Nghiên cứu khai thác đường tiến khí (Thiết bị vào) trên máy bay phản lực siêu âm

- TỔNG QUAN VỀ ĐƯỜNG TIẾN KHÍ (THIẾT BỊ VÀO).
- XÂY DỰNG NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU 4 1.1 Khái quát về đường tiến khí trên máy bay phản lực siêu âm 4 1.1.1.
- Yêu cầu, chức năng, công dụng đường tiến khí trên máy bay phản lực siêu âm 4 1.1.2 .Phân loại đường tiến khí trên máy bay phản lực siêu âm 8 1.2.
- Đặc điểm làm việc của đường tiến khí trên máy bay phản lực siêu âm 13 1.2.1 Đặc tính làm việc của động cơ và đường tiến khí trên máy bay phản lực siêu âm 13 1.2.1.1.
- Đặc tính làm việc của TBV vượt âm 13 1.2.1.2.
- Đặc tính làm việc của động cơ tua bin phản lực 21 1.2.2.
- Các phương pháp xây dựng đặc tính sử dụng của động cơ 31 1.2.3.1.
- Phương pháp xây dựng đặc tính sử dụng của ĐCTBPL bằng thực nghiệm 31 1.2.3.2.
- Phương pháp xây dựng đặc tính sử dụng của ĐCTBPL bằng tính toán 31 1.3 Xây dựng nhiệm vụ nghiên cứu 32 1.3.1.
- NGHIÊN CỨU BẢO ĐẢM LÀM VIỆC ỔN ĐỊNH ĐỘNG CƠ (cho một loại động cơ và đường tiến khí trên máy bay phản lực siêu âm ở Việt Nam) 36 2.1 Đặc điểm kết cấu và làm việc động cơ tua bin phản lực 2 luồng Nghiên cứu khai thác đường tiến khí (thiết bị vào) trên máy bay phản lực siêu âm 3.2.
- Đánh giá độ bền lưới chắn trên ĐTK bảo vệ động cơ АЛ-31Ф.
- Độ bền của lưới chắn bảo vệ động cơ trên ĐTK 94 3.2.2.1.
- Sử dụng SAP-2000 tính toán hệ dầm dàn (lưới chắn) 95 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 97 TÀI LIỆU THAM KHẢO 100 PHỤ LỤC 102 Nghiên cứu khai thác đường tiến khí (thiết bị vào) trên máy bay phản lực siêu âm Chương 1.
- Tổng quan về đường tiến khí (thiết bị vào).
- Xây dựng nhiệm vụ nghiên cứu 1.1 Khái quát về đường tiến khí (ĐTK) trên máy bay phản lực siêu âm (MBPLSA).
- Thiết bị vào (TBV) và đường tiến khí (ĐTK.
- Sau đây ta gọi chung là thiết bị vào là một thành phần không thể tách rời được của thiết bị động lực của ĐCPLKK nhằm đưa không khí vào động cơ và dùng nó làm chất công tác.
- Thiết bị động lực có ĐCTBK làm việc khi máy bay cất cánh, cũng như khi bay với vận tốc nhỏ dưới âm, không khí đi vào TBV từ môi trường bên ngoài dưới tác dụng của sự hạ áp sinh ra trước máy nén động cơ.
- Nhiệm vụ chính của nó là cung cấp không khí (dẫn khí), nén sơ bộ không khí và ổn định trường áp suất, nhiệt độ, tốc độ của dòng khí trước máy nén, sử dụng một cách hiệu quả áp suất động của dòng khí chuyển động vào động cơ để tăng áp suất không khí trước động cơ.
- Những tham số đánh giá mức đồng đều và tính ổn định của dòng chảy ở cửa ra của TBV.
- Mối quan hệ ()Hlt,TBVMf=π được biểu diễn trên hình 1.1 bằng đường nét đứt.
- Mức tổn thất trong quá trình hãm dòng thực của không khí xác định bằng TBVπ, phụ thuộc vào số MH của dòng chảy tới và vào phương pháp tổ chức quá trình hãm dòng.
- Sự hãm dòng của dòng dưới âm xảy ra với tổn thất không lớn do ma sát và do sự tạo xoáy và vì thế giá trị TBVπ không khác ềốổ ấ Nghiên cứu khai thác đường tiến khí (thiết bị vào) trên máy bay phản lực siêu âm Từ các điều nói trên cho thấy kết luận đầu tiên về yêu cầu đối với TBV là: tổn thất áp suất toàn phần trong TBV phải là nhỏ nhất.
