Modularne tehnike projektiranja

Na sl. 1.12 prikazuje metodu dijeljenja motora na nekoliko modula.

Riža. 1.12. Modularni elementi dizajna

Korištenje sve većih zrakoplova znači jeftinije zračno putovanje. Ovaj koncept je uspješan kada zrakoplovi djeluju učinkovito. Međutim, ako jedna od ograničenih komponenti velikog zrakoplova, poput motora, ne radi, tada troškovi prijevoza tristo ili četiri stotine putnika postaju preveliki.

Kako bi smanjili financijske troškove kupaca svoje opreme u slučaju kvara, proizvođači motora počeli su primjenjivati ​​modularne metode projektiranja koje omogućuju zamjenu modula motora umjesto zamjene cijelog motora.

POGLAVLJE 2 - ULAZI ZRAKA

· Izjava o najvažnijim zadacima usisa zraka motora.

· Opis geometrije podzvučnog ulaza zraka velike brzine.

· Opis promjene parametara plina na ulazu zraka pri velikom broju okretaja pri različitim brzinama.

· Opravdanje imenovanja zaklopki za usisavanje sekundarnog zraka.

· Opis namjene i principa rada usisavača zraka sa više skokova pri nadzvučnim brzinama leta.

· Navedite različite vrste usisavača zraka s više skokova i dodijelite ih različitim zrakoplovima.

Opis uzroka i opasnosti sljedećih operativnih problema povezanih sa usisima zraka motora:

Odvajanje potoka, osobito s bočnim vjetrom na tlu;

Zaleđivanje usisnog zraka;

Oštećenje dovoda zraka;

Usisavanje stranih predmeta;

Jake turbulencije u letu.

· Opis radnji pilota u rješavanju navedenih problema.

· Opis uvjeta i okolnosti tijekom kopnenih operacija gdje postoji opasnost od uvlačenja stranih predmeta ili ljudi u usisni otvor zraka.

2.1. ULAZ ZRAKA

Usis zraka zraka motora integriran je u okvir ili dio postolja. Dizajniran je na takav način da pruža relativnu zaštitu od dovoda turbulentnog zraka u prednju ravninu LPC -a ili ventilatora. Dizajn kanala za usis zraka ima značajan utjecaj na performanse motora pri svim brzinama i napadnim kutovima kako bi se spriječio nalet kompresora.

Najjednostavniji oblik dovoda zraka je kanal s jednim ulazom i zaobljenim poprečnim presjekom tipa "pitot" (brzina). Obično je pravolinijski za motore na krilima, ali može biti i u obliku slova S za motore montirane na repu (npr. 727, TriStar). S-kanal karakterizira nestabilan protok zraka, osobito tijekom polijetanja bočnog vjetra.

Ulaz zraka tipa pitot optimizira korištenje brzine nagiba i podložan je minimalnim gubicima pritiska u glavi sa povećanjem visine. Učinkovitost ove vrste usisa zraka smanjuje se zbog stvaranja udarnih valova na rubu kada se brzina zrakoplova približi zvučnoj.

Podzvučni usis zraka obično ima proširujući kanal koji omogućuje smanjenje brzine i povećanje ulaznog tlaka kompresora s povećanjem brzine zraka.

Tlak unutar usisnika zraka motora s plinskom turbinom kada je motor parkiran je ispod atmosferskog. To je zbog velike brzine protoka kroz ulaz. Kako se zrakoplov kreće, tlak u usisniku zraka počinje rasti. Trenutak kada se tlak u usisniku zraka usporedi s atmosferskim naziva se vraćanje pritiska glave velike brzine... Ovaj trenutak obično se događa pri brzini od oko 0,1 M do 0,2 M. S daljnjim povećanjem brzine zrakoplova, usis zraka stvara sve veću kompresiju od brzine, a stupanj povećanja tlaka u kompresoru od ovog povećava. To rezultira povećanom vučom bez povećanja potrošnje goriva. Ovo je prikazano u nastavku. Zaklopke za ulaz sekundarnog zraka omogućuju dodavanje dodatnog zraka u kompresor tijekom rada velike snage, kada zrakoplov miruje ili pri malim brzinama zraka / visokim kutovima napada (Harrierjev dijagram).

Riža. 2.1. Oporavak pritiska brzine na glavi

2.2. SUPERSONICNI ZRAČNI ULAZI

Nadzvučni zrakoplovi moraju imati odgovarajuću vrstu usisnika zraka, jer prednji dio kompresora ne može podnijeti nadzvučni tok. Pri podzvučnim brzinama usis zraka mora imati svojstva povrata tlaka podzvučnog dovoda zraka, ali pri nadzvučnim brzinama mora smanjiti brzinu protoka zraka ispod brzine zvuka i kontrolirati stvaranje udarnih valova.

Površina nadzvučnog presjeka difuzor od naprijed prema natrag, postupno se smanjuje, što pomaže smanjiti protok ispod 1M. Daljnje smanjenje brzine postiže se u podzvučnom difuzoru, čiji se poprečni presjek povećava pri približavanju ulazu kompresora. Za pravilno usporavanje strujanja udarnog vala vrlo je važno kontrolirati stvaranje udara u usisu zraka. Korištenje usisnika zraka promjenjive geometrije omogućuje vam ispravnu kontrolu udarnih valova; oni također mogu imati premosnice za ispuštanje zraka iz usisnika bez promjene brzine.

Riža. 2.2. Promjenjivi dovod zraka u grlo (prema originalnom crtežu Rolls-Roycea)

Riža. 2.3. Vanjski / unutarnji usis zraka za kompresiju (prema originalnom crtežu Rolls-Roycea)

2.3. ULAZI ZA MOBILNI ZRAK

U slučaju pokretnih ulaza zraka, područje poprečnog presjeka ulaza (Concorde) mijenja se pomoću pomičnog središnjeg konusa (SR 71). To omogućuje kontrolu naleta kompresije na ulazu u kompresor.

2.4. POSLOVNI IZRAČUNI

Polijetanje... Ulaz zraka u motor dizajniran je za održavanje stabilnog protoka zraka na ulazu u kompresor; bilo koji poremećaj protoka koji uzrokuje turbulenciju može uzrokovati zastoj ili prenapon kompresora.

Ulaz zraka ne može se nositi s visokim napadnim kutovima i održavati stabilan protok zraka. Jedan od najkritičnijih trenutaka događa se tijekom ubrzanja motora do potiska pri polijetanju. Na protok usisanog zraka može utjecati bilo koji bočni vjetar, osobito motori na repu sa usisnicima zraka u obliku slova S (TriStar, 727). Kako bi se spriječili mogući zastoji i prenaponi, priručnici za uporabu sadrže postupak koji treba slijediti. Obično se sastoji u kretanju zrakoplova prema naprijed prije glatkog povećanja načina rada do polijetanja, otprilike 60 - 80 čvorova (uzlijetanje bez zaustavljanja).

Zaleđivanje... Ledenje usisa zraka može se dogoditi pod određenim uvjetima. To se obično događa kada je vanjska temperatura ispod + 10 °, na stazi je vidljiva vlaga, stajaća voda ili je vidljivost na pisti manja od 1.000 m. Ako su ti uvjeti prisutni, pilot bi trebao aktivirati zaštitu motora od sustav za zaleđivanje.

