Técnicas de diseño modular

En la Fig. 1.12 muestra una forma de dividir un motor en varios módulos.

Arroz. 1.12. Elementos modulares

El uso de aviones cada vez más grandes significa viajes aéreos más baratos. Este concepto tiene éxito cuando la aeronave está operando de manera eficiente. Sin embargo, si un componente de una aeronave grande que tiene limitaciones, como un motor, deja de funcionar, el costo de transportar trescientos o cuatrocientos pasajeros a bordo se vuelve prohibitivo.

Para minimizar los costos financieros de sus clientes de equipos en caso de falla, los fabricantes de motores han comenzado a utilizar técnicas de diseño modular que permiten el reemplazo de los módulos del motor en lugar de reemplazar el motor completo.

CAPÍTULO 2 - TOMAS DE AIRE

· Declaración de las tareas más importantes de la toma de aire del motor.

· Descripción de la geometría de la entrada de aire subsónica de alta velocidad.

· Descripción del cambio en los parámetros del gas en la toma de aire de la presión de alta velocidad a diferentes velocidades.

· Justificación del nombramiento de trampillas secundarias de toma de aire.

· Descripción del propósito y principio de funcionamiento de las tomas de aire multisalto a velocidades de vuelo supersónicas.

· Enumerar los diferentes tipos de tomas de aire multisalto y asignarlos a diferentes aeronaves.

Descripción de las causas y peligros de los siguientes problemas operativos asociados con las tomas de aire del motor:

Separación de la corriente, especialmente con viento cruzado en el suelo;

Formación de hielo en la entrada de aire;

Daño a la entrada de aire;

Succión de objetos extraños;

Turbulencia severa en vuelo.

· Descripción de las acciones del piloto para contrarrestar los problemas enumerados.

· Una descripción de las condiciones y circunstancias durante las operaciones en tierra donde existe el riesgo de que objetos extraños o personas sean succionadas por la entrada de aire.

2.1. TOMA DE AIRE

La entrada de aire del motor está integrada en el fuselaje o parte de la góndola. Está diseñado de tal manera que proporciona una protección relativa contra el suministro de aire turbulento al plano frontal del LPC o ventilador. El diseño del conducto de admisión de aire tiene un impacto significativo en las características de rendimiento del motor a todas las velocidades y ángulos de ataque para evitar la sobretensión del compresor.

La forma más simple de entrada de aire es un conducto con una entrada y una sección transversal redondeada del tipo "pitot" (cabezal de velocidad). Por lo general, es rectilíneo para los motores montados en las alas, pero también puede tener forma de S para los motores montados en la cola (por ejemplo, 727, TriStar). El canal S se caracteriza por un flujo de aire inestable, especialmente durante los despegues con viento cruzado.

La entrada de aire tipo pitot optimiza el uso del cabezal de velocidad y está sujeta a pérdidas mínimas de presión del cabezal al aumentar la altitud. La eficiencia de este tipo de toma de aire se reduce debido a la formación de ondas de choque en el borde cuando la velocidad del avión se acerca a la del sonido.

La entrada de aire subsónico generalmente tiene un conducto de expansión para permitir una disminución en la velocidad y un aumento en la presión de entrada del compresor a medida que aumenta la velocidad del aire.

La presión dentro de la entrada de aire del motor de turbina de gas cuando el motor está estacionado es inferior a la atmosférica. Esto se debe al alto caudal a través de la entrada. A medida que la aeronave se mueve, la presión en la entrada de aire comienza a aumentar. El momento en que se compara la presión en la entrada de aire con la atmosférica se llama restauración de la presión del cabezal de alta velocidad... Este momento suele ocurrir a una velocidad de aproximadamente 0,1 M a 0,2 M. Con un aumento adicional de la velocidad de la aeronave, la entrada de aire crea más y más compresión de la cabeza de velocidad, y el grado de aumento de presión en el compresor aumenta a partir de esto. Esto da como resultado una mayor tracción sin aumentar el consumo de combustible. Esto se muestra a continuación. Las aletas secundarias de entrada de aire permiten que se suministre aire adicional al compresor durante la operación de alta potencia, cuando la aeronave está estacionaria o a velocidades bajas / ángulos de ataque altos (diagrama de Harrier).

Arroz. 2.1. Recuperación de la presión del cabezal de velocidad

2.2. TOMA DE AIRE SUPERSONIC

Los aviones supersónicos deben tener el tipo apropiado de tomas de aire, ya que el frente del compresor no puede manejar el flujo supersónico. A velocidades subsónicas, la entrada de aire debe tener las propiedades de recuperación de presión de la entrada de aire subsónica, pero a velocidades supersónicas, debe reducir el caudal de aire por debajo de la velocidad del sonido y controlar la formación de ondas de choque.

Área de sección transversal supersónica difusor de adelante hacia atrás, disminuye gradualmente, lo que ayuda a reducir el caudal por debajo del valor de 1M. Se logra una disminución adicional de la velocidad en un difusor subsónico, cuyo área de sección transversal aumenta a medida que se acerca a la entrada del compresor. Para desacelerar adecuadamente el flujo de la onda de choque, es muy importante controlar la formación de choque en la entrada de aire. El uso de tomas de aire de geometría variable permite controlar correctamente las ondas de choque; ellos también pueden tener solapas de bypass para purgar el aire de la entrada de aire sin cambiar su velocidad.

Arroz. 2.2. Entrada de aire de garganta variable (basada en el dibujo original de Rolls-Royce)

Arroz. 2.3. Toma de aire de compresión externa / interna (basada en el dibujo original de Rolls-Royce)

2.3. TOMAS DE AIRE MÓVILES

En el caso de las tomas de aire móviles, el área de la sección transversal de la entrada (Concorde) se cambia mediante un cono central móvil (SR 71). Esto le permite controlar los aumentos repentinos de la compactación en la entrada del compresor.

2.4. CÁLCULOS OPERATIVOS

Despegar... La entrada de aire del motor está diseñada para mantener un flujo de aire estable en la entrada del compresor; cualquier alteración del flujo que cause turbulencias puede provocar una parada o un aumento repentino del compresor.

La entrada de aire no puede hacer frente a ángulos de ataque elevados y mantener un flujo de aire estable. Uno de los momentos más críticos ocurre durante la aceleración del motor hasta el empuje de despegue. El flujo de aire de admisión puede verse afectado por cualquier viento cruzado, especialmente los motores montados en la cola con tomas de aire en forma de S (TriStar, 727). Para evitar posibles paradas y sobretensiones, los manuales de funcionamiento proporcionan un procedimiento a seguir. Suele consistir en el avance de la aeronave antes de aumentar suavemente el modo operativo hasta el despegue, aproximadamente 60 - 80 nudos (despegue sin parar).

Formación de hielo... La formación de hielo en la entrada de aire puede ocurrir bajo ciertas condiciones. Esto suele ocurrir cuando la temperatura exterior es inferior a + 10 °, hay humedad visible, agua estancada en la pista o la visibilidad en la pista es inferior a 1000 m. Si se dan estas condiciones, el piloto debe activar el motor anti sistema de formación de hielo.