- Lưu lượng không khí lớn nhất, có thể được qua TBV với diện tích cửa vào là FTBV ở những giá trị vận tốc trên âm cho trước và mật độ không khí ρH, sẽ được xác định bằng công thức GKKmax = ρH.V.FTBV.
- Ở những điều kiện này, lưu lượng không khí thực tế GB có thể khác cơ bản so với GKKmax do diện tích thiết diện thu hẹp dòng chảy FH bị giảm so với FTBV như trên hình vẽ 1.2.
- Việc giảm FH gây nên do việc lệch dòng chảy không khí trước cửa vào kênh bên trong của TBV sẽ làm giảm lưu lượng thực tế (GKK = ρH.V.FH).
- Hệ số lưu lượng được sử dụng rộng rãi để phân tích điều kiện làm việc phối hợp của TBV và động cơ.
- Như vậy TBV phải đảm bảo cung cấp khí để động cơ hoạt động ổn định ở mọi chế độ.
- Vấn đề thứ ba là ngoài tổn thất bên trong dòng chảy không khí vào động cơ, quá trình làm việc của TBV diễn ra với những tổn thất lực đẩy để thắng lực cản bên ngoài XTBV.
- Sự xuất hiện lực cản bên ngoài XTBV gây nên bởi sự nhiễu động dòng không khí vào TBV do hậu quả của sự tác động của lực chênh áp và lực ma sát có hướng chống lại lực đẩy động cơ.
- Vì vậy việc đảm bảo giá trị tối thiểu XTBV phải coi như yêu cầu cơ bản thứ ba trong việc tổ chức quá trình làm việc của TBV.
- Số sóng kích được sử dụng để hãm dòng khí trên âm.
- Trên các máy bay dùng để bay với tốc độ trên âm không lớn ứng với số M < 1,5 thường thường người ta sử dụng TBV đơn giản với một sóng kích thẳng đặt trước mặt phẳng cửa vào.
- Ở giá trị MH khá lớn, giá trị σKT sẽ giảm rất nhanh (hình 1.3 đồ thị 1).
- Với mục đích đó người ta sử dụng profin hoá bề mặt hãm bằng dạng đặc biệt.
- Nhưng trên các thiết bị bay siêu âm có một chế độ làm việc, TBV loại đó có thể được sử dụng rộng rãi, bởi vì chúng đảm bảo mức tổn thất áp suất toàn phần nhỏ nhất.
- Bề mặt hãm với đường viền trơn tru (đẳng entanpi) Nghiên cứu khai thác đường tiến khí (thiết bị vào) trên máy bay phản lực siêu âm Trong TBV kiểu nén hỗn hợp, một phần sóng kích xiên phân bố trước bề mặt cửa vào, còn phần nữa thì ở bên trong kênh (hình 1.5b).
- Đặc điểm khác biệt của TBV dạng nén trong là sự phân bố tất cả các sóng kích xiên xuất hiện sau mặt phẳng cửa vào (hình 1.5c).
- Hiện nay TBV dạng nén ngoài được sử dụng rộng rãi nhất.
- TBV dạng nén hỗn hợp và đặc biệt là TBV nén trong về nguyên tắc có thể đảm bảo quá trình hãm có hiệu quả hơn của dòng chảy vượt âm ở chế độ tính toán, nhưng hàng loạt đặc điểm làm việc của các loại TBV này gây khó khăn lớn trong việc sử dụng chúng.
- Kênh bên trong của TBV dạng như vậy được thực hiện bằng cách chuyển tiếp dần dần từ mặt cắt cửa vào dạng chữ nhật sang dạng tròn ngay trước cửa vào động cơ.
- Trong các TBV đối xứng trục để tạo hệ sóng kích xiên người ta sử dụng chóp profin hoá, thiết diện vào của TBV dạng hình tròn còn kênh bên trong có dạng vành khuyên sau đó chuyển tiếp sang dạng tròn.
- TBV đặt chính diện là loại TBV đặt ở phần mũi của thân hay trong các thuyền động cơ riêng biệt và làm việc trong dòng không nhiễu động (hình 1.6).