Šteta... Oštećenje usisnika zraka ili hrapavost unutar njegovog kanala može uzrokovati turbulenciju u ulaznom protoku zraka i poremetiti protok u kompresoru, uzrokujući zastoj ili prenapon. Prilikom pregleda dovoda zraka obratite pozornost na oštećenja i neravne hrapavosti površine obložnih ploča.

Usisavanje stranih tijela... Usisavanje stranih tijela dok je zrakoplov na tlu ili blizu njega neizbježno će oštetiti lopatice kompresora. Obratite dovoljno pažnje na područje na tlu ispred otvora za zrak motora prije početka rada kako biste bili sigurni da nema labavog kamenja ili drugih nečistoća. To se ne odnosi na motore sa stražnjom stranom čiji se otvori za zrak nalaze iznad trupa; mnogo manje pate od usisavanja stranih tijela.

Turbulencije u letu... Jake turbulencije u letu ne samo da mogu uzrokovati izlijevanje kave, već i poremetiti protok zraka u motorima. Korištenje mehaničke brzine za prevladavanje turbulencija navedenih u priručniku za uporabu i ispravnog broja okretaja / EPR pomoći će smanjiti vjerojatnost kvara kompresora. Također bi moglo biti preporučljivo ili potrebno aktivirati kontinuirano paljenje kako bi se smanjila vjerojatnost pucanja motora.

Kopnene operacije... Većina oštećenja kompresora nastaje usisavanjem stranih tijela. Oštećenje lopatica kompresora promijenit će geometriju sustava, što može dovesti do pogoršanja performansi, zastoja kompresora, pa čak i do prenapona motora. Kako bi se spriječila takva oštećenja, važno je poduzeti preliminarne mjere za uklanjanje krhotina (krhotina) sa parkirališta. Nadalje, pilot se tijekom pregleda prije leta mora pobrinuti da u usisnicima zraka motora nema stranih predmeta. Odgovornost tu ne prestaje, nakon leta potrebno je ugraditi čepove na ulazne i ispušne kanale kako bi se spriječilo nakupljanje zagađenja i autorotacija.

Tijekom pokretanja, taksiranja i preokreta potiska, strani se predmeti mogu usisati u usisnik zraka, a mora se upotrijebiti minimalni potisak kako bi se spriječila potencijalna oštećenja.

Tijekom rada GTE -a došlo je do ozbiljnih oštećenja i nekih smrtonosnih oštećenja uslijed usisavanja osoblja u usisnike zraka. Ako je potrebno izvesti radove u neposrednoj blizini motora koji radi, potrebno je obratiti posebnu pozornost.

POGLAVLJE 3 - KOMPRESORI

Za rad motora KAMAZ potrebna je velika količina zraka, stoga su opremljeni visokoučinkovitim sustavom napajanja u kojem je za dovod zraka odgovorna posebna komponenta - usisnik zraka. U ovom članku pročitajte o dizelskom sustavu napajanja i usisu zraka, njegovoj ulozi, strukturi i radu.

Uloga sustava za dovod zraka u dizelski motor

Izgaranje bilo kojeg goriva moguće je samo u prisutnosti zraka koji služi kao izvor kisika neophodnog za izgaranje. Stoga motor uključuje sustav za dovod zraka koji rješava nekoliko problema:

Uzorkovanje zraka iz atmosfere;
... Pročišćavanje zraka od onečišćenja;
... Dovod i distribucija zraka u cilindre.

Valja napomenuti da se često sustav za dovod zraka ne odvaja u zaseban sustav, već se smatra jednom od komponenti sustava za opskrbu motora, koji također uključuje sustav goriva. Također, ispušni sustav komunicira sa elektroenergetskim sustavom, koji djeluje kao izvor vakuuma za rad nekih jedinica. Ali ovdje će biti prikladnije razmotriti zasebno sustav dovoda zraka u motoru.

Projektiranje i rad sustava za dovod zraka

Sustav dovoda zraka za motore KAMAZ ima jednostavan uređaj koji uključuje nekoliko glavnih komponenti:

Cijev za usis i usis zraka (na nekim modelima);
... Brtvilo;
... Zračni filter s ulazom i izlazom zraka;
... Kanal za usis zraka zraka;
... Cjevovod za usisavanje prašine iz zračnog filtra;
... U nekim modelima - turbopunjač (točnije, samo njegov kompresorski dio).

Sustav djeluje na sljedeći način: atmosferski zrak kroz ulaz zraka kroz zračni kanal ulazi u filter, gdje se čisti od prašine i zatim usmjerava ili izravno u cilindre motora, ili prvo u turbopunjač, ​​a zatim pod pritiskom u cilindre. Istodobno, na dva mjesta sustav dovoda zraka stupa u interakciju s ispušnim sustavom: prvo, zračni filtar spojen je na ispušnu cijev, a drugo, ispušni plinovi osiguravaju rotaciju turbopunjača.

Imajte na umu da vozila KAMAZ koriste tri sheme za izgradnju sustava za dovod zraka u motor:

S okomitim zračnim filterom - ova se shema koristila na starijim modelima kamiona, a predviđala je potrebu korištenja naprednog sustava zračnih kanala, budući da je filter obično bio pričvršćen prilično nisko u odnosu na motor;
... S vodoravnim filtrom zraka i visokim usisom zraka (na dugom zračnom kanalu) - najčešći raspored danas, u kojem se filter nalazi neposredno iznad motora, a usisnik zraka ugrađen je na stražnjoj strani kabine;
... S vodoravnim filtrom zraka i niskim usisom zraka - ova se shema koristi na kiperima, usis zraka ugrađen je izravno na zračni filtar, a nalazi se u prostoru između kabine i prednjeg dijela platforme za odvoz otpada.

Neke pojedinosti o sustavu dovoda zraka potrebno je detaljnije reći.

Brtvilo. Potrebu i važnost ovog dijela diktiraju značajke dizajna kabine vozila KAMAZ. Obično se usis zraka montira izravno na kabinu, na stražnjoj strani kabine, a zračni filter i njegov dovodni zračni kanal montirani su na okvir. No, kabina u KAMAZ -u naginje se prema naprijed, što onemogućuje kruto povezivanje usisnika zraka s ulazom zraka u filter. Stoga je između usisnika zraka i ulaza zraka filtra osigurana brtva koja osigurava nepropusnost veze u transportnom (spuštenom) položaju kabine. U nekim modelima kamiona Kama (na primjer, u kiperima KAMAZ-55111) usis zraka ima nisku visinu i ugrađuje se izravno na filter, pa u njima nema brtve.

Zračni filter. U vozilima KAMAZ, kao i u većini drugih domaćih kamiona, koristi se dvostupanjski filtar za suhi zrak. Prva faza je centrifugalna, prašina se odvaja uslijed centrifugalnih sila koje proizlaze iz rotacije bubnja (u pogon se pokreće dolaznim strujanjem zraka). Prašina se skuplja u spremniku, uklanja se kroz cjevovod manjeg presjeka spojen na ispušnu cijev - u ispušnoj cijevi stvara se vakuum zraka (ispušni plinovi) zbog čega se prašina usisava iz filtra. Druga faza filtra je standardni papirnati filter element koji se može brzo zamijeniti kako se zaprlja.

Kanal za dovod zraka u motor. Ovo je sustav zračnih kanala koji dovode čisti zrak u svaki cilindar. Obično se zračni kanali nalaze u urušavanju motora, sa strane cilindara.

Odvojeno ćemo vam reći o usisima zraka koji se koriste u vozilu KAMAZ.

