Luftinntak: frisk luft for motordrift. Hva er bruken av et luftinntak på hetten, hvordan du installerer med egne hender Luftinntakselementer

Et stort volum luft er nødvendig for drift av KAMAZ-motorer, derfor er de utstyrt med et kraftig kraftsystem der en spesiell komponent er ansvarlig for lufttilførsel - et luftinntak. Les om dieselkraftsystemet og luftinntaket, dets rolle, struktur og drift i denne artikkelen.

Rollen til dieselmotorens luftforsyningssystem

Forbrenning av noe drivstoff er bare mulig i nærvær av luft, som fungerer som en oksygenkilde som er nødvendig for forbrenning. Derfor inkluderer motoren et lufttilførselssystem som løser flere problemer:

Luftprøvetaking fra atmosfæren;
... Luftrensing fra forurensning;
... Lufttilførsel og distribusjon til sylindrene.

Det skal bemerkes at luftforsyningssystemet ofte ikke er skilt i et eget system, men regnes som en av komponentene i motorforsyningssystemet, som inkluderer drivstoffsystemet. Eksosanlegget samhandler også med kraftsystemet, som fungerer som en vakuumkilde for driften av noen enheter. Men her vil det være mer praktisk å vurdere motorens lufttilførselssystem separat.

Design og drift av lufttilførselssystemet

Luftforsyningssystemet for KAMAZ-motorer har en enkel enhet, den inneholder flere hovedkomponenter:

Luftinntak og luftinntaksrør (på noen modeller);
... Tetningsmasse;
... Luftfilter med luftinntak og -utløp;
... Motorens luftinntakskanal;
... Rørledning for støvutvinning fra luftfilteret;
... I noen modeller - en turbolader (mer presist, bare kompressordelen).

Systemet fungerer som følger: atmosfærisk luft gjennom luftinntaket gjennom luftkanalen kommer inn i filteret, hvor det blir renset for støv og deretter går direkte til motorsylindrene, eller først til turboladeren, og deretter under trykk inn i sylindrene. Samtidig samhandler luftforsyningssystemet to steder med eksosanlegget: for det første er et luftfilter koblet til eksosrøret, og for det andre gir eksosene rotasjon av turboladeren.

Merk at på KAMAZ-kjøretøyer brukes tre ordninger for å konstruere et motorstrømforsyningssystem med luft:

Med et vertikalt luftfilter - dette skjemaet ble brukt på eldre lastebilmodeller, sørget det for behovet for å bruke et avansert luftkanalsystem, siden filteret vanligvis var festet ganske lavt i forhold til motoren;
... Med et horisontalt luftfilter og et høyt luftinntak (på en lang luftkanal) - det vanligste arrangementet i dag, der filteret er plassert rett over motoren, og luftinntaket er installert på baksiden av førerhuset;
... Med et horisontalt luftfilter og et lavtliggende luftinntak - denne ordningen brukes på tippbiler, luftinntaket er installert direkte på luftfilteret, og ligger i rommet mellom førerhuset og fronten på tippplattformen.

Noen detaljer om lufttilførselssystemet må sies mer detaljert.

Tetningsmasse. Behovet og viktigheten av denne detalj er diktert av designfunksjoner hytter av KAMAZ-kjøretøy. Luftinntaket er vanligvis montert direkte på førerhuset, på baksiden av førerhuset, og luftfilteret og dets innløpskanal er montert på rammen. Men KAMAZ-førerhuset lener seg fremover, noe som gjør det umulig å koble luftinntaket stivt med filterets luftinntakskanal. Derfor er det tilveiebragt en tetning mellom luftinntaket og luftinntaket til filteret, noe som sikrer tettheten av forbindelsen i førerens transport (senket) stilling. I noen modeller av Kama-lastebiler (for eksempel i KAMAZ-55111 tippbiler) har luftinntaket lav høyde og er installert direkte på filteret, så det er ingen tetning i dem.