- Với góc tấn nhỏ hay khi thiết bị bay trượt, TBV chính diện thường là các TBV đối xứng trục, chúng đảm bảo việc nén không khí có hiệu quả với mức không đồng đều hay xung trong dòng chảy trước động cơ nhỏ.
- Thiết bị vào đối xứng trục Nghiên cứu khai thác đường tiến khí (thiết bị vào) trên máy bay phản lực siêu âm Thông thường bất cứ TBV nào (có hoặc không được điều khiển) được tính cho số M hoàn toàn xác định của dòng chảy vào được ký hiệu là Mp.
- Với TBV chính diện giá trị Mp được chọn bằng giá trị M cực đại của chuyến bay bay gần giá trị đó.
- Với TBV ép sườn giá trị Mp được chọn với sự tính đến việc hãm sơ bộ (hãm đà) dòng chảy khi chảy bao các chi tiết đặt trước thiết bị bay.
- Khi có dòng vượt âm chảy bao bề mặt hãm được thiết kế trong dạng nêm ba tầng, sẽ tạo nên các sóng xiên mà góc lệch của các sóng này so với trục TBV được xác định bằng giá trị M của dòng chảy và giá trị góc lệch các tầng riêng rẽ βi.
- Với các giá trị Mp đã biết và với các góc lệch đã chọn của từng tầng βi, khoảng cách các nếp gẫy của nêm l1, l2 và l3 thường người ta chọn sao cho tất cả sóng kích xiên hội tụ trên vành TBV - như biểu diễn trên hình 1.10a.
- Sau khi vượt qua hệ sóng kích xiên, dòng chảy lệch một góc βc và bị chậm lại đáng kể, nhưng vẫn là vận tốc trên âm.
- Sơ đồ TBV phẳng nhiều nếp gẫy Hình 1.10.
- Sơ đồ dòng chảy trong TBV nén ngoài khi PHMM= a.
- Sơ đồ dòng chảy trên âm trong kênh bên trong b.
- Sơ đồ giả định của dòng chảy sử dụng để tính toán Cửa hút khí Nghiên cứu khai thác đường tiến khí (thiết bị vào) trên máy bay phản lực siêu âm không ổn định dòng chảy nhỏ hơn nhiều trong vùng họng, điều này đặc biệt thuận lợi khi sử dụng sơ đồ kiểu này cho TBV ép sườn có kênh của đường tiến khí ngắn.
- Từ đó rút ra nhận xét rằng lực cản phụ xuất hiện khi ta sử dụng sơ đồ dòng chảy có sóng đầu mặt ở cửa vào thường không lớn, đồng thời trong phạm vi nó có thể được bù trừ bằng lực hút.
- Cả hai sơ đồ dòng chảy xét ở trên đều khá phức tạp trong việc tính toán.
- Sơ đồ dòng chảy đơn giản thường được dùng trong việc tính toán, tương ứng với sơ đồ trên hình 1.10c.
- Trong sơ đồ này hệ sóng kích xiên được kết thúc có điều kiện bằng sóng kích thẳng, phân bố trực tiếp ở mép vành và chúng không lan truyền vào dòng chảy bên trong.
- Sử dụng sơ đồ tính toán dòng chảy, chúng ta xem xét phương pháp chọn góc từng tầng βi và tổng βc của bề mặt hãm và góc “gấp” của vành βV,K.
- Nhưng khi cường độ sóng xiên tăng, vận tốc dòng chảy sau sóng này giảm, có nghĩa là cường độ sóng thẳng kết thúc cũng giảm, tổn thất trong sóng này cũng giảm và σKT tăng (xem đường nét đứt trên hình 1.11).
- Ở một góc tổng nào đó được gọi là tối ưu βc, opt, tích số σK.σKT đạt giá trị cực đại, sau đó bắt đầu giảm do tổn thất tăng quá lớn trong sóng xiên.
- Như thấy rõ ràng từ hình 1.11, với số Mp = 2.5 tổn thất áp suất toàn phần trong hệ sóng “xiên + thẳng” ngay cả khi ở βc, opt là tương đối lớn và σm, max không vượt quá 0,75.
- Để giải thích mối quan hệ s)(cmfβ= Nghiên cứu khai thác đường tiến khí (thiết bị vào) trên máy bay phản lực siêu âm và tổng tổn thất trong sóng xiên càng nhỏ (trong giới hạn khi m.
