Устройства для создания возмущений потока на входе в двигатель

Сверхзвуковой воздухозаборник создает в канале перед двигателем неоднородность потока, возникающую из-за неравномерности полей скоростей и давлений и их нестационарности. Это оказывает заметное влияние на характеристики двигателя: уменьшаются запасы газодинамической устойчивости, увеличивается удельный расход топлива и т.д. Поэтому испытания обычно проводятся с использованием специальных устройств, моделирующих неравномерность и нестационарность потока на входе в двигатель.

Стационарные поля параметров потока характеризуются прежде всего неравномерностью полного давления. Для ее экспериментального определения в канале перед двигателем устанавливается несколько гребенок приемников полного давления. Положение каждого измерения в пространстве определяется координатами - относительным радиусом и углом j (рис. 4.4). Для наглядности поля полного давления изображаются линиями постоянных относительных давлений -изобарами (см. рис. 4.4, б).

Рис. 4.4. Распределение скоростей на входе в двигатель:

а - установка гребенок полного давления на входе в двигатель; б - поле полных давлений на входе в двигатель; · - приемник полного давления; ^ - приемник статического давления

В практике нашли применение различные способы количественной оценки неравномерности поля полного давления. Простым критерием, характеризующим пределы, в которых меняется полное давление перед двигателем, является отношение

где и - соответственно максимальное и минимальное значения полного давления; - среднее значение полного давления.

Критерии неравномерности поля давления дополняются критериями нестационарности потока, учитывающими изменение значений полного давления по времени.

Одним из простых устройств для создания неравномерных полей полного давления перед двигателем являются перфорированные пластины и сетки, устанавливаемые в поперечном сечении канала или его части. Например, сетка может состоять из нескольких участков, имеющих различную проницаемость и укрепленных на силовой решетке.

Устройство, позволяющее изменять гидравлическое сопротивление отдельных участков поперечного сечения канала и тем самым получать поля полных давлений различной конфигурации непосредственно в ходе испытаний, показано на рис. 4.5. Оно включает в себя канал квадратного сечения, в котором установлены жалюзи с поворотными лопатками. Поворот лопаток может производиться либо в одном, либо в двух соседних или противоположных квадрантах. В результате этого получаются окружные зоны неравномерного давления. Для получения радиальной неравномерности потока непосредственно за упомянутым отсеком располагаются пластины, выдвигаемые в канал в вертикальном и горизонтальном направлениях. Для дополнительного моделирования полей полного давления на входе устройства устанавливаются сетки.

Одномерные колебания потока могут генерироваться дросселем, состоящим из двух рядов лопастей, один из которых неподвижен, а второй вращается с постоянной угловой скоростью. Частота и амплитуда возмущений регулируются степенью загромождения сечения и частотой вращения лопастей.

Рис. 4.5. Устройство для создания неравномерных полей полного давления на входе в двигатель:

а - жалюзи закрыты; б - жалюзи частично открыты; в - жалюзи полностью открыты; 1 - сетка; 2 - четыре квадранта с жалюзи; 3 - пластины, выдвигаемые в поток

Для создания в потоке возмущений, в максимальной степени соответствующих реальному воздухозаборнику, применяются струйные генераторы возмущений, в которых неоднородности течения создаются струями повышенного давления. Для этого в поперечном сечении канала устанавливаются несколько сопел, через которые по потоку или против него подается сжатый воздух. Подача воздуха через отдельные сопла может изменяться по различным законам специальными сервоклапанами.

Система может создавать следующие виды возмущений:

- одномерные гармонические колебания заданной частоты;

- единичные импульсы давления при различных распределениях их по окружности;

- детерминированные колебания давления, происходящие со сдвигом по фазе в различных частях поперечного сечения канала;

- случайные возмущения давления, воспроизводящие пульсации в воздухозаборнике с помощью сигналов, записанных на магнитную ленту.

При неподвижных поршнях регулирующих клапанов можно получить стационарные неравномерные поля полного давления.