Luftfilter. I KAMAZ-biler, så vel som i de fleste andre innenlandske lastebiler, brukes et totrinns tørrluftfilter. Det første trinnet er sentrifugal, støv skilles ut på grunn av sentrifugalkrefter som oppstår fra trommelens rotasjon (den settes i rotasjon av den innkommende luftstrømmen). Støv samles i en beholder, den fjernes gjennom en rørledning med liten seksjon koblet til eksosrøret - det dannes et vakuum av luft (eksosgasser) i eksosrøret, som støv suges ut av filteret. Den andre fasen av filteret er et standard papirfilterelement som raskt kan byttes ut når det blir skittent.

Motorinntaksluftkanal. Dette er et system med luftkanaler som tilfører rengjort luft til hver av sylindrene. Vanligvis er luftkanalene plassert i sammenbrudd av motoren, på siden av sylindrene.

La oss snakke separat om luftinntakene som brukes i et KAMAZ-kjøretøy.

Formålet med og rollen til luftinntaket i KAMAZ-motorens strømforsyningssystem

Som navnet tilsier, er luftinntaket ansvarlig for å trekke ut luft fra atmosfæren og tilføre den til luftfilteret. Men her oppstår spørsmålet - hvorfor trenger en lastebil et spesielt luftinntak, hvis mange biler, spesielt biler, fungerer normalt uten denne delen? Luftinntaket på KAMAZ-kjøretøyene spiller faktisk en viktig rolle, og behovet skyldes utformingen og driften av kjøretøyet.

Vanligvis brukes lastebiler under vanskelige forhold - med sterkt støv, gjørme osv. Derfor må luftinntaket til motoren gjøres slik at minst mulig støv, smuss, insekter osv. Kommer inn i filteret og inn i kraftsystemet. Dette er akkurat hva luftinntaket løser, det ligger vanligvis på det "reneste" stedet - bak hytta. Her, på grunn av turbulens, inneholder luften mindre forurensning, og mengden er tilstrekkelig for normal motordrift, inkludert med en turbolader.

På grunn av tilstedeværelsen av et luftinntak er problemet med plasseringen av filteret og andre komponenter i lufttilførselen til motoren også lett å løse - de kan monteres på et hvilket som helst praktisk sted, og dette forringer ikke deres arbeid. Så tilstedeværelsen av et luftinntak løser flere problemer av en annen art på en gang, den normale driften av motoren, samt tilstanden til filteret og andre deler av kraftsystemet, avhenger av det.

Typer, struktur og drift av KAMAZ luftinntak

I dag er det tre hovedtyper av KAMAZ luftinntak:

Klassiske runde førerhusmonterte luftinntak;
... Moderne luftinntak rektangulært snitt ("Flat"), montert på førerhuset;
... Korte luftinntak montert direkte på filteret.

Luftinntak av alle typer er veldig enkelt i utformingen og inneholder et minimum av deler.

Rundluftinntak består av et rør (luftkanal), i hvilket den øvre delen av det faktiske luftinntaket er installert - en hette eller et visir som øker området for innløpet. Innløpet er nødvendigvis dekket med et nett som forhindrer at stort smuss, steiner, insekter, blader osv. Kommer inn i systemet.

I tillegg til de vanlige er det også roterende sylindriske luftinntak laget i form av en trommel montert på en luftkanal. Roterende, en slik trommel fungerer som et sentrifugalfilter som forkaster mer eller mindre store urenheter, og forhindrer dem i å bli sittende fast i nettfilteret. Rotasjonen av trommelen tilveiebringes av den møtende luftstrømmen.

Imidlertid mer i dag bred applikasjon finn moderne flatluftinntak som tar et minimum av plass bak førerhuset, samtidig som du sørger for effektiv luftavsug fra atmosfæren. Det er to typer slike luftinntak:

For horisontal installasjon;
... For vertikal installasjon.

Forskjellen mellom disse delene ligger i posisjonen til inntaket, som er plassert slik at det etter installasjon av luftinntaket "ser" ut til siden, det vil si at luft blir tatt fra høyre eller venstre side av førerhuset. Uavhengig av plassering er inntaket dekket med en beskyttende grill (plast eller metall) eller persienner.

I dag brukes luftinntak laget av plast i økende grad - de er preget av ekstremt lave kostnader, pålitelighet og effektivitet. Og i tilfelle sammenbrudd, kan de byttes raskt og uten ekstra kostnad.