- Thứ ba: Giá trị βc, opt gần với giá trị cực đại βc, max, tại đó ở tầng cuối cùng của nêm sẽ tạo ra sóng đầu mặt đi ra trên hình 1.12a và 1.12b các điểm ứng với giá trị ρc, max được nối bằng đường nét đứt.
- Khi MH < 2,5 giá trị βc, opt thực tế sẽ trùng với giá trị βc, max.
- Vì vậy, để thực hiện dòng chảy với các sóng xiên liên kết cần thiết phải chọn góc βc nhỏ hơn βc, opt một ít.
- Thứ tư: Với một số M như nhau của dòng không khí chạy tới góc βc, opt của dòng chảy đối xứng trục sẽ lớn hơn trong trường hợp dòng chảy phẳng.
- Điều này có thể giải thích rằng do sự lan truyền dòng chảy hữu hạn, góc nón để tạo sóng kích xiên có cường độ cho trước phải lớn hơn góc nêm.
- Giá trị gốc tổng βc, opt đảm bảo nhận được σm, max ở số M = 2 ÷ 3 bằng 24 ÷ 380 cho dòng chảy phẳng và 30 ÷ 450 cho dòng chảy đối xứng trục.
- Điều này có nghĩa là để đảm bảo dòng chảy vượt âm vào trong kênh của TBV, cạnh của nó phải đặt dưới một góc “gấp” βV,K, giá trị nhỏ nhất của góc này theo điều kiện không có sự tách rời sóng đầu mặt sẽ càng lớn nếu số M sau sóng xiên cuối cùng càng nhỏ, có nghĩa là góc tổng βc càng lớn.
- Việc giảm góc βc sẽ thuận lợi cho cấu trúc dòng chảy trên bề mặt hãm.
- Khi tính đến sự cần thiết giảm lực cản của vành và để ngừa sự tách dòng trên bề mặt hãm giá trị góc βc hợp lý cho TBV nén ngoài ở số M tính toán Mp = 2 ÷ 3 nằm trong phạm vi đồng thời giá trị góc “gấp” βV,K từ 50 ÷ 100.
- Ta xét các vấn đề có liên quan với việc chọn thiết diện cửa vào FTBV và họng Fh của TBV nén ài Nghiên cứu khai thác đường tiến khí (thiết bị vào) trên máy bay phản lực siêu âm Trong tính toán, người ta thường sử dụng diện tích thiết diện tương đối BXrrFFF.
- Chúng ta sẽ thu được công thức để tính thiết diện tương đối của họng khi giả thiết rằng dòng chảy trong phần từ mặt phẳng cửa vào đến họng là đẳng entalpi.
- 1, lúc đó ()mHopt,hqFσλ= (1.3) Do tính phức tạp của cấu trúc dòng chảy trong TBV khi tồn tại đứt dòng chỉ đạt được đích gần đúng ảnh hưởng của độ nhớt đến hệ số σTBV.
- Đặc tính làm việc của động cơ tua bin phản lực Đặc tính làm việc của TBV luôn ảnh hưởng đến đặc tính làm việc của động cơ.
- Lực đẩy P và suất tiêu hao nhiên liêu riêng Cr là các thông số cơ bản đặc trưng cho tính hiệu quả của động cơ.
- Đối với mỗi động cơ hàng không thì mức độ hoàn thiện của nó được đánh giá bằng tính hiệu quả và tính kinh tế trong sử dụng thông qua lực đẩy và suất tiêu hao nhiên liệu.
- Do đó, để có thể khai thác và sử dụng tốt nhất hiệu quả của động cơ tua bin khí hàng không ta phải xét đến sự thay đổi của các tham số đã nêu ở trên và đưa ra khái niệm “Đặc tính sử dụng của động cơ tua bin khí hàng không”.
- Đặc tính sử dụng của động cơ tua bin khí hàng không là qui luật thay đổi các tham số làm việc của nó trong các điều kiện sử dụng khác nhau.
- Đặc tính sử dụng của động cơ tua bin khí hàng Nghiên cứu khai thác đường tiến khí (thiết bị vào) trên máy bay phản lực siêu âm Đặc tính tốc độ của động cơ là sự phụ thuộc của lực đẩy P và suất tiêu hao nhiên liệu Cr vào tốc độ bay ở chế độ làm việc cho trước của động cơ và chương trình điều khiển đã chọn khi không thay đổi độ cao bay.
