн разрежения АС. Контур сверхзвуковой части сопла получается в результате численного решения методом характеристик [225] задачи Гурса между характеристиками АД и ДЕ. [c.170] В качестве характеристик ДЕ можно использовать либо экстремальную характеристику [392, 481, 721, 922], либо характеристику с равномерным и параллельным оси потоком на ней [307, 331, 498], начинающуюся в этом случае в конечной точке С характеристики АС. [c.170] В первом случае длина и радиус выходного сечения сопла оптимального контура определяются в результате численного решения вариационной задачи о нахождении из семейства контуров сопел сопла, реализующего максимальный удельный импульс яри конкретных габаритных ограничениях (заданной длине, заданной площади выходного сечения или заданной площади боковой поверхности). [c.170] При использовании равномерной характеристики оптимальное сопло определяется в результате укорочения контура, рассчитанного на равномерное и параллельное оси течение. При одинаковых длине и радиусе выходного сечения контуры сопел, построенные на базе экстремальной характеристики, и контуры сопел, полученные укорочением сопла, рассчитанного на равномерное и параллельное оси течение на выходе, незначительно отличаются как по форме, так и по потерям удель-307]. [c.170] Таким образом, в случае равновесного течения влияние изменения свойств продуктов сгорания на геометрию контура и на коэффициенты потерь удельного импульса Ср и тр может быть учтено соответствующим выбором значения п для каждой конкретной топливной композиции. [c.171] Поляковым предложены приближенные формулы, позволяющие рассчитать длину и боковую поверхность укороченного сопла из семейства сопел с угловой точкой и равномерным и параллельным оси потоком на выходе, если известен показатель адиабаты (изоэнтропы) п, относительный радиус выходного сечения (Га = Га//- ) и степень укорочения сопла г = ( а —1)/(Го —1) (см. фиг. 18.1). [c.171] Здесь 1а—длина сверхзвуковой части сопла, отнесенная к радиусу критического сечения боковая поверхность сверхзвуковой части сопла, отнесения к площади критического сечения о и 5о — относительная длина и поверхность неукороченного сшла с равномерным потоком на выходе при Гц = Го. [c.171] При течении реального газа в сверхзвуковом сопле процесс расширения происходит с заметным отличием от принятой ранее модели идеального процесса расширения, что приводит к возникновению потерь тяги. Отличие действительной тяги от идеальной вызывается различными по своей природе газодинамическими и физико-химическими явлениями, из которых определяющими являются следующие. [c.172] В процессе расширения, в силу трехмерности (в общем случае) течения, газодинамические и термодинамические параметры не сохраняются постоянными 1в поперечном сечении сопла, в частности вектор скорости не параллелен оси сопла, давление и число М может заметно изменяться в направлении от оси сопла к стенке. Неравномерность параметров в выходном сечении приводит к потерям тяги на рассеяние, так как при фиксир01ванной площади выходного сечения максимальной тягой обладает идеальное сопло с равномерным и параллельным оси потоком [481, 721]. [c.172] При течении в сопле вязкого и теплопроводного газа вблизи стенок нарастает пограничный слой. Сила трения, действующая в направлении, противоположном силе тяги, а также перераспределение давления на стенках сопла, связанное с наличием пограничного слоя, приводят к возникновению потерь на трение. [c.172] Процесс расширения газа в сопле сопровождается физико-химическими превращениями (изменением степени возбуждения колебательных степеней сво боды, реакциями рекомбинации и диссоциации и т. п.), времена протекания которых могут быть сравнимы со временем пребывания элемента объема в сопле. В этом случае физико-химические процессы протекают неравновесно, что приводит к потерям тяги по сравнению с идеальным равновесным процессом истечения. [c.172] Вследствие особенностей технологического процесса производства, особенностей теплообмена и разгара сопла в процессе работы двигателя контур реального сопла отличается от расчетного, специальным образом спрофилированного оптимального контура, что, как правило, вызывает увеличение потерь тяги. [c.172] Здесь и далее величины без индексов относятся к действительным параметрам сопла, с индексом ид — к теоретическим. [c.172] Для продуктов сгорания с постоянным значением показателя адиабаты . величину Оид можно определить по формуле (13.54). [c.172] Для случая, когда через идеальное сопло течет идеальный газ с постоянным показателем адиабаты х, расчет 1 может быть произведен по формуле (13.59). [c.172] При таком опредеелнии величины значения удельного импульса должны быть определены без учета потерь, обусловленных несовершенством организации процессов в камере сгорания. [c.173] Сп —коэффициент потерь импульса, учитывающий неравновесное протекание физико-химических процессов. [c.173] В общем случае в формулу коэффициента потерь импульса (18.11) должны входить члены, учитывающие взаимное влияние коэффициентов Ср, Стр, С/ Друг на друга. Вследствие того, что каждый из коэффициентов Сг относительно мал, коэффициентами, учитывающими взаимное влияние различных процессов, обычно пренебрегают. [c.173] Вернуться к основной статье