IED-motorer av Tu-160 bombefly.

I dag skal vi snakke om luftinntak. Dette emnet er ganske komplekst (som mange ting innen luftfart). Jeg vil prøve, som alltid, å forenkle litt mer for en generell bekjent ... La oss se hva som kommer av dette :-) ...

Om det som skjedde ...

Den fine sommerdagen som begynte i 1988, var ikke annerledes enn mange av de samme ukedagene i den 164. orap (Brzeg, Polen). Det var en flyskift på dagtid. Værspeideren hadde allerede kommet tilbake, og spredningen av sidene til alle skvadronene begynte i henhold til de planlagte flybordene. Etterbrenningen av fly som tok av, begeistret omgivelsene, og til og med på hangarparkeringen til TECh ble den imponerende kraften godt kjent.

Jeg var da fungerende leder for motorstyringsgruppen. Rett etter den generelle dannelsen, styrtet lederen for TEC til meg og tok meg til side for en samtale. Nyheten var mildt sagt ubehagelig. En av MiG-25-ene i akselerasjonsprosess i supersonisk hastighet kom i en vanskelig situasjon.

Først kjente piloten underlige støt, deretter gikk etterbrenneren til høyre motor ut, og nesten umiddelbart etter at den ble slått av. Lanseringsforsøket mislyktes, piloten sluttet å utføre oppdraget og fortsatte flyet på en motor og vendte tilbake til flyplassen. Jeg landet med suksess, uten problemer, men det var en alvorlig flyulykke.

Vi, motorspesialistene, sammen med AO-spesialistene, etter at flyet ble fraktet til TECh, begynte å lete etter årsaken til hendelsen. Ved en foreløpig undersøkelse ble det funnet at hele etterbrenneren, innenfor synligheten til elementene, var våt av drivstoff. fordamper ikke så raskt, spesielt typen (ganske tung) som da ble brukt på MiG-25 (T-6).

Fly MiG-25RB.

Dette skjer imidlertid ikke med regelmessig avstengning av motoren, fordi det utføres ved å stoppe tilførselen av drivstoff til forbrenningskammeret (gass til STOPP), og gjenværende drivstoff fra drivstoffmanifoldene etter at forbrenningen og sprayen er avsluttet, slippes ut i avløpstanken.

Dette betyr at etterbrenneren ble slått av og motoren stoppet trolig plutselig på grunn av flammeslukkingen i FCC og OKS, og drivstoffet fortsatte å strømme i noen tid og ble sprayet av dysene til gassen ble satt til "Stopp". Og årsaken til utryddelsen var tilsynelatende problemer med luftstrøm.

Bokstavelig talt umiddelbart etter kontrollens start ble det avdekket en feil i riktig luftinntakskontrollsystem . Som et resultat, under akselerasjon med tilstrekkelig høy supersonisk hastighet, innløpsstrøm, som forårsaket utryddelse av både forbrenningskamre (OKS og FKS) og som et resultat stoppet motoren.

Det var nødvendig med en ganske lang beskrivelse av omstendighetene som fulgte med flyulykken, fordi årsaken er direkte knyttet til temaet i dagens artikkel. PÅ i dette tilfellet luftinntak Er ikke bare et rør som lar luft passere gjennom. Dette er et seriøst, fungerende element i kraftverket til et fly med en turbojetmotor (D, F), under opprettelsen av et helt sett med regler og forskrifter. Uten dem er korrekt drift og til slutt effektiv og sikker drift av hele fremdriftssystemet umulig. Feil betjening av luftinntaket (VZ) til en turbojetmotor kan forårsake alvorlige og jevne, i spesielle tilfeller, alvorlige flyulykker.

————————

Selve navnet gir imidlertid ingen hint om denne poengsummen. Ord "Luftinntak" betyr en spesiell konstruksjonsenhet, som ved bruk av høyhastighetstrykket "tar luft" fra atmosfæren og leverer den til bestemte enheter i flyet. Forresten, ikke bare fly, men også for eksempel forskjellige biler, spesielt høyhastighets.

Hensikten med luftinntaket kan være annerledes. I utgangspunktet kan de deles inn i to grupper som skiller seg betydelig fra hverandre.