- Trên hình 1.13 thể hiện các đặc tính tốc độ của ĐCTBPL ở các độ cao bay khác nhau, tương ứng với chế độ làm việc lớn nhất và chương trình điều khiển n=const, *3T=const.
- Ở tất cả các độ cao bay khi MH tăng lên, lực đẩy của ĐCTBPL lúc đầu giảm xuống và đạt giá trị nhỏ nhất tại một giá trị MH.
- Sau đó lực đẩy bắt đầu tăng lên, đạt giá trị lớn nhất ở các tốc độ bay vượt âm và giảm nhanh tới giá trị bằng không ở vùng số MH lớn.
- Suất tiêu hao nhiên liệu Cr ở mỗi độ cao bay tăng lên liên tục khi số MH tăng và tiến tới giá trị vô cùng lớn khi lực đẩy bằng không.
- Nghiên cứu khai thác đường tiến khí (thiết bị vào) trên máy bay phản lực siêu âm tương ứng với điều kiện Pr=0 nhiệt lượng Q rất bé, chỉ đủ để tiêu hao cho tổn thất trong động cơ.
- Giá trị MH mà tại đó Pr=0, P=0 càng lớn khi nhiệt độ *3T càng lớn.
- Ở những độ cao dưới 11km, khi tăng độ cao trong điều kiện constT =*3, mức nung nóng trong động cơ HTT /*3=∆ sẽ tăng lên, Pr=0 sẽ đạt được tương ứng tại MH lớn hơn.
- Số MH tương ứng với giá trị lớn nhất của lực đẩy cũng tăng lên khi tăng độ cao H từ 0 tới 11km, trong khi đó ảnh hưởng không nhiều tới mức tăng của GK theo MH.
- Cr tăng lên khi MH tăng không có nghĩa là tính kinh tế của ĐCTBPL kém đi vì nó được đặc trưng bởi giá trị hiệu suất toàn phần của động cơ.
- Các giá trị đbtTPηηη,,theo MH được thể hiện trên hình 1.14.
- Giá trị TPη tăng lên và đạt lớn nhất ở những số MH rất lớn.
- Khi MH tăng, hiệu suất đẩy đη tăng do tốc độ C5 tăng chậm hơn so với tốc độ V và hiệu suất bên trong btη tăng lên do Σπ tăng, làm cho quá trình sử dụng nhiệt tốt hơn.
- Nhưng khi nhiệt lượng Q đạt giá trị rất nhỏ, các tổn thất thủy lực tương đối trong động cơ tăng lên đột ngột làm giảm công chu trình LCT.
- 1,0∞ Nghiên cứu khai thác đường tiến khí (thiết bị vào) trên máy bay phản lực siêu âm H=11kmMH Crtlkg/N.h TTl=2000K TTl=2000K*Ptl21340 Hình 1.15 Các đặc tính tốc độ của ĐCTBPLTL + Các số MH tương ứng với giá trị lớn nhất của lực đẩy tăng lên cùng với mức tăng của *TLT.
- Đặc tính độ cao là sự phụ thuộc của lực đẩy và suất tiêu hao nhiên liệu vào độ cao bay khi MH=const, chương trình điều khiển động cơ đã chọn và ở chế độ làm việc cho trước của nó.
- T* Nghiên cứu khai thác đường tiến khí (thiết bị vào) trên máy bay phản lực siêu âm trong động cơ HTT*3.
- Tăng đồng thời các giá trị ∆ và ∑πsẽ làm tăng Pr trong vùng độ cao từ 0 đến 11km.
- Trong điều kiện constT =*3 lưu lượng không khí thay đổi tỉ lệ với *3P.
- Quy luật Pr=const và Cr=const chỉ đúng trong điều kiện hiệu suất các phần tử động cơ và CHη không thay đổi.
- Ở các độ cao rất lớn khi số MH nhỏ, do áp suất trong toàn bộ luồng chảy của động cơ giảm xuống theo độ cao nên số Re trong đó giảm xuống rất nhanh, đặc biệt ở các động cơ có kích thước bé

Xem thử không khả dụng, vui lòng xem tại trang nguồn
hoặc xem Tóm tắt