Svrha i uloga usisa zraka u sustavu napajanja motora KAMAZ

Kao što naziv implicira, usis zraka odgovoran je za izvlačenje zraka iz atmosfere i dovod njega u zračni filter. Međutim, ovdje se postavlja pitanje - zašto kamionu treba poseban usis zraka, ako mnogi automobili, osobito automobili, rade normalno bez ovog dijela? Zapravo, usis zraka na vozilima KAMAZ igra važnu ulogu, a njegova je potreba posljedica dizajna i rada vozila.

Kamioni se obično rade u teškim uvjetima - s jakom prašinom, blatom itd. Stoga se unos zraka za motor mora obaviti tako da što manje prašine, prljavštine, insekata itd. Uđe u filter i u sustav napajanja. Upravo to rješava usis zraka, obično se nalazi na "najčišćem" mjestu - iza kabine. Ovdje zbog turbulencije zrak sadrži manje onečišćenja, a njegova je količina dovoljna za normalan rad motora, uključujući i s turbopunjačem.

Zbog prisutnosti usisnika zraka lako se rješava i pitanje položaja filtera i drugih komponenti dovoda zraka u motor - mogu se montirati na bilo koje prikladno mjesto, a to ne narušava njihov rad. Dakle, prisutnost usisnika zraka rješava nekoliko problema različite prirode odjednom, o tome ovisi normalan rad motora, kao i stanje filtera i drugih dijelova elektroenergetskog sustava.

Vrste, struktura i rad usisnika zraka KAMAZ

Danas postoje tri glavne vrste usisnika zraka KAMAZ:

Klasični okrugli usisnici zraka u kabini;
... Suvremeni otvori za zrak pravokutnog presjeka ("ravni"), montirani na kabinu;
... Kratki usisnici zraka montirani izravno na filter.

Zračni usisnici svih vrsta vrlo su jednostavni i sadrže minimalno dijelova.

Okrugli usisnici zraka sastoje se od cijevi (zračnog kanala), u čijem je gornjem dijelu ugrađen stvarni usis zraka - poklopca ili vizira, čime se povećava površina ulaza. Ulaz je nužno zatvoren mrežom koja sprječava ulazak velike prljavštine, kamenja, insekata, lišća itd. U sustav.

Osim uobičajenih, tu su i rotirajući cilindrični usisnici zraka izrađeni u obliku bubnja montiranog na zračni kanal. Rotirajući, takav bubanj djeluje kao centrifugalni filter koji odbacuje manje ili više grube zagađivače, sprječavajući njihovo zaglavljivanje u cjedilu. Rotaciju bubnja osigurava nadolazeći protok zraka.

Međutim, danas se sve više koriste moderni ravni usisnici zraka koji zauzimaju minimalni prostor iza kokpita, a istodobno osiguravaju učinkovito izvlačenje zraka iz atmosfere. Postoje dvije vrste takvih usisnika zraka:

Za horizontalnu ugradnju;
... Za vertikalnu ugradnju.

Razlika između ovih dijelova leži u položaju ulaza, koji se nalazi tako da nakon što je instaliran dovod zraka, "gleda" u stranu, odnosno zrak se uzima s desne ili lijeve strane kabine. Bez obzira na mjesto, ulaz je prekriven zaštitnom rešetkom (plastičnom ili metalnom) ili kapcima.

Danas se sve češće koriste usisnici zraka izrađeni od plastike - odlikuju ih izuzetno niski troškovi, pouzdanost i učinkovitost. A u slučaju kvara, mogu se brzo i jeftino zamijeniti.

QueSST "tihi" supersonični model zrakoplova u zračnom tunelu

Američka tvrtka Lockheed Martin uskoro će početi testirati nepovratni usis zraka, koji će postati dio dizajna obećavajućeg "tihog" nadzvučnog putničkog zrakoplova. Prema Zračnom tjednu, svrha ispitivanja bit će provjeriti učinkovitost usisa zraka i učinkovitost odsijecanja graničnog sloja zraka na njegovom ulazu.

Tijekom leta pojedinih dijelova površine tijela zrakoplova nastaje granični zračni sloj. Granični zračni sloj tanki je sloj na površini zrakoplova kojeg karakterizira snažan gradijent brzine od nule do brzine strujanja izvan graničnog sloja.

Kad spori granični sloj uđe u usisnik zraka, učinkovitost ventilatora mlaznog motora značajno se smanjuje. Osim toga, zbog razlike u brzinama protoka zraka, ventilator doživljava različita opterećenja u svojim različitim odjeljcima. Konačno, granični sloj, zbog svoje male brzine, može smanjiti volumen zraka koji ulazi u motor.

Kako bi se izbjeglo unošenje graničnog sloja u usisnik zraka i motor, uređaj za usisavanje zraka nalazi se ili u nosu zrakoplova (kao što je to učinjeno na sovjetskim borbenim zrakoplovima, na primjer, MiG-15), ili na nekim udaljenost od tijela zrakoplova. Osim toga, na nadzvučnim zrakoplovima usisnik zraka ima ploču sa strane trupa - rezač graničnog sloja.

Suvremeni nadzvučni zrakoplovi koriste takozvani nepovratni usis zraka. Nema praznina između sebe i tijela zrakoplova. Dizajn takvog usisnika zraka uključuje rampu i posebne rubove na ulazu. U takvom usisu zraka, kada se protok zraka uspori, nastaje lepeza valova kompresije, koji sprječava prolaz graničnog sloja.

Tehnologiju usisa zraka prvi je put uveo Lockheed Martin krajem 1990-ih, a danas se koristi na nadograđenim borbenim avionima F-35 Lightning II. Programeri vjeruju da će usisavanje zraka bez preusmjeravanja biti učinkovito i na "tihim" nadzvučnim putničkim zrakoplovima koji se razvijaju u okviru projekta QueSST.

U zrakoplovu koji obećava, motor će biti ugrađen u repni dio s usisnikom zraka koji se nalazi iznad trupa. Takav će aranžman, prema riječima programera, omogućiti trupu da odražava udarne valove nastale tijekom nadzvučnog leta na rubovima usisnika zraka, prema gore, a ne prema površini.

Testiranja nadzvučnog modela zrakoplova sa usisom zraka provest će se u zračnom tunelu u Fort Worthu AFB u Teksasu. Testirani model dobit će usisnik zraka presjeka nešto većeg od presjeka sličnih uređaja koji su prethodno instalirani na drugim modelima puhanja.

U prosincu prošle godine američka tvrtka Gulfstream Aerospace na novom je nadzvučnom usisniku zraka koji će, uz druga tehnička rješenja, smanjiti razinu buke zrakoplova pri nadzvučnoj brzini leta. Dizajn novog usisnika zraka također će smanjiti aerodinamički otpor.

Novi uređaj za usisavanje zraka primit će rubove na način da "izglađuje" udarne valove. Takvi će valovi imati relativno gladak pad tlaka. Dizajn predviđa stvaranje povećanog kompresijskog klina pri malom udubljenju u usisu zraka, kao i smanjenje napadnog kuta usne - priljev koji se nalazi na kraju rupe nasuprot trupa.

Ovaj će dizajn omogućiti prijenos zone preliminarne kompresije dolaznog zraka u unutrašnjost usisnika (u modernim konvencionalnim nadzvučnim usisnicima zraka, preliminarna kompresija dolazi izvana na ulazu). Na ulazu će strujanje zraka udariti u klin, reflektirati se do usne i naglo usporiti s stvaranjem nekoliko udarnih valova.