Daño... El daño a la entrada de aire o cualquier aspereza dentro de su conducto puede causar turbulencias en el flujo de aire entrante e interrumpir el flujo en el compresor, provocando un bloqueo o un aumento repentino. Preste atención a los daños y la irregularidad de la superficie de los paneles de revestimiento al inspeccionar la entrada de aire.

Aspiración de objetos extraños... La succión de objetos extraños mientras la aeronave está sobre o cerca del suelo dañará inevitablemente las palas del compresor. Preste suficiente atención al área del suelo frente a las tomas de aire del motor antes de comenzar para asegurarse de que no haya piedras sueltas u otros desechos. Esto no se aplica a los motores montados en la cola cuyas tomas de aire se encuentran por encima del fuselaje; sufren mucho menos por la succión de objetos extraños.

Turbulencia en vuelo... Las turbulencias severas en vuelo no solo pueden causar derrames de café, sino también interrumpir el flujo de aire en los motores. Usar la velocidad mecánica para superar la turbulencia especificada en el manual de operación y las RPM / EPR correctas ayudará a reducir la probabilidad de falla del compresor. También puede ser aconsejable o necesario activar el encendido continuo para reducir la probabilidad de que el motor se reviente.

Operaciones terrestres... La mayoría de los daños del compresor se deben a la succión de objetos extraños. El daño a las paletas del compresor cambiará la geometría del sistema, lo que puede resultar en una degradación del rendimiento, bloqueo del compresor e incluso un aumento repentino del motor. Para evitar tales daños, es importante tomar medidas preliminares para eliminar los escombros (escombros) del área de estacionamiento. Además, el piloto durante la inspección previa al vuelo debe asegurarse de que no haya objetos extraños en las tomas de aire de los motores. La responsabilidad no termina ahí, luego del vuelo, es necesario instalar tapones en los conductos de admisión y escape para evitar la acumulación de contaminación y autorrotación.

Durante el arranque, el rodaje y la inversión de empuje, se pueden aspirar objetos extraños por la entrada de aire y se debe utilizar un empuje mínimo para evitar posibles daños.

Durante el funcionamiento del motor de turbina de gas, se produjeron daños graves y algunos daños fatales debido a que el personal fue succionado por las tomas de aire. Si es necesario realizar un trabajo en las inmediaciones de un motor en marcha, se debe tener especial cuidado.

CAPÍTULO 3 - COMPRESORES

Para el funcionamiento de los motores KAMAZ, se requiere un gran volumen de aire, por lo tanto, están equipados con un sistema de potencia de alto rendimiento, en el que un componente especial, una entrada de aire, es responsable del suministro de aire. Lea sobre el sistema de energía diesel y la entrada de aire, su función, estructura y funcionamiento en este artículo.

El papel del sistema de suministro de aire del motor diesel.

La combustión de cualquier combustible solo es posible en presencia de aire, que sirve como fuente de oxígeno necesario para la combustión. Por tanto, el motor incluye un sistema de suministro de aire que resuelve varios problemas:

Muestreo de aire de la atmósfera;
... Purificación del aire de la contaminación;
... Suministro y distribución de aire a los cilindros.

Cabe señalar que, a menudo, el sistema de suministro de aire no se separa en un sistema separado, sino que se considera como uno de los componentes del sistema de suministro del motor, que incluye el sistema de combustible. El sistema de escape también interactúa con el sistema de energía, que actúa como una fuente de vacío para el funcionamiento de algunas unidades. Pero aquí será más conveniente considerar por separado el sistema de suministro de aire del motor.

Diseño y operación del sistema de suministro de aire.

El sistema de suministro de aire para motores KAMAZ tiene un dispositivo simple, incluye varios componentes principales:

Entrada de aire y tubería de entrada de aire (en algunos modelos);
... Sellador
... Filtro de aire con entrada y salida de aire;
... Conducto de aire de admisión del motor;
... Tubería de extracción de polvo del filtro de aire;
... En algunos modelos, un turbocompresor (más precisamente, solo su parte del compresor).

El sistema funciona de la siguiente manera: el aire atmosférico a través de la entrada de aire a través del conducto de aire ingresa al filtro, donde se limpia de polvo y luego se dirige directamente a los cilindros del motor, o primero al turbocompresor, y luego bajo presión a los cilindros. Al mismo tiempo, en dos lugares el sistema de suministro de aire interactúa con el sistema de escape: en primer lugar, se conecta un filtro de aire al tubo de escape y, en segundo lugar, los gases de escape aseguran la rotación del turbocompresor.

Tenga en cuenta que los vehículos KAMAZ utilizan tres esquemas para construir el sistema de suministro de aire del motor:

Con un filtro de aire vertical: este esquema se usó en modelos de camiones más antiguos, cubrió la necesidad de usar un sistema avanzado de conductos de aire, ya que el filtro generalmente se adjuntaba bastante bajo en relación con el motor;
... Con una disposición horizontal del filtro de aire y con una alta instalación de la entrada de aire (en un conducto de aire largo), la disposición más común hoy en día, en la que el filtro está ubicado justo encima del motor y la entrada de aire está instalada en el parte trasera de la cabina;
... Con un filtro de aire horizontal y una entrada de aire baja: este esquema se usa en camiones volquete, la entrada de aire se instala directamente en el filtro de aire y se encuentra en el espacio entre la cabina y la parte delantera de la plataforma de descarga.

Algunos detalles del sistema de suministro de aire deben mencionarse con más detalle.

Sellador. La necesidad e importancia de esta pieza viene dictada por las características de diseño de la cabina de los vehículos KAMAZ. Normalmente, la entrada de aire se monta directamente en la cabina, en la parte trasera de la cabina, y el filtro de aire y su conducto de entrada de aire se montan en el bastidor. Pero la cabina de KAMAZ se inclina hacia adelante, lo que hace que sea imposible conectar rígidamente la entrada de aire con la entrada de aire del filtro. Por lo tanto, se proporciona un sello entre la entrada de aire y la entrada de aire del filtro, que asegura la estanqueidad de la conexión en la posición de transporte (bajada) de la cabina. En algunos modelos de camiones Kama (por ejemplo, en los camiones volquete KAMAZ-55111) la entrada de aire tiene una altura baja y se instala directamente en el filtro, por lo que no hay sello en ellos.

Filtro de aire. En los vehículos KAMAZ, así como en la mayoría de los demás camiones domésticos, se utiliza un filtro de aire seco de dos etapas. La primera etapa es centrífuga, el polvo se separa debido a las fuerzas centrífugas que surgen de la rotación del tambor (es impulsado a girar por el flujo de aire entrante). El polvo se recolecta en una tolva, se elimina a través de una tubería de sección pequeña conectada al tubo de escape; se crea un vacío de aire (gases de escape) en el tubo de escape, debido a que el polvo se aspira fuera del filtro. La segunda etapa del filtro es un elemento de filtro de papel estándar que se puede reemplazar rápidamente a medida que se ensucia.

Conducto de aire de admisión del motor. Este es un sistema de conductos de aire que suministran aire limpio a cada uno de los cilindros. Normalmente, los conductos de aire se encuentran en el colapso del motor, en el lado de los cilindros.