Den første. Utenbordsluft i rask bevegelse kjøretøy (hovedsakelig på et fly), er det praktisk å kjøle visse enheter, enheter, enheter og deres strukturelle deler eller tekniske spesielle væsker (arbeidsfluider) som brukes til drift av systemer som varmes opp under drift. Av strømlinjeformende grunner er slike systemer og samlinger for det meste plassert inne i (og til og med dypt inne i) flyets struktur.

For å tilføre luft til dem, er det spesielle luftinntak, kombinert, om nødvendig, med luftkanaler som danner og leder en luftstrøm til ønsket sted. I dette tilfellet kan kjølevinner, spesielle radiatorer, både luft og væske, eller bare deler og hus av enheter blåses for kjøling.

Det er nok av slike strukturelle enheter på hvert fly. Og generelt representerer de ikke noe spesielt komplisert. Selvfølgelig må alle luftkanaler være ordentlig profilert, hovedsakelig for å opprettholde et minimum av luftmengde og gi tilstrekkelig luft for å blåse.

Luftinntak for kjøleutstyr på Su-24MR-flyet.

Feil betjening av et slikt luftinntak fører imidlertid vanligvis ikke til umiddelbar forstyrrelse av driften av de blåste flyenhetene og dessuten for alvorlige eller fatale konsekvenser for flyet.

Et eksempel er luftinntaket for kjøling av enhetene til Su-24M-flyet.

Sekund.Men dårlig utførte OT-er som tilhører den andre gruppen, kan godt være årsaken. den luftinntak luftstrålemotorer. Luften som de passerer gjennom seg selv, føres til inngangen til disse motorene og fungerer som en arbeidsfluid for dem (blir videre til gass).

Motorens egenskaper og effektivitet (inkludert skyvekraft og spesifikt drivstofforbruk), og derfor som et resultat av hele flyet, avhenger av parametrene og mengden innkommende luft, kvaliteten og tilstanden til luftstrømmen. Når alt kommer til alt, er motoren, som du vet, dens hjerte. Tilstanden til dette hjertet bestemmes i stor grad av riktig drift av kraftverkets viktigste enhet - luftinntaket, som ellers (og fortjent) kalles inngangsenhet gasturbinemotor (VU GTE).

——————————————

Betydningen av riktig drift av luftinntaket avhenger direkte av flyhastigheten. Jo høyere hastighetsegenskaper flyet har, desto mer kompleks design av luftinntaket til turbojetmotoren og jo høyere krav til det.

Når motoren går under startforhold, kommer luften inn i inntaket, hovedsakelig på grunn av vakuumet som skapes av gasturbinemotorkompressoren ved innløpet. I dette tilfellet er luftopptakets hovedoppgave å lede luftstrømmen inn med minst mulig tap.

Og med en økning i hastighet, når du flyr med høye subsoniske og spesielt supersoniske hastigheter, blir to til i dette problemet, og begge er de viktigste. Det er nødvendig å redusere strømningshastigheten til subsonisk, og samtidig effektivtbruk høyhastighetshode for å øke det statiske lufttrykket før du går inn i motoren.

Akkurat dette ved hjelp av består i å konvertere den kinetiske energien til den innfallende strømmen (hastighetshode) under retardasjonen til den potensielle energien til lufttrykk. På en ganske forenklet måte kan dette sies som følger.

Siden det totale flytrykket (i henhold til Bernoullis lov) er en konstant verdi og er lik summen av statiske og dynamiske trykk (vi kan ignorere vekttrykket i vårt tilfelle), da det dynamiske trykket synker, øker det statiske trykket. Det vil si at den reduserte strømmen har et høyere statisk trykk, som er grunnlaget for arbeidet luftinntak.

Det vil si at luftinntaket egentlig fungerer som en kompressor. Og jo høyere hastighet, jo mer imponerende er dette arbeidet. Ved hastigheter på 2, -2,5M kan graden av trykkøkning i luftinntaket være 8-12 enheter. Og ved høye supersoniske (og hypersoniske) hastigheter er luftinntaket så effektivt at det praktisk talt ikke er behov for en kompressor. Det er til og med noe som heter “ kompressordegenerasjon"Ved høy supersonisk lyd. Dette er selve prosessen når turbojetmotoren gradvis blir til en ramjet VRM.