Pretpostavlja se da će udarni valovi u strujanju zraka u usisnom zraku, koji se nazivaju i kompresijski ventilator, učinkovito komprimirati i usporiti protok zraka do brzine kojom ga normalno može uvlačiti kompresor turboreaktivnog motora. Prenošenjem zone predkompresije u unutrašnjost usisnog zraka smanjit će se njegov aerodinamički otpor.

Vasilij Sychev

Upotreba: na zrakoplovima različitih vrsta i namjena, kojima se upravlja sa zemaljskih aerodroma. Suština izuma: u prednjem dijelu kanala za usis zraka napravljen je dodatni gornji ulaz, opremljen zaštitnim uređajem u obliku masivnog preklopa koji se nalazi u gornjem dijelu kanala, u interakciji s gornjim dodatnim i glavni ulazi, a poklopci za dovod smješteni su u gornjem dijelu kanala za ulaz zraka iza dodatnog gornjeg ulaza. 2 bolesna.

Izum se odnosi na zrakoplovnu tehnologiju i može se koristiti na zrakoplovima različitih vrsta i namjena, kojima se upravlja sa zemaljskih aerodroma. Tijekom rada zrakoplova s ​​plinskoturbinskim motorima u zemaljskim uvjetima pri postavljenim načinima rada motora i pri polijetanju i slijetanju u kanale za usisavanje zraka s površine uzletišta, različiti strani predmeti mogu se usisati u kanale za usisavanje zraka sa aerodroma površina ili razni strani predmeti pronađeni na pisti (zrna pijeska, šljunak, krhotine betona, zalutali metalni dijelovi itd.). Prodiranje takvih predmeta u usisne kanale za zrak može dovesti do značajnih oštećenja motora zrakoplova. S obzirom na poteškoće u osiguravanju odsutnosti stranih tijela na uzletno -sletnoj stazi, djelomično nastalih uslijed uništenja same piste tijekom rada, za uzletišta koja se intenzivno rade u različitim vremenskim uvjetima, te opasnih posljedica za zrakoplov i njegovu posadu, potrebno je razviti razne uređaje za zaštitu dovoda zraka zrakoplova od stranih objekata koji ulaze u njih. Poznati zaštitni uređaji za usis zraka zračno -turbinskih motora zrakoplova protiv stranih tijela sprječavaju bacanje (ili smanjenje visine bacanja) stranih predmeta s površine piste i njihovo daljnje usisavanje u usisni kanal za vrijeme rada motora (sustavi zaštite mlazom) , odvajajući krute čestice koje su ušle u usisnike zraka sa svojim uklanjanjem iz protoka zraka koji ulazi u motor (zaštitni sustavi separatora) ili mehanički ne dopuštaju stranim česticama koje prelaze određene geometrijske dimenzije sustava za zaštitu mreža da uđu u kanale za usis zraka (let Airkrafta Konferencija Zhukovksy, Rusija, 21. kolovoza 5. rujna 1993., TsAGI, str .148-156). Nedostaci sustava za zaštitu od mlaza koji ispuhuju mlazove zraka na površinu uzletišta i sprječavaju stvaranje vrtloga koji izbacuje strane predmete na otvor za dovod zraka je ovisnost stupnja zaštite usisa zraka o veličini i težini stranih čestica, o prisutnosti i snazi ​​bočnog vjetra iznad površine uzletišta, kao i praktičnoj zaštiti od nemogućnosti uz pomoć takvih sustava od stranih predmeta koje bacaju kotači šasije. Nedostaci separacijskih sustava za zaštitu usisa zraka, temeljeni na korištenju inercijskih svojstava stranih čestica zarobljenih u usisnom kanalu zraka i krećući se s protokom zraka, je potreba za posebnim profiliranjem usisnog kanala s formiranjem posebnih dodatnih kanala za uklanjanje dijela zraka s odvojenim česticama iz glavnog kanala, kao i ovisnost o stupnju odvajanja od specifične težine stranih čestica zarobljenih u usisnom kanalu i promjenama protoka zraka kroz zrak usisni kanal, koji pak ovise o načinu rada motora i često uzrokuju teško ostvarivu potrebu za reguliranjem procesa odvajanja. Nedostaci sustava za zaštitu mreža su mogućnost zaštite uz pomoć takvih sustava samo od stranih čestica koje prelaze veličinu oka korištenih mreža, opasnost od zaleđivanja zaštitnih mreža pod određenim vremenskim uvjetima i značajni gubici tlaka pri ulasku zraka usisnike zraka uzrokovane hidrauličkim otporom mreža i povećavajući se sa smanjenjem veličina njihovih ćelija. Za poboljšanje karakteristika usisnika zraka u načinima polijetanja i slijetanja koriste se zakrilci za punjenje, smješteni sa strane (Tehnika zračne flote. 1991, N4, str. 52) ili niže (Nechaev Yu.N. Teorija zrakoplovnih motora. VVIA pod imenom nakon N. Ye. Zhukovsky, 1990., str. 255-259) sa strane usisnika zraka. Najbliži predloženom je usis zraka sa sustavom zaštite mreža (američki patent N 2976952, klasa B 64 D 33/02 (F 02 C 7/04), 1961), koji sadrži glavni ulaz, preklopne poklopce, ploče koji tvore usisni kanal zraka i rotacijski sigurnosni uređaj instaliran u kanalu. Nedostaci ovog tehničkog rješenja su provedba zaštite od stranih čestica koje mogu ući u ulaz zraka samo sa strane ulaza zraka i samo veličine oka korištenih mreža, opasnost od zaleđivanja zaštitnih mreža ispod određeni vremenski uvjeti i značajni gubici tlaka zraka koji ulazi u usisnike zraka uzrokovani hidrauličkim otporom rešetki i koji se povećavaju sa smanjenjem veličina njihovih ćelija. Istodobno, ovo tehničko rješenje ne pruža zaštitu od stranih čestica koje ulaze u usisni kanal zraka kroz rupe na šminkama. Cilj izuma je poboljšati učinkovitost uklanjanja ulaska stranih tijela u kanal za usis zraka tijekom rada na gradilištu te u načinima polijetanja i slijetanja. Cilj se postiže činjenicom da je kanal za usis zraka napravljen s dodatnim gornjim ulazom u prednjem dijelu kanala, a zaštitni uređaj izrađen je u obliku masivnog preklopa, šarkiranog u gornjem dijelu kanala s mogućnost interakcije s gornjim dodatnim i glavnim ulazima za ulaz zraka, zaklopke za dovod se nalaze u gornjem dijelu kanala za dovod zraka nakon dodatnog gornjeg ulaza. Implementacija usisnog kanala za zrak s dodatnim ulazom u prednjem dijelu kanala i izvedba zaštitnog uređaja u obliku masivnog preklopa, šarkiranog u gornjem dijelu kanala s mogućnošću interakcije s gornjim dodatnim i glavni ulazi za ulaz zraka i postavljanje zaklopki za punjenje u gornjem dijelu kanala za dovod zraka niti u patentu niti u tehničkoj literaturi nisu pronađeni, pa se stoga zaključuje da izum zadovoljava kriterije "novosti" i "značajnog Razlike". Sl. 1 prikazuje dijagram usisa zraka u zrakoplovu; 2 je grafikon ovisnosti vrijednosti faktora povrata ukupnog tlaka u presjeku kanala za usis zraka koji odgovara ulaznoj ravnini kompresora motora, u načinima koordiniranog rada usisa zraka sa motora i usporedba dobivenih vrijednosti s razinom njihovih standardnih vrijednosti u načinima polijetanja i slijetanja koji odgovaraju rasponu Mach brojeva let M 0.0.25. Ulaz zraka 1 zrakoplova (slika 1) sadrži glavni ulaz 2, zakrilce za punjenje 3, ploče 4, koje tvore usisni kanal zraka, završavajući ravninom 5 ulaza kompresora motora, okretni zaštitni uređaj 6 ugrađen u kanal i gornji dodatni ulaz 7. Prilikom rada na gradilištu i u načinu letenja pri polijetanju i slijetanju, okretni zaštitni uređaj 6 rotira i zatvara glavni ulaz 2, otvarajući dodatni gornji ulaz 7, zaklopke za punjenje 3, smještene iza dodatnog gornjeg dijela ulaz, otvoren. Prilikom napuštanja raspona načina polijetanja i slijetanja, okretni zaštitni uređaj 6 rotira i zatvara dodatni gornji ulaz 7, otvarajući glavni ulaz 2, zatvarači za punjenje su zatvoreni 3. Na slici 2, krivulja 8 je ovisnost dobivena u eksperimentalne studije, redak 9 standardna je ovisnost razine vrijednosti (Nechaev Yu.N. Teorija zrakoplovnih motora. VVIA nazvana po NE Žukovskom, 1990., str. 287). Korištenjem predloženog tehničkog rješenja osigurava se da strani objekti ne ulaze u kanal za usisavanje zraka tijekom rada na gradilištu i u načinima polijetanja i slijetanja, budući da za ovo tehničko rješenje, u razmatranim načinima rada, zrak ulazi u zrak usisni kanal izvodi se s gornje polutke okolnog prostora, a ne s donje, kao u tehničkim rješenjima analoga i prototipova. Istodobno, razina vrijednosti koeficijenta obnove ukupnog tlaka je na razini ili višoj od njegovih standardnih vrijednosti.