Le informaremos por separado sobre las tomas de aire que se utilizan en un vehículo KAMAZ.

Propósito y función de la entrada de aire en el sistema de suministro de energía del motor KAMAZ.

Como su nombre lo indica, la entrada de aire es responsable de tomar aire de la atmósfera y suministrarlo al filtro de aire. Sin embargo, aquí surge la pregunta: ¿por qué un camión necesita una entrada de aire especial, si muchos automóviles, especialmente los automóviles, funcionan normalmente sin esta pieza? De hecho, la entrada de aire en los vehículos KAMAZ juega un papel importante y su necesidad se debe al diseño y funcionamiento del vehículo.

Por lo general, los camiones se operan en condiciones difíciles, con polvo fuerte, barro, etc. Por lo tanto, la toma de aire del motor debe realizarse de manera que entre la menor cantidad posible de polvo, suciedad, insectos, etc. en el filtro y en el sistema de alimentación. Esto es exactamente lo que resuelve la entrada de aire, generalmente se encuentra en el lugar "más limpio", detrás de la cabina. Aquí, debido a las turbulencias, el aire contiene menos contaminación y su cantidad es suficiente para el funcionamiento normal del motor, incluso con un turbocompresor.

Debido a la presencia de una entrada de aire, el problema de la ubicación del filtro y otros componentes del suministro de aire del motor también se resuelve fácilmente: se pueden montar en cualquier lugar conveniente y esto no perjudica su trabajo. Entonces, la presencia de una toma de aire resuelve varios problemas de diferente naturaleza a la vez, de ello depende el funcionamiento normal del motor, así como el estado del filtro y otras partes del sistema de potencia.

Tipos, estructura y funcionamiento de las tomas de aire KAMAZ.

Hoy en día existen tres tipos principales de tomas de aire KAMAZ:

Tomas de aire clásicas redondas montadas en la cabina;
... Tomas de aire modernas de sección transversal rectangular ("plana"), montadas en la cabina;
... Tomas de aire cortas montadas directamente sobre el filtro.

Las tomas de aire de todo tipo son muy sencillas y contienen un mínimo de piezas.

Las tomas de aire redondas consisten en una tubería (conducto de aire), en la parte superior de la cual está instalada la toma de aire real: una gorra o visera, que aumenta el área de la entrada. La entrada está necesariamente cerrada con una malla que evita que ingresen al sistema grandes cantidades de suciedad, piedras, insectos, hojas, etc.

Además de las habituales, también existen tomas de aire cilíndricas giratorias realizadas en forma de tambor montadas en un conducto de aire. Al girar, dicho tambor actúa como un filtro centrífugo que descarta contaminantes más o menos gruesos, evitando que se atasquen en el colador. La rotación del tambor es proporcionada por el flujo de aire que se aproxima.

Sin embargo, hoy en día se encuentran tomas de aire planas cada vez más modernas, que ocupan un espacio mínimo detrás de la cabina y, al mismo tiempo, proporcionan una selección eficaz del aire de la atmósfera. Hay dos tipos de tomas de aire de este tipo:

Para instalación horizontal;
... Para instalación vertical.

La diferencia entre estas partes radica en la posición de la entrada, que está ubicada de modo que después de instalar la entrada de aire, "mira" hacia el lado, es decir, se toma aire del lado derecho o izquierdo de la cabina. Independientemente de la ubicación, la entrada está cubierta con una rejilla protectora (plástico o metal) o persianas.

Hoy en día, las tomas de aire hechas de plástico se utilizan cada vez más, se caracterizan por su costo, confiabilidad y eficiencia extremadamente bajos. Y en caso de avería, pueden sustituirse de forma rápida y económica.

Modelo de avión supersónico "silencioso" de QueSST en un túnel de viento

La compañía estadounidense Lockheed Martin pronto comenzará a probar una entrada de aire sin retorno, que se convertirá en parte del diseño de un prometedor avión de pasajeros supersónico "silencioso". Según Aviation Week, el propósito de las pruebas será verificar la eficiencia de la entrada de aire y la eficiencia de cortar la capa de aire límite en su entrada.

Durante el vuelo de partes individuales de la superficie del cuerpo de la aeronave, se forma una capa de aire límite. Una capa de aire límite es una capa delgada en la superficie de una aeronave caracterizada por un fuerte gradiente de velocidad desde cero hasta una velocidad de flujo fuera de la capa límite.

Cuando una capa límite lenta ingresa a la entrada de aire, la eficiencia del ventilador del motor a reacción disminuye significativamente. Además, debido a la diferencia en las velocidades del flujo de aire, el ventilador experimenta diferentes cargas en sus diferentes secciones. Finalmente, debido a su baja velocidad, la capa límite puede reducir el volumen de aire que ingresa al motor.

Para evitar que la capa límite entre en la entrada de aire y el motor, el dispositivo de entrada de aire se coloca en la nariz del avión (como se hizo en los aviones de combate soviéticos, por ejemplo, el MiG-15), o en algunos distancia del cuerpo de la aeronave. Además, en aviones supersónicos, la entrada de aire tiene una placa en el costado del casco, un cortador de capa límite.

Los aviones supersónicos modernos utilizan la llamada entrada de aire sin retorno. No tiene espacios entre él y el cuerpo del avión. El diseño de dicha entrada de aire incluye una rampa y bordes especiales en la entrada. En una toma de aire de este tipo, cuando se desacelera el flujo de aire, surge un ventilador de ondas de compresión que impide el paso de la capa límite.

La tecnología de entrada de aire fue introducida por primera vez por Lockheed Martin a fines de la década de 1990 y hoy se usa en los cazas F-35 Lightning II modernizados. Los desarrolladores creen que la entrada de aire sin desvío también será eficaz en el avión de pasajeros supersónico "silencioso" que se está desarrollando en el marco del proyecto QueSST.

En un avión prometedor, el motor se instalará en la sección de cola con una entrada de aire ubicada sobre el fuselaje. Tal disposición, según los desarrolladores, permitirá que el fuselaje refleje las ondas de choque generadas durante el vuelo supersónico en los bordes de la entrada de aire, hacia arriba y no hacia la superficie.

Las pruebas de un modelo de avión supersónico con entrada de aire se llevarán a cabo en un túnel de viento en Fort Worth AFB en Texas. El modelo probado recibirá una entrada de aire con una sección transversal ligeramente mayor que la de dispositivos similares instalados previamente en otros modelos de soplado.

En diciembre del año pasado, la empresa estadounidense Gulfstream Aerospace puso en marcha una nueva toma de aire supersónica, que, junto con otras soluciones técnicas, permitirá reducir el nivel de ruido de la aeronave a velocidad de vuelo supersónica. El diseño de la nueva toma de aire también reducirá su resistencia aerodinámica.

El nuevo dispositivo de entrada de aire recibirá bordes de tal manera que "suavizan" las ondas de choque. Tales ondas tendrán una caída de presión relativamente suave. El diseño prevé la creación de una cuña de compresión agrandada en una pequeña depresión en la entrada de aire, así como una disminución en el ángulo de ataque del labio, un influjo ubicado en el extremo del orificio opuesto al fuselaje.