Det skal bemerkes at i ekte luftinntak med en slik dynamisk kompresjon blir ikke all kinetisk energi i strømmen brukt til å øke trykket. Det er uunngåelig tap (såkalte totale trykktap), som avhenger av mange faktorer og er forskjellige for forskjellige luftinntak.

Typer moderne inngangsenheter.

I forhold til hastigheten (maksimum) på flyet de brukes på, kan luftinntaket være subsonisk, transonic og supersonisk.

Subsonic ...

For tiden er dette ofte inngangsenhetene til turbojetmotoren i stor bypass-grad. De er typiske for moderne subsoniske passasjer- eller transportfly. Slike motorer er vanligvis plassert i separate motorbåter, og deres luftinntak er ganske enkle i design, men ikke så enkle når det gjelder kravene til dem og følgelig utførelsen.

De beregnes som regel for cruisehastigheter på omtrent 0,75 ... 0,85M. De skal ha en relativt lav masse, forutsatt at den nødvendige luftstrømmen er sikret. Et veldig viktig krav for dem er å sikre lave energitap i luftstrømmen (interne tap), som de sender til motoren gjennom sin kanal, samt tap for å overvinne ekstern motstand (eksterne tap).

Flytskjema og endringer i strømningsparametere i en subsonisk gasturbinemotor.

Dette sikres ved riktig profilering av den indre kanalen og ytre konturer, noe som reduserer luftmotstand og forbedrer flyt. I tillegg har framkantene av innløpet oftest en ganske tykk profil som tar form i kanalens langsgående (meridian) del.

Dette gjør det mulig å sikre uavbrutt strømning rundt overflaten av strømmen, noe som minimerer tap og i tillegg manifesteres en annen nyttig effekt. Når det flyter rundt en tykk forkant, oppstår en aerodynamisk kraft som ligner en løftende.

Og den horisontale projeksjonen er rettet langs flyet og er et slags tillegg til skyvekraften. Denne kraften kalles "sug", og den kompenserer veldig merkbart den ytre motstanden til luftinntaket.

Flyt rundt det subsoniske luftinntaket. Sugekraft handling.

Transformasjonen av dynamisk trykk til statisk trykk i denne typen luftinntak er som følger. Kanalens utforming beregnes slik at strømningshastigheten i innløpsdelen er mindre enn flyhastigheten. Som et resultat har strømningen før inn i luftinntaket form av en diffusor ("divergerer" til sidene), som uunngåelig medfører retardasjon og økt trykk (den nevnte Bernoulli-loven).

Det vil si at kompresjonen fra høyhastighetshodet hovedsakelig skjer selv før du kommer inn i luftinntaket (den såkalte eksterne kompresjonen). Deretter fortsetter den i den første delen av kanalen, som også er profilert i form av en diffusor. Og foran den har kanalen oftest en liten forvirringsdel (det vil si en innsnevring). Dette gjøres for å justere strømnings- og hastighetsfeltet.

Subsonic luftinntak med sminkeklaffer og avfaset innløpsplan.

Inngangsfly luftinntak ofte skrå. Dette er for å sikre effektiv drift av luftinntaket (og motoren) ved høye angrepsvinkler når inntaket er tildekket av undersiden av nacellehuset.

Under konstruksjon inngangsenhet av denne typen, såkalt. Når motoren kjører med høyere hastigheter under startforhold (det vil si at det ikke er noe høyhastighetshode eller er lite nok), er det ikke alltid mulig å gi den nødvendige luftstrømmen.

Det er praktisk talt ingen foreløpig ekstern kompresjon i slike moduser, og inntaksseksjonen til luftinntaket kan rett og slett ikke passere all nødvendig luft, siden dimensjonene ikke tillater det.

Aircraft Yak-38. Startmodus - sminkeklaffer er åpne.

Klaffer av ekstra luftmakeup under startforhold (taxiing). Tu-154B-1 fly, NK-8-2U motor).