Zahtjev

Glavni parametri koji karakteriziraju motor kao zrakoplovnu elektranu su potisak koji razvija i specifična potrošnja goriva. Ti se parametri određuju na temelju karakteristika procesa u motoru, koji u slučaju turboreaktivnog motora ovise uglavnom o radu kompresora i turbine. Međutim, s povećanjem brzine leta, ostale komponente i sklopovi počinju imati sve veći utjecaj na rad motora. To se prvenstveno odnosi na zračni kanal, čiji oblik ne ovisi samo o dizajnu i namjeni motora, već i o njegovom položaju na kućištu. S povećanjem brzine leta, gubitak tlaka u zračnom kanalu se povećava, uslijed čega dolazi do smanjenja potiska motora i povećanja specifične potrošnje goriva.

Riža. 1

Slijedom toga, karakteristike pogonskog sustava u cjelini, a ne samo motora, odlučujuće su za zrakoplov. Ova se izjava prvenstveno odnosi na nadzvučne zrakoplove jer se razlika između odgovarajućeg pogonskog sustava i performansi motora povećava s povećanjem brzine leta. Stoga se za pogonski sustav uvodi koncept "efektivnog potiska", koji se shvaća kao rezultirajuće sile koje djeluju na vanjske i unutarnje površine motora. Priroda i veličina sila koje stvaraju unutarnji tlak i sile trenja zbog viskoznosti radne tekućine određene su procesima koji se odvijaju unutar motora. Sile koje djeluju na vanjske površine određene su prirodom vanjskog strujanja oko motora i ovise o položaju i načinu ugradnje motora na jedrilici, kao i o brzini leta. Usisni i zračni kanal, koji su obično dio okvira, više od ostalih elemenata utječu na potisak koji generira pogonski sustav. Omogućuju dovod zraka neophodan za normalan rad motora, u potrebnoj količini i pri određenoj brzini i tlaku. Pri malim brzinama leta kompresija zraka ispred komore za izgaranje događa se uglavnom u kompresoru. S povećanjem brzine leta, a osobito nakon postizanja nadzvučnih brzina, postalo je moguće koristiti kinetičku energiju protoka za povećanje tlaka zraka koji se dovodi u motor. Pri takvim brzinama uloga unosa zraka značajno se povećava, budući da upotreba kinetičke energije dolaznog strujanja zraka dovodi do smanjenja potrošnje energije za pogon kompresora. Takav ulaz je zapravo predkompresor bez turbine.

U transonskim zrakoplovima usisnik zraka stalne geometrije sa zaobljenim prednjim rubom prilično dobro obavlja svoju funkciju. Pažljivo profiliranje usisa zraka osigurava male gubitke, kao i jednoliko polje brzine protoka ispred kompresora. Međutim, pri nadzvučnoj brzini, ispred takvog usisa zraka stvara se nepovezan izravni udarni val na udaljenosti od debljine udarnog sloja, nakon čega se brzina smanjuje na podzvučnu vrijednost. Takav skok popraćen je velikim otporom valova, pa se usisnici zraka stalne geometrije sa zaobljenim prednjim rubom mogu koristiti samo do M <1,14-1,2.

Za nadzvučne zrakoplove bilo je potrebno razviti usisnike zraka različitog oblika i drugačijeg principa djelovanja. Zbog širokog raspona radnih brzina ovih zrakoplova, njihovi otvori za zrak i zračni kanali moraju se podjednako dobro ponašati u različitim uvjetima, osiguravajući i jednostavan dovod zraka tijekom polijetanja i stvaranje optimalnog sustava udara u letu pri najvećoj brzini. Dakle, dizajn usisa zraka ovisi o brzini leta i položaju motora na kućištu, kao i o obliku i principu rada ulaza motora.

U do sada izgrađenim nadzvučnim zrakoplovima, usisnici zraka našli su primjenu:

• 1) središnji (frontalni), tj. nalazi se duž osi simetrije zrakoplova (ili osi gondole) ili bočno (sa strana trupa);
• 2) neregulirano ili regulirano, tj. usisnici zraka čija je unutarnja geometrija konstantna ili se može mijenjati ovisno o uvjetima leta;
• 3) s vanjskom, unutarnjom ili kombiniranom kompresijom, tj. usisnici zraka, u kojima se zrak komprimira pretvaranjem kinetičke energije protoka u statički tlak, ispred ulaza zraka ili u zračnom kanalu;
• 4) ravni ili trodimenzionalni, tj. usisnici zraka čiji je oblik poprečnog presjeka blizu pravokutnog ili okruglog (polukružni, eliptični itd.).

Iz ovih podataka proizlazi da su 33 zrakoplova koristila prednji usis zraka (uključujući 13 nereguliranih), a 52 - bočne (uključujući 17 nereguliranih). Tri zrakoplova na raketni pogon prirodno nisu imali usis zraka. Prednji usisnici zraka nalaze se u trupu u 21 slučaju, a u gondolama u 12 slučajeva. Među usisnicima zraka trupa, u 18 slučajeva, oni se nalaze u nosu trupa, a u preostala 3, leđno (u zrakoplovu YF-107A) ili ispod trupa (u avionima Grifon i F-16) je korišten. Bočni usisnici zraka obično se nalaze ispred prednjeg ruba krila u njegovoj ravnini, iznad krila ili ispod njega, ovisno o usvojenom aerodinamičkom dizajnu zrakoplova. Prva je opcija tipična za srednja krila, a druga i treća-respektivno za niskokrilna i visokokrilna.