Este diseño permitirá transferir la zona de compresión preliminar del aire entrante al interior de la toma de aire (en las tomas de aire supersónicas convencionales modernas, la compresión preliminar ocurre desde el exterior en la entrada). En la entrada, el flujo de aire chocará contra una cuña, se reflejará en el labio y se desacelerará bruscamente con la formación de varias ondas de choque.

Se supone que las ondas de choque en el flujo de aire en la entrada de aire, también llamado ventilador de compresión, comprimirán y desacelerarán efectivamente el flujo de aire a una velocidad a la que normalmente puede ser aspirado por el compresor del motor turborreactor. Transferir la zona de precompresión al interior de la entrada de aire reducirá su resistencia aerodinámica.

Vasily Sychev

Uso: en aeronaves de diversos tipos y propósitos, operadas desde aeródromos terrestres. La esencia de la invención: en la parte delantera del canal de entrada de aire, se realiza una entrada superior adicional, equipada con un dispositivo de protección en forma de solapa maciza montada de forma pivotante en la parte superior del canal, interactuando con la parte superior adicional. y entradas principales, y las aletas de alimentación están ubicadas en la parte superior del canal de entrada de aire detrás de la entrada superior adicional. 2 enfermos

La invención se refiere a la ingeniería aeronáutica y puede utilizarse en aeronaves de diversos tipos y propósitos, operadas desde aeródromos terrestres. Durante la operación de aviones con motores de turbina de gas en condiciones terrestres, con los modos de operación del motor en su lugar y durante los modos de despegue y aterrizaje, las tomas de aire de la superficie del aeródromo pueden ser aspiradas hacia los conductos de admisión de aire desde la superficie del aeródromo o varios objetos extraños que se encuentran en la pista (granos de arena, grava, fragmentos de hormigón, piezas metálicas sueltas, etc.). La penetración de tales objetos en los conductos de entrada de aire puede provocar daños importantes en los motores de los aviones. Considerando la dificultad de asegurar la ausencia de objetos extraños en la pista, apareciendo parcialmente debido a la destrucción de la propia pista durante su operación, para aeródromos que son operados intensivamente bajo diversas condiciones climáticas, y las peligrosas consecuencias para la aeronave y su tripulación, es necesario desarrollar varios dispositivos para proteger las tomas de aire de las aeronaves de la entrada de objetos extraños en ellas. Dispositivos de protección conocidos para las tomas de aire de los motores de turbina de gas de las aeronaves contra la entrada de objetos extraños (o la reducción de la altura de lanzamiento) de objetos extraños de la superficie de la pista y su posterior succión hacia el canal de admisión de aire durante el funcionamiento del motor (sistemas de protección de chorros) , realizar la separación de partículas sólidas que hayan ingresado a las tomas de aire con su remoción del flujo de aire que ingresa al motor (sistemas de protección del separador) o no permitir mecánicamente que partículas extrañas que excedan ciertas dimensiones geométricas de los sistemas de protección de malla ingresen a las tomas de aire canales (Airkraft Flight Conference Zhukovksy, Rusia, 21 de agosto al 5 de septiembre de 1993, TsAGI, p. 148-156). Las desventajas de los sistemas de protección contra chorros que soplan chorros de aire sobre la superficie del aeródromo y evitan la formación de un vórtice que arroja objetos extraños a la entrada de entrada de aire es que el grado de protección de la entrada de aire depende del tamaño y peso del partículas extrañas, sobre la presencia y fuerza del viento lateral sobre la superficie del aeródromo, así como la práctica imposibilidad de protección con la ayuda de dichos sistemas de objetos extraños lanzados por las ruedas del chasis. Las desventajas de los sistemas separadores para la protección de las entradas de aire, basados ​​en el uso de las propiedades inerciales de las partículas extrañas atrapadas en el canal de entrada de aire y que se mueven con el flujo de aire, es la necesidad de un perfilado especial del canal de entrada de aire con la formación. de canales adicionales especiales para eliminar parte del aire con partículas separadas del canal principal, así como la dependencia del grado de separación de la gravedad específica de las partículas extrañas atrapadas en el canal de entrada de aire y los cambios en el caudal de aire a través del aire canal de admisión, que, a su vez, depende del modo de funcionamiento del motor y, a menudo, provoca una necesidad difícil de implementar para regular el proceso de separación. Las desventajas de los sistemas de protección de malla son la capacidad de proteger con la ayuda de dichos sistemas solo de partículas extrañas que exceden los tamaños de malla de las mallas utilizadas, el riesgo de congelación de las redes de protección bajo ciertas condiciones climáticas y las pérdidas de presión significativas del aire que ingresa. las tomas de aire provocadas por la resistencia hidráulica de las redes y aumentando al disminuir el tamaño de sus celdas. Para mejorar las características de las tomas de aire en los modos de despegue y aterrizaje, se utilizan flaps de recarga, ubicados en el lateral (Air Fleet Technique. 1991, N4, p. 52) o más abajo (Yu.N. Nechaev. Teoría de motores de avión VVIA lleva el nombre de N. Ye. Zhukovsky, 1990, p. 255-259) al lado de las tomas de aire. La más cercana a la propuesta es una toma de aire con un sistema de protección de malla (patente estadounidense N 2976952, clase B 64 D 33/02 (F 02 C 7/04), 1961), que contiene la entrada principal, solapas de maquillaje, paneles que forman el canal de entrada de aire, y dispositivo de seguridad giratorio instalado en el canal. Las desventajas de esta solución técnica son la implementación de protección contra partículas extrañas que pueden ingresar a la entrada de aire solo desde el lado de la entrada de la entrada de aire y solo los tamaños de malla de las mallas utilizadas, el peligro de congelación de las redes de protección debajo ciertas condiciones climáticas y pérdidas de presión significativas del aire que ingresa a las tomas de aire causadas por la resistencia hidráulica de las rejillas y que aumentan al disminuir el tamaño de sus celdas. Al mismo tiempo, esta solución técnica no protege contra las partículas extrañas que ingresan al canal de entrada de aire a través de los orificios de las solapas de maquillaje. El objetivo de la invención es mejorar la eficiencia de eliminar la entrada de objetos extraños en el conducto de entrada de aire cuando se trabaja en el sitio y en los modos de despegue y aterrizaje. El objetivo se logra por el hecho de que el canal de entrada de aire se realiza con una entrada superior adicional en la parte frontal del canal, el dispositivo de protección se realiza en forma de una solapa sólida, abisagrada en la parte superior del canal con el posibilidad de interacción con las entradas de aire superior adicional y principal, las trampillas de alimentación se encuentran en la parte superior del canal de entrada de aire después de la entrada superior adicional. La ejecución del canal de entrada de aire con una entrada adicional en el frente del canal y la implementación del dispositivo de protección en forma de solapa maciza, abisagrada en la parte superior del canal con posibilidad de interacción con el adicional superior y entradas principales de entrada de aire y la colocación de las aletas de recarga en la parte superior del canal de entrada de aire no se encontró en la patente ni en la literatura técnica, en relación con lo cual se concluye que la invención cumple con los criterios de "novedad" y "diferencias significativas". HIGO. 1 muestra un diagrama de la toma de aire de una aeronave; La figura 2 es un gráfico de la dependencia de los valores del factor de recuperación de la presión total en la sección del canal de entrada de aire correspondiente al plano de entrada del compresor del motor, en los modos de funcionamiento coordinado de la entrada de aire. con el motor y comparación de los valores obtenidos con el nivel de sus valores estándar en los modos de vuelo de despegue y aterrizaje correspondiente al rango de números de Mach vuelo M 0.0.25. La entrada de aire 1 de la aeronave (Fig.1) contiene la entrada principal 2, flaps de recarga 3, paneles 4, formando un canal de entrada de aire, terminando con un plano 5 de la entrada del compresor del motor, un dispositivo de protección giratorio 6 instalado en el canal y una entrada superior adicional 7. Cuando se trabaja en el sitio y en los modos de vuelo de despegue y aterrizaje, el dispositivo de protección giratorio 6 gira y cierra la entrada principal 2, abriendo la entrada superior adicional 7, las aletas de recarga 3 ubicadas detrás de la adicional Entrada superior abierta. Al salir de la gama de modos de vuelo de despegue y aterrizaje, el dispositivo de protección giratorio 6 gira y cierra la entrada superior adicional 7, abriendo la entrada principal 2, se cierran los flaps de recarga 3. En la Fig. 2, curva 8 obtenida en estudios experimentales, la dependencia, línea 9, es la dependencia estándar del nivel de valores (Teoría de motores de avión de Nechaev Yu.N. VVIA con el nombre de N.E. Zhukovsky, 1990, p. 287). El uso de la solución técnica propuesta asegura que no entren objetos extraños en el canal de entrada de aire durante la operación en el sitio y durante los modos de vuelo de despegue y aterrizaje, ya que para esta solución técnica, en los modos de operación considerados, la entrada de aire en el canal de entrada de aire es realizadas desde el hemisferio superior del espacio circundante, y no desde el inferior, como en las soluciones técnicas de análogos y prototipos. Al mismo tiempo, el nivel de los valores del factor de recuperación de la presión total está al mismo nivel o más alto que sus valores estándar.