Derfor kan ekstra vinduer utføres på luftinntaksskallet, som åpnes i ønsket modus (vanligvis på grunn av vakuum i luftinntakskanalen) og lukkes etter akselerasjon. Et eksempel er Tu-154B-1-flyet. Videoen viser tydelig åpningen av sminkeklaffene på venstre motor.

Transonic.

Slik inngangsenheter radikal generelt er det liten strukturell forskjell fra subsoniske. Imidlertid er strømningsforholdene deres allerede strengere, fordi de brukes i flyverk med maksimale flyhastigheter på opptil 1,6 ... 1,7M. Opp til disse hastighetene fører bruken av et luftinntak med en konstant geometri av strømningsbanen ennå ikke til en stor økning i tap på grunn av dynamisk kompresjon.

Slike innløp har skarpere kanter sammenlignet med subsoniske innløp for å redusere bølgestrømmen, som, som kjent, manifesterer seg i transoniske og supersoniske strømningsregioner. For å redusere tap på grunn av stalling når det strømmer rundt skarpe kanter og for å sikre luftstrøm ved lave hastigheter og under startforhold, kan ekstra sminkevinduer også brukes ved disse luftinntakene.

Subsonic og transonic luftinntak. Direkte sjokkposisjon.

Før et slikt luftinntak, under en supersonisk flyging, rett støt (Jeg skrev om dannelsen av sjokkbølger). For skarpe kanter er den festet. Når du passerer gjennom den, øker trykket i strømmen (ekstern komprimering). Ytterligere trykkøkning oppstår i diffusortypen.

For å redusere strømningshastigheten foran sjokket inngangsenhet med fordel plassert i den såkalte sone med langsom flyt, som dannes når strømmen rundt strukturelementene ligger foran luftinntaket (tilstøtende luftinntak - om dem nedenfor).

Su-24M transonic luftinntak. Flyet til PS-utladningsenheten og perforeringen av PS-sugingen er synlige.

Disse er for eksempel side (Su-24M, F-5)) eller ventrale inngangsenheter (F-16). Strukturelt blir de vanligvis flyttet vekk fra skroget med dannelsen av en slags spaltet kanal med en bredde på 50 - 100 mm. Det er nødvendig slik at grenselaget som vokser på den fremre liggende overflaten av skroget, ikke faller inn i luftinntakskanalen og ikke forstyrrer strømningsuniformen og øker tapene. Det ser ut til å "smelte sammen" lenger inn i strømmen.

Su-24M bombefly under drosing. Sminkeklaffene er åpne.

Ventral transonic luftinntak av F-16-flyet.

En enhet for drenering av grenselaget ved luftinntaket til F-4 "Fantom" -flyet.

Supersonisk.

De største vanskelighetene begynner for inngangsenheter når du bruker høyere maksimale flyhastigheter - 2.0 ... 3.0M og mer. Med slike hastigheter, transonic luftinntak kan ikke brukes på grunn av den store økningen i intensiteten til direkte festet støt og følgelig økningen i totale trykktap, noe som påvirker motorparametrene (spesielt trykk) negativt.

Høy kompresjonseffektivitet oppnås her ved bruk av supersoniske inngangsenheter (IED). De er mer komplekse i design og brukes til å øke trykket støtsystem.

For å kontrollere prosessen med retardasjon av strømmen (og dermed øke trykket i den) i slike inngangsenheter, den såkalte bremseflate med en bestemt profil. Denne overflaten, når den samhandler med en supersonisk strømning (høyhastighets trykk), skaper forhold for dannelse av sjokkbølger.

Som regel er det flere av dem, det vil si et system med hopp opprettes, som inkluderer to, tre (eller til og med fire) skrå og ett direkte hopp (den såkalte hodebølgen), som er en lukkende. Ved passering av skrå støt er reduksjonen i hastighet og totalt trykktap mindre enn ved passering av rette linjer, endringen i parametere er mindre brå, og det endelige statiske trykket er høyere på grunn av lavere tap.

Generelt, jo mer skrå vinkler, desto lavere trykktap i strømmen. Antallet deres er imidlertid diktert av utformingen av luftinntaket, designet for visse maksimale hastigheter.