Središnji usisnici zraka u trupu aviona ili u pojedinim gondolama napravljeni su gotovo isključivo okruglog oblika u presjeku, a samo u rijetkim slučajevima koristi se ovalni oblik (F-100, Durendal itd.) Kompresor, zbog čega imaju mala masa, nizak gubitak tlaka i jednoliko polje brzina strujanja. U krstarećem letu supersoničnim brzinama, kružni usisnici zraka dodatno su karakterizirani sustavom konstantnog udarnog vala koji odgovara projektnim radnim uvjetima.

Nedostaci kružnih usisa zraka uključuju smanjenje njihove učinkovitosti s povećanjem napadnog kuta, zbog promjene u sustavu udarnih valova. U slučaju središnjih ulaza zraka u trup, zračni kanal je dugačak i složenog oblika, što zahtijeva značajan volumen trupa i otežava postavljanje goriva, opreme itd. Osim toga, takav usis zraka isključuje mogućnost korištenja radarske antene velikog promjera, čija je veličina ograničena dimenzijama središnjeg tijela smještenog unutar ulaznog uređaja.

Nedostatak leđnih i ventralnih usisnika zraka je u tome što se njihova učinkovitost smanjuje pri visokim napadnim kutovima (odnosno pozitivnim ili negativnim) zbog činjenice da je ulaz zraka zaklonjen trupom i krilom.

Bočne usisnike zraka karakterizira mnogo veća raznolikost oblika poprečnog presjeka. U početnom razdoblju razvoja nadzvučnih zrakoplova obično su se koristili polueliptični, polukružni ili četvrt-kružni usisnici zraka. Nedavno su se gotovo posvuda koristili ravni bočni usisnici zraka pravokutnog oblika sa zaobljenim uglovima. Odbijanje polukružnih usisa zraka objašnjava se željom da se ne iskrivi profil korijena krila i ravni oblik nosećeg trupa. Postavljanje usisnika za zrak na bočnim stranama trupa omogućuje ne samo značajno skraćivanje zračnih kanala, već i zauzimanje cijelog nosa trupa opremom, uključujući i opremu za radarsku stanicu. Ravni bočni usisnici zraka djeluju vrlo učinkovito u cijelom rasponu radnih brzina i kutova napada.

Glavni nedostaci bočnih usisnika zraka su zasjenjivanje jednog od njih trupom tijekom manevara klizanjem pri nadzvučnoj brzini leta i utjecaj na njihov rad graničnog sloja, koji je glavni izvor neravnina polja brzine u dovod zraka i zračni kanal. Granični sloj nastaje kao rezultat viskoznog trenja strujanja zraka na ravnomjernim površinama zrakoplova, a brzina strujanja na koži naglo pada na nulu. U nadzvučnom toku, udarni valovi u interakciji s graničnim slojem uzrokuju lokalno odvajanje toka od strujane površine s naglim povećanjem debljine graničnog sloja 1. itd., Gdje 1. Debljina graničnog sloja ovisi na brzinu leta, koeficijent viskoznosti zraka, kao i na duljinu pojednostavljenog dijela površine. Pretpostavlja se da je debljina graničnog sloja 1% duljine pojednostavljenog presjeka pri nadzvučnoj brzini leta i da se povećava sa smanjenjem brzine.

Neravnomjernost raspodjele brzina zbog graničnog sloja toliko se povećava da se, na primjer, u zrakoplovu sa usisnicima zraka neposredno uz kožu trupa, pri brzini leta M = 2,5, potisak smanjuje za ~ 45%, a specifična potrošnja goriva povećava se za ~ 15%.

Riža. 2

bočni usis zraka zrakoplova F-4 (vidljivi su pokretni prednji i nepomični položaj-sa sustavom uklanjanja graničnog sloja-dijela klina); usis zraka sa strane b zrakoplova Mirage III (vidljivi su prorez za uklanjanje graničnog sloja s površine trupa i generator udara u obliku polukonusa); in-ventralni usis zraka zrakoplova F-16.

Sličan problem postoji za čelne usisnike zraka opremljene konusima ili klinovima, kao i za usisnike zraka s unutarnjom ili kombiniranom kompresijom. Nalet usisa zraka ili motora uzrokovan zastojem može uzrokovati nesreću. Kako bi se uklonio ovaj nepoželjni i opasni fenomen, uređaji se koriste za uklanjanje graničnog sloja s površine trupa (krila) ispred bočne strane, donjeg ili leđnog usisnika zraka, kao i otvora za usisavanje graničnog sloja iz površinu konusa ili klina, što pogoduje neprekidnom protoku. U tom slučaju zrak graničnog sloja ili se preusmjerava u vanjski tok ili se koristi za hlađenje motora. generator usisa zraka turbo -mlaznog motora

Dakle, problem rada usisa zraka u zrakoplovu s M <1,1-1,2 vrlo je kompliciran, pa se stoga ulazni uređaj mora projektirati nešto drugačije nego u podzvučnom zrakoplovu.

U rasponu niskih nadzvučnih brzina, još uvijek su primjenjivi neregulirani usisnici zraka, izrađeni s naoštrenim rubovima ulaza, na kojima se javlja lokalni povezani izravni udarni val.

Brzina protoka iza takvog skoka smanjuje se na podzvučno, ali je još uvijek toliko velika da je potrebno dodatno usporiti protok do brzine potrebne za kompresor. To se događa u rastućem difuzoru. Korištenje ulaznih oštrih rubova sprječava stvaranje debelog graničnog sloja u usisniku zraka i kasnije odvajanje tog sloja, što pogoršava rad motora. Iza lokalno spojenog udarnog vala brzina zraka smanjuje se na podzvučnu vrijednost jednako oštro kao iza udara nepovezanog pramca; međutim, zbog svoje lokacije većina se kinetičke energije pretvara u statički tlak (ostatak se pretvara u toplinsku energiju ). Ipak, s povećanjem brzine leta, intenzitet skoka i, shodno tome, gubici u procesu dinamičke kompresije rastu, uslijed čega se potisak pogonskog sustava smanjuje. Stoga se usisnici ovog tipa koriste u zrakoplovima čija najveća brzina ne prelazi M = 1,5. Pri većim brzinama, dobra učinkovitost dinamičke kompresije tekućeg toka može se postići samo u sustavu kosih udarnih valova, koje karakterizira manji intenzitet, tj. manji pad brzine i manji gubitak tlaka. Brzina strujanja iza kosog udara još je uvijek nadzvučna, a ako odgovara Machovom broju koji ne prelazi 1,5-1,7, tada se može dogoditi daljnje usporavanje protoka u prednjem udaru. Gubici u tako slabom skoku su mali, a podzvučna brzina iza njega već je prihvatljiva za zračni kanal. Ulaz zraka s dva skoka učinkovito radi do brzine leta od M = 2,2. S daljnjim povećanjem brzine upadnog toka povećava se i Mach broj iza kosog udara. Ako prelazi 1,5-1,7, tada bi se protok zraka trebao dodatno komprimirati u drugom kosom udarcu kako bi njegova brzina prije zatvaranja prema naprijed imala prihvatljivu vrijednost. Ulaz zraka s takvim sustavom prenapona naziva se tronaponski usis i može se koristiti do M ~ 3.

Potreban sustav prenapona može se stvoriti produženjem elementa s oštrim vrhom od ulaza zraka prema naprijed (bez obzira na princip kompresije koji se koristi), ili upotrebom ulaza za zrak s oštrim rubovima i prikladno profiliranog difuzora (u otvorima s unutarnjom ili kombiniranom kompresijom) ).