Afirmar

Los principales parámetros que caracterizan al motor como central de aeronave son el empuje que desarrolla y el consumo específico de combustible. Estos parámetros se determinan en función de las características de los procesos en el motor, que, en el caso de un turborreactor, dependen principalmente del funcionamiento del compresor y la turbina. Sin embargo, con un aumento en la velocidad de vuelo, otros componentes y conjuntos comienzan a ejercer una influencia cada vez mayor en el funcionamiento del motor. Esto se aplica principalmente al canal de aire, cuya forma depende no solo del diseño y el propósito del motor, sino también de su ubicación en la estructura del avión. Con un aumento en la velocidad de vuelo, aumenta la pérdida de presión en el canal de aire, como resultado de lo cual hay una disminución en el empuje del motor y un aumento en el consumo específico de combustible.

Arroz. 1

En consecuencia, las características del sistema de propulsión en su conjunto, y no del motor solo, son decisivas para la aeronave. Esta declaración se aplica principalmente a las aeronaves supersónicas, ya que la diferencia entre el sistema de propulsión respectivo y el rendimiento del motor aumenta al aumentar la velocidad de vuelo. Por tanto, para el sistema de propulsión se introduce el concepto de "empuje efectivo", entendido como las fuerzas resultantes que actúan sobre las superficies externa e interna del motor. La naturaleza y la magnitud de las fuerzas creadas por la presión interna y las fuerzas de fricción debidas a la viscosidad del fluido de trabajo están determinadas por los procesos que tienen lugar dentro del motor. Las fuerzas que actúan sobre las superficies exteriores están determinadas por la naturaleza del flujo externo alrededor del motor y dependen de la ubicación y el método de instalación del motor en el planeador, así como de la velocidad de vuelo. La entrada de aire y el conducto de aire, que suelen formar parte del fuselaje, afectan más que otros elementos al empuje generado por el sistema de propulsión. Proporcionan el suministro de aire necesario para el funcionamiento normal del motor, en la cantidad requerida y a una determinada velocidad y presión. A bajas velocidades de vuelo, la compresión de aire frente a la cámara de combustión ocurre principalmente en el compresor. Con un aumento en la velocidad de vuelo, y especialmente después de alcanzar velocidades supersónicas, fue posible utilizar la energía cinética del flujo para aumentar la presión de aire suministrada al motor. A tales velocidades, el papel de la entrada de aire aumenta significativamente, ya que el uso de la energía cinética del flujo de aire entrante conduce a una disminución en el consumo de energía para el accionamiento del compresor. Esta entrada es en realidad un precompresor sin turbina.

En los aviones transónicos, una toma de aire de geometría constante con un borde de ataque redondeado realiza su función bastante bien. El perfilado cuidadoso de la entrada de aire asegura bajas pérdidas, así como un campo de velocidad de flujo uniforme frente al compresor. Sin embargo, a velocidad supersónica, se forma una onda de choque directa no conectada frente a dicha entrada de aire a una distancia del espesor de la capa de choque, después de lo cual la velocidad disminuye a un valor subsónico. Tal salto va acompañado de una gran resistencia a las olas, por lo tanto, las tomas de aire de geometría constante con un borde de ataque redondeado solo se pueden usar hasta M <1.14-1.2.

Para los aviones supersónicos, era necesario desarrollar tomas de aire de una forma diferente y un principio de funcionamiento diferente. Debido a la amplia gama de velocidades de operación de estos aviones, sus tomas de aire y conductos de aire deben funcionar igualmente bien en diferentes condiciones, proporcionando tanto un suministro de aire simple durante el despegue como la creación de un sistema de choque óptimo en vuelo a máxima velocidad. Por lo tanto, el diseño de la entrada de aire depende de la velocidad de vuelo y la ubicación del motor en la estructura del avión, así como de la forma y el principio de funcionamiento de la entrada del motor.

En los aviones supersónicos construidos hasta ahora, las tomas de aire han encontrado aplicación:

• 1) central (frontal), es decir ubicado a lo largo del eje de simetría de la aeronave (o el eje de la góndola), o lateral (en los lados del fuselaje);
• 2) no regulado o regulado, es decir tomas de aire, cuya geometría interna es constante o puede variar en función de las condiciones de vuelo;
• 3) con compresión externa, interna o combinada, es decir tomas de aire, en las que el aire se comprime convirtiendo la energía cinética del flujo en presión estática, respectivamente, frente a la toma de aire o en el canal de aire;
• 4) plano o tridimensional, es decir tomas de aire, cuya forma transversal es próxima a rectangular o redonda (semicircular, elíptica, etc.).

De estos datos, se deduce que 33 aviones utilizaron una entrada de aire frontal (incluidas 13 no reguladas) y 52 laterales (incluidas 17 no reguladas). Naturalmente, los tres aviones propulsados ​​por cohetes no tenían entrada de aire. Las tomas de aire frontales en 21 casos están ubicadas en el fuselaje y en 12 góndolas. Entre las tomas de aire del fuselaje, en 18 casos, se ubican en el morro del fuselaje, y en las 3 restantes, el dorsal (en la aeronave YF-107A) o debajo del fuselaje (en las aeronaves Griffon y F-16) se utilizó. Las tomas de aire laterales generalmente se ubican frente al borde de ataque del ala en su plano, por encima o por debajo del ala, dependiendo del diseño aerodinámico adoptado de la aeronave. La primera opción es típica de ala media, y la segunda y tercera, respectivamente, en ala baja y ala alta.

Las tomas de aire centrales en el fuselaje o en las góndolas individuales son casi exclusivamente redondas en forma de sección transversal, y solo en casos raros se utiliza el compresor de forma ovalada (F-100, Durendal, etc.), por lo que tienen un masa baja, baja pérdida de presión y un campo uniforme de velocidades de flujo. En un vuelo de crucero a velocidades supersónicas, las tomas de aire circulares se caracterizan, además, por un sistema de ondas de choque constante correspondiente a las condiciones operativas de diseño.

Las desventajas de las tomas de aire circulares incluyen una disminución en su eficiencia con un aumento en el ángulo de ataque, debido a un cambio en el sistema de ondas de choque. En el caso de las tomas de aire centrales del fuselaje, el conducto de aire es largo y de forma compleja, lo que requiere un volumen importante de fuselaje y complica la colocación de combustible, equipos, etc. Además, dicha entrada de aire excluye la posibilidad de utilizar una antena de radar de gran diámetro, cuyo tamaño está limitado por las dimensiones del cuerpo central ubicado dentro del dispositivo de entrada.

La desventaja de las tomas de aire dorsal y ventral es que su eficiencia disminuye en ángulos de ataque altos (respectivamente, positivo o negativo) debido a que la toma de aire está oscurecida por el fuselaje y el ala.

Las tomas de aire laterales se caracterizan por una variedad mucho mayor de formas de sección transversal. En el período inicial de desarrollo de los aviones supersónicos, generalmente se usaban tomas de aire semielípticas, semicirculares o de cuarto de círculo. Recientemente, se han utilizado en casi todas partes tomas de aire laterales planas de forma rectangular con esquinas redondeadas. El rechazo de las tomas de aire semicirculares se explica por el deseo de no distorsionar el perfil de las raíces del ala y la forma plana del fuselaje de soporte. La colocación de tomas de aire a los lados del fuselaje permite no solo acortar significativamente los canales de aire, sino también ocupar toda la nariz del fuselaje con equipos, incluido el equipo de radar. Las tomas de aire laterales planas funcionan de manera muy eficiente en todo el rango de velocidades operativas y ángulos de ataque.

Las principales desventajas de las tomas de aire laterales son el sombreado de una de ellas por el fuselaje durante las maniobras de deslizamiento a velocidad de vuelo supersónica y la influencia en su funcionamiento de la capa límite, que es la principal fuente del desnivel del campo de velocidad en el entrada de aire y canal de aire. La capa límite surge como resultado de la fricción viscosa del flujo de aire en las superficies aerodinámicas de la aeronave, y la velocidad del flujo en la piel cae bruscamente a cero. En el flujo supersónico, las ondas de choque que interactúan con la capa límite provocan la separación local del flujo de la superficie aerodinámica con un fuerte aumento en el grosor de la capa límite 1., etc., donde 1. El grosor de la capa límite depende de la velocidad de vuelo, el coeficiente de viscosidad del aire y también en la longitud de la sección aerodinámica de la superficie. Se supone que el espesor de la capa límite es el 1% de la longitud de la sección aerodinámica a una velocidad de vuelo supersónica y aumenta al disminuir la velocidad.

La desigualdad de la distribución de la velocidad debido a la capa límite aumenta de manera tan significativa que, por ejemplo, en una aeronave con tomas de aire directamente adyacentes al revestimiento del fuselaje, a una velocidad de vuelo de M = 2.5, el empuje disminuye en ~ 45%, y el consumo específico de combustible aumenta en ~ 15%.

Arroz. 2

entrada de aire lateral de la aeronave F-4 (el frente móvil y el estacionario son visibles, con un sistema de eliminación de la capa límite, parte de la cuña); Toma de aire del lado b de la aeronave Mirage III (son visibles una hendidura para la eliminación de la capa límite de la superficie del fuselaje y un generador de impactos en forma de semicono); Toma de aire ventral del avión F-16.

Un problema similar existe para las tomas de aire frontales equipadas con conos o cuñas, así como para las tomas de aire con compresión interna o combinada. La sobretensión en la entrada de aire o en el motor causada por la separación del flujo puede provocar un accidente. Para eliminar este fenómeno indeseable y peligroso, se utilizan dispositivos para eliminar la capa límite de la superficie del fuselaje (ala) frente a la entrada de aire lateral, inferior o dorsal, así como aberturas para la succión de la capa límite desde el superficie del cono o cuña, lo que favorece el flujo ininterrumpido. En este caso, el aire de la capa límite se desvía hacia un flujo externo o se utiliza para enfriar el motor. generador de la toma de aire del motor turborreactor

Así, el problema del funcionamiento de la toma de aire de una aeronave con M <1,1-1,2 es muy complicado y, por tanto, el dispositivo de entrada debe diseñarse de forma algo diferente que en una aeronave subsónica.

En el rango de velocidades supersónicas bajas, las tomas de aire no reguladas siguen siendo aplicables, hechas con bordes de entrada afilados, en los que se produce una onda de choque directa conectada localmente.

El caudal detrás de tal salto disminuye a subsónico, pero sigue siendo tan alto que es necesario reducir aún más el flujo a la velocidad requerida para el compresor. Esto sucede en un difusor en expansión. El uso de bordes afilados de entrada evita la formación de una capa límite gruesa en la entrada de aire y el posterior desprendimiento de esta capa, lo que degrada el funcionamiento del motor. Detrás de una onda de choque local adjunta, la velocidad del aire disminuye a un valor subsónico tan bruscamente como detrás de un arco de choque no conectado, pero debido a su ubicación, la mayor parte de la energía cinética se convierte en presión estática (el resto se convierte en energía térmica). Sin embargo, con un aumento en la velocidad de vuelo, la intensidad del salto y, en consecuencia, las pérdidas en el proceso de compresión dinámica aumentan, como resultado de lo cual disminuye el empuje del sistema de propulsión. Por tanto, las tomas de aire de este tipo se utilizan en aeronaves con una velocidad máxima no superior a M = 1,5. A velocidades más altas, una buena eficiencia de la compresión dinámica del flujo en marcha se puede lograr solo en un sistema de ondas de choque oblicuas, que se caracterizan por una intensidad más baja, es decir, menor caída de velocidad y menor pérdida de presión. La velocidad del flujo detrás del choque oblicuo sigue siendo supersónica, y si corresponde al número de Mach que no excede 1.5-1.7, entonces puede ocurrir una mayor desaceleración del flujo en el choque delantero. Las pérdidas en un salto tan débil son pequeñas y la velocidad subsónica detrás de él ya es aceptable para el canal de aire. La entrada de aire de dos saltos funciona de manera eficiente hasta una velocidad de vuelo de M = 2.2. Con un aumento adicional en la velocidad del flujo incidente, también aumenta el número de Mach detrás del choque oblicuo. Si excede 1.5-1.7, entonces el flujo de aire debe comprimirse adicionalmente en otro choque oblicuo para que su velocidad antes del choque delantero de cierre tenga un valor aceptable. Una entrada de aire con un sistema de sobretensión de este tipo se denomina entrada de tres sobretensiones y se puede utilizar hasta M ~ 3.