Strukturni elementi unutar usisnika zraka koji se koriste za stvaranje kosih udarnih valova nazivaju se generatori udara. U praksi su generator pronašli generatori u obliku čunjeva, polukuščića, četvrt-čunjeva i klinova. Na njihovim vrhovima tijekom nadzvučnog leta stvara se pričvršćeni udar s kutom nagiba koji ovisi i o kutu na vrhu tijela i o Mahovom broju. Budući da se u kosom šoku promjena parametara protoka, kao što je već gore spomenuto, događa manje naglo nego u izravnom, gubici su također mnogo manji, pa je i generirani statički tlak veći. Statički tlak usporenog toka je veći, što je veća brzina leta i veći broj kosih udarnih valova u kojima se energija pretvara.

U praksi se koriste sustavi s dva, tri i čak četiri skoka. Drugi i sljedeći kosi skokovi mogu biti stvoreni generatorom s prekinutom generatricom ili kao posljedica odbijanja valova smetnji s unutarnjih stijenki difuzora. Prva metoda stvaranja prenapona tipična je za usisnike zraka s vanjskom kompresijom, a druga s kombiniranom.

Riža. 3.

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

Riža. 4

U unutarnjim usisima komprimiranog zraka dolazi do prenapona unutar neosimetričnog zračnog kanala zbog odgovarajućeg profila presjeka difuzora.

Gore opisane metode stvaranja udarnih valova međusobno se razlikuju po mjestu stvaranja udara u odnosu na ravninu ulaza do ulaza zraka. Njihova zajednička značajka je višestepeni proces usporavanja protoka koji osigurava maksimalnu uporabu dinamičke kompresije, minimalne gubitke i ravnomjernu raspodjelu brzina.

Prvi nadzvučni zrakoplov sa usisnim otvorima za zrak opremljen kosim generatorima udara koristio je vanjske otiske za kompresiju. U usporedbi s drugima, prilično ih je lako prilagoditi i imaju malu težinu. Generator je smješten u odnosu na ulaz na ulazu zraka tako da primarni udar koji generira dodiruje prednji rub ulaza zraka u projektnim uvjetima leta, što omogućuje postizanje maksimalnog zarobljavanja zraka, minimalnih gubitaka tijekom procesa kompresije , i minimalni unutarnji otpor ulaznog uređaja.

Međutim, značajni nedostaci ulaznih uređaja ovog tipa u usporedbi s drugima su veliki (najveći) vanjski otpor povezan s promjenom smjera strujanja, kao i najmanji porast statičkog tlaka i velika frontalna površina zbog činjenica da je potrebno postaviti generator prenapona unutar usisnika zraka. U teoriji je najracionalnije koristiti ulazne uređaje s unutarnjom kompresijom, koji su najučinkovitiji i imaju najmanju vanjsku impedanciju. Međutim, takvi ulazni uređaji još nisu našli praktičnu primjenu zbog složenosti dizajna profiliranog zračnog kanala i potrebe za glatkom promjenom njegove unutarnje geometrije u skladu s promjenjivim uvjetima leta i rada motora. Danas se sve više koriste ulazni uređaji s kombiniranom kompresijom, koji su relativno jednostavnog dizajna prilično učinkoviti.

Predstavljeni primjeri geometrije i dizajna usisnika zraka ukazuju na mogućnost individualnog pristupa zadatku projektiranja usisnika zraka, uzimajući u obzir promjenjive uvjete njegova rada. Prikazano na sl. Usisi zraka 1,45 i 1,46 bitno su različiti po obliku i izgledu, ali su slične prirode rada pri određenoj brzini. Razlika u detaljima obično je povezana s prihvaćenom teorijskom pozadinom, rezultatima eksperimenata i ukusom dizajnera.

Na primjer, britanski eksperimentalni zrakoplov F.D.2, na kojem je 1956. godine postavljen svjetski rekord u brzini (1822 km / h), imao je vrlo specifičan usis zraka. Gornji ulazni rub mu je naoštren i strši prema naprijed u odnosu na zaobljeni donji. S jedne strane, to dovodi do pojave pričvršćenog kosog udara na gornjem rubu, koji prolazi na određenoj udaljenosti ispred donjeg ruba, sprječavajući da u njegovoj blizini nastane nepovezan izravan udar. S druge strane, produženje gornjeg ruba prema naprijed omogućuje povećanje prednjeg dijela ulaza zraka u letovima pod visokim napadnim kutovima, kada je brzina leta mala, a potrebna brzina protoka zraka u motoru velika.

Osim toga, postali su rasprostranjeni uređaji za dodatni dovod ili ispuh zraka, koji su dio sustava za usisavanje zraka. Takvi uređaji uključuju usisne (uzlijetne) i zaobilazne zaklopke, koje se obično nalaze ili blizu upravljačkog elementa (stožac, rampa, klin), ili duž duljine zračnog kanala te se otvaraju ili zatvaraju ovisno o protoku zraka potrebnom za motor. Na sl. 1.47 prikazuje položaj elemenata za usisavanje zrakoplova F-14 u različitim načinima leta.

Tijekom polijetanja i leta pri malim brzinama, prednji i stražnji dijelovi pomične usisne rampe za podizanje zraka su podignuti, a poklopac za uzlijetanje i zaobilaženje otvoren, što osigurava da se potrebna količina zraka dovodi u motor, unatoč niskim brzina nadolazećeg toka. S povećanjem brzine leta i tlaka zraka na ulazu u kompresor, smjer strujanja zraka kroz odvodnu zaklopku se mijenja, a višak zraka iz zračnog kanala zaobilazi u atmosferu. Prilikom letenja transoničnom brzinom, propusnost zaklopke se pokazuje nedovoljnom, a kako bi se ograničio protok zraka u kompresor, stražnji dio rampe odstupa prema dolje, zbog čega područje protoka Smanjuje se dovod zraka, a povećavaju se dimenzije odvodnog kanala. Pri letenju velikom nadzvučnom brzinom, prednje i stražnje rampe dodatno se naginju prema dolje kako bi motor dobio optimalnu količinu zraka. Razmak između prednje i stražnje strane rampe koristi se za odvod graničnog sloja.

Iz gornje rasprave proizlazi da bi nadzvučni usisnici zraka s kosim generatorom udara trebali biti profilirani tako da pri projektovanoj brzini leta primarni udar dotakne prednji rub. Ovaj položaj skoka osigurava najveću učinkovitost ulaznog uređaja, budući da je potrošnja zraka najveća, gubici tijekom kompresije i ulazni otpor minimalni, a motor radi najstabilnije. Očito, takvi uvjeti postoje samo za određeni Mach broj. To znači da dati Mach broj odgovara određenom položaju generatora skokova u odnosu na prednji rub usisnika zraka, a u drugim načinima rada karakteristike unosa zraka se pogoršavaju. Stoga se u širokom rasponu nadzvučnih brzina slobodnog toka ne mogu osigurati zadovoljavajuće performanse motora s nereguliranim usisom zraka.