El sistema de sobretensión requerido se puede crear extendiendo un elemento de punta afilada desde la entrada de aire hacia adelante (independientemente del principio de compresión utilizado) o utilizando una entrada de aire de bordes afilados y un difusor perfilado convenientemente (en entradas con compresión interna o combinada) .

Los elementos estructurales dentro de la entrada de aire que se utilizan para crear ondas de choque oblicuas se denominan generadores de choque. En la práctica, han encontrado aplicación los generadores en forma de conos, semiconos, cuartos de conos y cuñas. En su parte superior durante el vuelo supersónico, se forma un choque adjunto con un ángulo de inclinación que depende tanto del ángulo en la parte superior del cuerpo como del número de Mach. Dado que en un choque oblicuo, el cambio en los parámetros de flujo, como ya se mencionó anteriormente, ocurre menos abruptamente que en un choque directo, las pérdidas también son mucho menores y, por lo tanto, la presión estática generada es mayor. La presión estática del flujo desacelerado es mayor cuanto mayor es la velocidad de vuelo y el número de ondas de choque oblicuas en las que se convierte la energía.

En la práctica, se utilizan sistemas de dos, tres e incluso cuatro saltos. El segundo y los siguientes saltos oblicuos pueden ser creados por un generador con una generatriz rota o como resultado de la reflexión de ondas perturbadoras de las paredes internas del difusor. El primer método para crear sobretensiones es típico para las tomas de aire con compresión externa y el segundo, con combinación.

Arroz. 3.

a - "Super-Mister" B.4; 6-F-100; e-F-104; d-F.D.l; d-F-8; f-B-58.

Arroz. 4

En las tomas de aire comprimido internamente, las sobretensiones se inducen dentro del conducto de aire no simétrico debido al perfil transversal correspondiente del difusor.

Los métodos descritos anteriormente para crear ondas de choque difieren entre sí en la ubicación de la formación de choque con respecto al plano de la entrada a la entrada de aire. Su característica común es el proceso de desaceleración del flujo de múltiples etapas, que asegura un uso máximo de la compresión dinámica, pérdidas mínimas y una distribución uniforme de la velocidad.

El primer avión supersónico con tomas de aire equipado con generadores de choque oblicuos utilizó entradas de compresión externas. En comparación con otros, son bastante fáciles de ajustar y tienen un peso reducido. El generador está ubicado con relación a la entrada a la entrada de aire de manera que el choque primario generado por él toca el borde de ataque de la entrada de aire en las condiciones de vuelo de diseño, lo que permite obtener el máximo atrapamiento de aire, mínimas pérdidas durante la compresión y mínimas resistencia interna del dispositivo de entrada.

Sin embargo, las desventajas significativas de los dispositivos de entrada de este tipo en comparación con otros son la gran resistencia externa (más alta) asociada con un cambio en la dirección del flujo, así como el menor aumento de la presión estática y una gran área frontal debido al hecho de que es necesario colocar un generador de sobretensión dentro de la entrada de aire. En teoría, es más racional utilizar dispositivos de entrada con compresión interna, que son los más eficientes y tienen la impedancia externa más baja. Sin embargo, tales dispositivos de entrada aún no han encontrado una aplicación práctica debido a la complejidad del diseño del canal de aire perfilado y la necesidad de cambiar suavemente su geometría interna de acuerdo con las condiciones cambiantes de vuelo y operación del motor. Hoy en día, se utilizan cada vez más dispositivos de entrada con compresión combinada que, con un diseño relativamente simple, se caracterizan por una eficiencia bastante alta.

Los ejemplos presentados de la geometría y el diseño de las tomas de aire indican la posibilidad de un enfoque individual para la tarea de diseñar una toma de aire, teniendo en cuenta las condiciones cambiantes de su funcionamiento. Como se muestra en la fig. Las tomas de aire 1.45 y 1.46 son fundamentalmente diferentes en forma y apariencia, pero son similares en la naturaleza de funcionamiento a una cierta velocidad. Las diferencias en los detalles suelen estar relacionadas con suposiciones teóricas aceptadas, los resultados experimentales y los gustos de los diseñadores.

Por ejemplo, el avión experimental británico F.D.2, en el que se estableció un récord mundial de velocidad (1822 km / h) en 1956, tenía una entrada de aire muy específica. Su borde de entrada superior está afilado y sobresale hacia adelante en relación con el borde inferior redondeado. Por un lado, esto conduce a la aparición de un choque oblicuo adherido en el borde superior, que pasa a cierta distancia por delante del borde inferior, evitando que surja un choque directo desapegado cerca de él. Por otro lado, extender el borde superior hacia adelante permite aumentar la sección frontal de la toma de aire en vuelos con ángulos de ataque elevados, cuando la velocidad de vuelo es baja y el caudal de aire requerido en el motor es alto.

Además, se han generalizado los dispositivos para el suministro o escape de aire adicional, que forman parte del sistema de admisión de aire. Dichos dispositivos incluyen aletas de admisión (despegue) y de derivación, que generalmente están ubicadas cerca del elemento de control (cono, rampa, cuña) oa lo largo del canal de aire y se abren o cierran según el flujo de aire requerido para el motor. En la Fig. 1.47 muestra la posición de los elementos de admisión de aire de la aeronave F-14 en diferentes modos de vuelo.

Durante el despegue y el vuelo a bajas velocidades, las partes delantera y trasera de la rampa de entrada de aire móvil se elevan y la trampilla de despegue y derivación está abierta, lo que garantiza que se suministre la cantidad de aire necesaria al motor, a pesar de la baja velocidad del flujo que se aproxima. Con un aumento en la velocidad de vuelo y la presión de aire en la entrada del compresor, la dirección del flujo de aire a través de la aleta de despegue se invierte y el exceso de aire del canal de aire se deriva a la atmósfera. Al volar a una velocidad transónica, el rendimiento de la aleta resulta insuficiente y, para limitar el flujo de aire al compresor, la parte trasera de la rampa se desvía hacia abajo, como resultado de lo cual el área de flujo de La entrada de aire disminuye y las dimensiones del conducto de salida de aire aumentan. Al volar a altas velocidades supersónicas, la parte delantera y trasera de las rampas se inclinan aún más hacia abajo para garantizar que el motor reciba una cantidad óptima de aire. El espacio entre la parte delantera y trasera de la rampa se utiliza para drenar la capa límite.

De la discusión presentada anteriormente, se deduce que las tomas de aire supersónicas con un generador de choque oblicuo deben perfilarse de tal manera que, a la velocidad de vuelo de diseño, el choque primario toque el borde de ataque. Esta posición del salto proporciona la mayor eficiencia del dispositivo de admisión, ya que el consumo de aire es máximo, las pérdidas durante el proceso de compresión y la resistencia de entrada son mínimas y el motor funciona de manera más estable. Obviamente, tales condiciones existen solo para un cierto número de Mach. Esto significa que un número de Mach dado corresponde a una determinada posición del generador de salto con respecto al borde delantero de la entrada de aire y, en otros modos de funcionamiento, las características de la entrada de aire se deterioran. Por lo tanto, en una amplia gama de velocidades supersónicas de corrientes libres, no se puede garantizar un rendimiento satisfactorio del motor con una entrada de aire no regulada.

Esta desventaja es consecuencia de la discrepancia entre la geometría constante de la entrada de aire, calculada para ciertas condiciones de flujo, con los parámetros óptimos de los flujos internos y externos en condiciones fuera de diseño. Esta desventaja se puede eliminar parcial o completamente cambiando la geometría de la entrada de aire (secciones de entrada, críticas y / o salida) de acuerdo con el cambio de velocidad y altitud. Esto generalmente se hace mediante un movimiento automático suave del elemento regulador, que asegura el caudal de aire requerido a baja resistencia externa en una amplia gama de velocidades de vuelo, igualando la capacidad de entrada de la capacidad del compresor y adaptando el sistema de saltos en la entrada de aire. configuración. Esto también excluye la posibilidad de un arco de choque directo no conectado, la razón principal del funcionamiento insatisfactorio de la entrada de aire y el canal de aire en su conjunto.

En conclusión, cabe señalar que la ubicación de los motores y las tomas de aire en una aeronave, así como la elección del tipo de dispositivo de entrada, son objeto de estudios exhaustivos que tienen en cuenta no solo los requisitos para garantizar el mejor funcionamiento. condiciones para el sistema de propulsión, sino también las características de la aeronave en su conjunto.

Con la aparición masiva de los motores de los aviones a reacción en los años 40, las tomas de aire comenzaron a jugar un papel importante en el diseño de aviones.

Se pueden comparar con los pulmones de una persona. Así como el oxígeno en los pulmones sirve para sostener toda la materia viva del cuerpo humano, el aire de las tomas de aire sirve para sostener el "corazón" de la aeronave, su planta de energía (motores).

Los motores a reacción funcionan con combustible (hoy en día es predominantemente gas licuado). Para que se produzca la combustión interna del gas, debe oxidarse (aunque la palabra "evaporar" es más adecuada aquí). El agente oxidante en este caso es el oxígeno, cuya cantidad en el aire es del 23%. Resulta que solo una cuarta parte del aire es adecuado para el motor, pero ¿a dónde va el resto del aire? El 77% restante del aire se utiliza para enfriar la cámara de combustión, así como la boquilla, desde la cual se liberan productos de combustión calientes a la atmósfera. Los expertos lo llaman aire secundario o aire de ventilación. Ayuda a proteger las paredes de la cámara y la turbina de daños: grietas, carbonización y, en casos extremos, derretimiento.

La entrada de aire, luego un compresor especial para comprimir el aire, así como la cámara de combustión son un solo sistema en cualquier motor a reacción moderno. Interactúan de la siguiente manera: primero, el aire ingresa a la entrada de aire, donde se comprime y se calienta a una temperatura de 100 a 200 єС (esta temperatura asegura una evaporación suficiente del combustible y su combustión casi completa), luego el aire ingresa al compresor, donde pasa por otra etapa de compresión y calentamiento, y finalmente, en su forma terminada, aparece en la cámara de combustión junto con el gas, donde una poderosa chispa eléctrica enciende una mezcla de oxígeno y gas. La velocidad con la que el aire entra en la cámara de combustión es de 120 a 170 m / s. Esta corriente es de 3 a 5 veces más fuerte que una ráfaga de viento en el huracán más poderoso capaz de destruir edificios.

En los motores de chorro de aire de los aviones supersónicos modernos (a partir de 1400 km / hy más), el compresor ha perdido su relevancia, ya que a alta velocidad la entrada de aire calienta y comprime el aire con bastante eficacia.

Las tomas de aire modernas constan de tres capas: dos capas de metal y, entre ellas, un relleno de nido de abeja de fibra de vidrio. Lo más probable es que la elección de los diseñadores de aviones se basara en un diseño de este tipo por las siguientes razones: primero, el uso de un núcleo de panal proporciona una mayor resistencia estructural, aunque a primera vista puede parecer que este no es el caso; en segundo lugar, el núcleo de nido de abeja es un buen aislante acústico y térmico. Se instala un ventilador en el hueco en primer plano, que distribuye uniformemente el flujo de aire.

Las tomas de aire varían en tamaño, forma y ubicación en el cuerpo. No hay datos exactos sobre sus dimensiones, pero podemos decir que, en promedio, las tomas de aire de los aviones modernos alcanzan al menos 1 metro de diámetro, pero hay muchas excepciones, esto se aplica a aviones militares ligeros de pequeñas dimensiones. En grandes aviones de transporte y pasajeros, su diámetro es de más de dos metros.

Tradicionalmente, los aviones están equipados con tomas de aire redondas y cuadradas (o rectangulares), sin embargo, existen excepciones en forma de óvalos y arcos.

Si la forma de las tomas de aire se elige para cada aeronave por separado en función de las características de rendimiento de la aeronave en cuestión, entonces su ubicación debe basarse en estrictas reglas de diseño de aeronaves.

Existen tres tipos de tomas de aire según su ubicación en la aeronave: frontal, lateral y subalar (o ventral). Es cierto que, de hecho, hoy solo quedan dos especies. Las tomas de aire frontales se han convertido en parte de la historia (F-86 "Sabre", Su-17 o MiG-21).

Los diseñadores de aviones consideraron que la principal ventaja de las tomas de aire frontales era un caudal de aire uniforme, ya que, a diferencia de todos los demás tipos de tomas de aire, son las primeras en cumplir con el flujo de aire. En otros casos, el morro del fuselaje o las alas son los primeros en encontrar el flujo de aire.

El tipo más común de tomas de aire en la aviación moderna son las tomas laterales. La razón radica en el hecho de que el equipo de radar se ha convertido en la parte más importante de cualquier avión de combate moderno. Se ubica en la parte delantera del fuselaje, por lo que cuando la aeronave contaba con tomas de aire frontales para equipos de reconocimiento, prácticamente no quedaba espacio.

El último tipo de toma de aire, menos común, es el de las alas (ventral). El nombre en sí habla de su ubicación. No son peores que los laterales y también se pueden instalar en aviones bimotores y cuatrimotores, sin embargo, los expertos en el campo de la construcción de aviones señalan un serio inconveniente. Las tomas de aire debajo del ala son ineficaces en grandes ángulos de ataque negativos, es decir, cuando la aeronave no está en vuelo nivelado, pero realiza maniobras con una subida brusca o una pérdida.

También cabe señalar que las tomas de aire no siempre son un orificio estático, en el que entra aire constantemente, independientemente de que la situación lo requiera o no. En muchos aviones modernos (sí, en casi todos), como el Su-33, Su-35, los cazas MiG-29, el bombardero-bombardero T-4 y otros, se instalan tomas de aire ajustables (automáticamente), lo que permite le permite controlar la potencia del flujo de aire y adaptar la entrada de aire en su dirección. En caso de que falle el control automático de las tomas de aire, se proporciona control manual.

Literatura

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