Ovaj nedostatak posljedica je odstupanja između konstantne geometrije usisa zraka, izračunate za određene uvjete protoka, s optimalnim parametrima unutarnjih i vanjskih protoka u uvjetima izvan projektiranja. Ovaj nedostatak može se djelomično ili potpuno ukloniti promjenom geometrije usisnog zraka (usisni, kritični i / ili izlazni dio) u skladu s promjenom brzine i visine. To se obično radi glatkim automatskim pomicanjem regulacijskog elementa, koji osigurava potrebnu brzinu protoka zraka s niskim vanjskim otporom u širokom rasponu brzina leta, usklađujući ulazni kapacitet kompresora i usklađujući sustav skokova u usisu zraka konfiguracija. Time se također isključuje mogućnost nepovezanog izravnog pramčanog udara - glavnog razloga nezadovoljavajućeg rada usisnika zraka i zračnog kanala u cjelini.

U zaključku valja napomenuti da su položaj motora i usisnika zraka u zrakoplovu, kao i izbor vrste ulaznog uređaja, predmet opsežnih studija, uzimajući u obzir ne samo zahtjeve za osiguravanje najboljeg pogona uvjete za pogonski sustav, ali i karakteristike zrakoplova u cjelini.

S masovnom pojavom motora mlaznih zrakoplova u 40 -im godinama, usisnici zraka počeli su igrati važnu ulogu u dizajnu zrakoplova.

Mogu se usporediti s ljudskim plućima. Kao što se kisik u plućima koristi za održavanje života sve žive tvari u ljudskom tijelu, tako je i zrak iz usisnika zraka za održavanje života "srca" zrakoplova - njegove elektrane (motora).

Mlazni motori rade na gorivo (danas je to pretežno ukapljeni plin). Da bi došlo do unutarnjeg izgaranja plina, on se mora oksidirati (iako je ovdje prikladnija riječ "ispariti"). Oksidant je u ovom slučaju kisik čija količina u zraku iznosi 23%. Ispostavilo se da je samo četvrtina zraka prikladna za motor, no kamo odlazi ostatak zraka? Preostalih 77% zraka koristi se za hlađenje komore za izgaranje, kao i mlaznice, iz koje se vrući produkti izgaranja ispuštaju u atmosferu. Stručnjaci ovaj zrak nazivaju sekundarnim ili ventilacijskim. Pomaže u zaštiti zidova komore i turbine od oštećenja: pukotina, paljenja i, u ekstremnim slučajevima, taljenja.

Ulaz zraka, zatim poseban kompresor za sabijanje zraka, kao i komora za izgaranje jedinstveni su sustav u svakom modernom mlaznom motoru. Oni međusobno djeluju na sljedeći način: prvo zrak ulazi u usisni otvor zraka, gdje se komprimira i zagrijava na temperaturu od 100 do 200 êS (ta temperatura osigurava dovoljno isparavanje goriva i njegovo gotovo potpuno izgaranje), zatim zrak ulazi u kompresor, gdje se prolazi kroz drugu fazu kompresije i zagrijavanja, te se konačno, u gotovom obliku, pojavljuje u komori za izgaranje zajedno s plinom, gdje snažna električna iskra pali smjesu kisika i plina. Brzina kojom zrak ulazi u komoru za izgaranje je 120 - 170 m / s. Taj je tok 3 do 5 puta jači od naleta vjetra u najmoćnijem uraganu koji može uništiti zgrade.

U zračno-mlaznim motorima suvremenih nadzvučnih zrakoplova (od 1400 km / h i više) kompresor je izgubio važnost, budući da pri velikim brzinama sam usis zraka prilično učinkovito zagrijava i komprimira zrak.

Suvremeni otvori za zrak sastoje se od tri sloja: dva metalna sloja i, između njih, punila od saća od stakloplastike. Najvjerojatnije je izbor dizajnera zrakoplova pao na takav dizajn iz sljedećih razloga: prvo, upotreba jezgre saća pruža veću strukturnu čvrstoću, iako se na prvi pogled može činiti da to nipošto nije slučaj; drugo, jezgra saća dobar je zvučni i toplinski izolator. U udubljenju u prvom planu ugrađen je ventilator koji ravnomjerno raspoređuje protok zraka.

Ulazi zraka razlikuju se po veličini, obliku i položaju na tijelu. Ne postoje točni podaci o njihovim dimenzijama, ali možemo reći da u prosjeku usisnici zraka suvremenih zrakoplova dosežu najmanje 1 metar u promjeru, ali postoji mnogo iznimaka, to se odnosi na lake vojne zrakoplove malih dimenzija. Na velikim transportnim i putničkim zrakoplovima njihov promjer je veći od dva metra.

Tradicionalno, zrakoplovi su opremljeni okruglim i kvadratnim (ili pravokutnim) otvorima za ulaz zraka, međutim postoje iznimke u obliku ovala i lukova.

Ako se oblik otvora za zrak bira za svaki zrakoplov zasebno na temelju karakteristika izvedbe dotičnog zrakoplova, tada se njihov položaj mora temeljiti na strogim pravilima projektiranja zrakoplova.

Postoje tri vrste usisa zraka prema njihovom položaju u zrakoplovu: frontalni, bočni i podkrilni (ili ventralni). Istina, zapravo, danas su ostale samo dvije vrste. Prednji otvori zraka postali su dio povijesti (F-86 "Sablja", Su-17 ili MiG-21).

Dizajneri zrakoplova smatrali su da je glavna prednost frontalnih usisa zraka jednaka brzina protoka zraka, jer oni, za razliku od svih drugih vrsta usisnika zraka, prvi zadovoljavaju protok zraka. U drugim slučajevima, nos trupa ili krila prvi susreću protok zraka.

Najčešći tip usisnika zraka u suvremenom zrakoplovstvu su bočni usisnici. Razlog leži u činjenici da je radarska oprema postala najvažniji dio svakog modernog borbenog zrakoplova. Nalazi se u prednjem dijelu trupa, stoga, kada je zrakoplov imao čeone usisnike zraka za izviđačku opremu, praktički nije ostalo više mjesta.

Posljednji, rjeđi tip usisnika zraka je podkrilni (ventralni). Sam naziv govori o njihovom položaju. Nisu lošiji od bočnih, a mogu se instalirati i na dvomotorne i četveromotorne zrakoplove, međutim stručnjaci iz područja konstrukcije zrakoplova ističu jedan ozbiljan nedostatak. Usisi zraka ispod krilca neučinkoviti su pri velikim negativnim kutovima napada, odnosno kada zrakoplov nije u vodoravnom letu, ali manevrira s naglim podizanjem ili zastojem.

Također je vrijedno napomenuti da usisnici zraka nisu uvijek statična rupa, u koju zrak stalno ulazi, bez obzira na to zahtijeva li situacija to ili ne. Na mnogim modernim zrakoplovima (da, na gotovo svim), poput lovaca Su-33, Su-35, MiG-29, bombarder-bombarder T-4 i drugih, ugrađeni su podesivi (automatski) usisnici zraka, što vam omogućuje za kontrolu snage protoka zraka i prilagođavanje usisa zraka prema njegovu smjeru. U slučaju neuspjeha automatskog upravljanja dovodima zraka, predviđena je ručna kontrola.

Književnost

• 1. Zrakoplovna oprema / ur. Yu. P. Dobrolenskiy. - M.: Vojna izdavačka kuća, 1989.- 248 str. -ISBN 5-203-00138-3
• 2. L. L. Selyakov "DEBLJI PUT BILO GDJE. Bilješke dizajnera zrakoplova."
• 3.S.M. Eger, V.F. Mishin, N.K. Liseytsev. Dizajn aviona. (Moskva: Strojarstvo, 1983.)
• 4.S.M. Jaeger, I.A. Shatalov "Osnove zrakoplovne tehnologije".