Gjennom et slikt system reduserer strømmen hastigheten til omtrent 1,5 ... 1,7M, det vil si til nivået av transonic luftinntak. Etter det kan den passere gjennom et direkte hopp med relativt små tap, det er det som skjer, og strømmen blir subsonisk, og får en viss trykkverdi, og passerer deretter gjennom en innsnevringskanal til den minste delen, kalt "halsen".

Bremseflaten kan ha forskjellige former, men ofte er den laget i form av en kil eller en kjegle (avhengig av formen på luftinntaket). En kil (kjegle) har vanligvis flere overflater (eller trinn) som er ledd med hverandre. Ved leddene (hjørnene) og skrå støtbølger dannes.

Hellingen deres avhenger av antall M av fly og hellingsvinklene til de enkelte trinnene. Disse vinklene er valgt for å skape strømningsforholdene nærmest de optimale i designmodus.

Avhengig av plasseringen av bremseflaten i forhold til luftinntakslegemet (skallet), så vel som dens konfigurasjon, kan støtbølgene plasseres annerledes i forhold til planet for inngangen til luftinntak.

Typer VCA: a) ekstern komprimering: b) blandet kompresjon: c) intern kompresjon.

Dette bestemmer i sin tur typen bremseprosess og følgelig typen av den supersoniske inngangsenheten. Første type– VCA med ekstern komprimering... Han har alle skrå hopp plassert foran flyet til inngangen til luftinntaket (det vil si utenfor), og halsen ligger i umiddelbar nærhet til den.

Andre type – Blandet komprimering VCA... Her ligger en del av de skrå hoppene utenfor, opp til inngangsplanet, og en del inni, det vil si bak det. Halsen skyves lenger fra forkanten, og kanalen fra inngangen til halsen blir smalere.

Tredje type– Intern kompresjon IED... I den er alle sjokkbølgene plassert inne i luftkanalen bak innløpsplanet.

I praksis brukes hovedsakelig VCA med ekstern komprimering. Bruken av de to andre typene, teoretisk mer effektiv for komprimering av strømmen ved høye supersoniske hastigheter, støter i praksis på forskjellige vanskeligheter av teknisk art.

Det er også en inndeling av luftinntak i typer i henhold til designfunksjoner:

I henhold til formen på innløpsdelen.

Dette er den såkalte flate og romlige (oftere aksesymmetriske).

Flat luftinntak (noen ganger er de bokseformede eller spadeformede) har en rektangulær innløpsdel, noen ganger med fileter i hjørnepunktene. Selve kanalen fra den rektangulære inngangen endrer gradvis tverrsnittet til en rund foran motorinngangen.

Kontrollert luftinntak fra en tidlig serie Su-24. Hengslet til det vertikale panelet er synlig. Perforering for suging av grenselaget er også synlig.

Bremseflaten til det flate luftinntaket er laget i form av en kil med en spesiell profil. Hvis luftinntaket er kontrollerbart (mer om dette nedenfor), har bare en flat gode muligheter for dette, bestående av muligheten for en tilstrekkelig stor endring i geometrien, noe som gjør det mulig å skape et system med sjokkbølger med forskjellige intensiteter.

Ha aksjesymmetrisk luftinntak for å lage et slikt system brukes en kjegle, også profilert på en spesiell måte (trappet). Inntaksseksjonen til et slikt luftinntak er sirkulært. Kjeglen er det sentrale legemet i den første seksjonen av den indre kanalen, så har kanalen også et sirkulært tverrsnitt.

Aksymmetrisk luftinntak foran med en konisk justerbar bremseflate på MiG-21-93-flyet

Det er også såkalte sektor luftinntak, hvor inntaksseksjonen er en del (sektor) av en sirkel. Og deres bremseflate er også en del (sektor) av kjeglen. De er vanligvis plassert på sidene av skroget i henhold til sideprinsippet (mer om det nedenfor) og konkurrerer med dem når det gjelder å redusere totale trykktap. Et eksempel på slike konstruksjoner er luftinntak Mirage-serie fly, bombefly F-111, Tu-128 interceptor, eksperimentell MiG-23PD.

Aircraft Mirage 2000-5 med tradisjonelle IED-er.

For moderne fly (femte generasjon) er romlige luftinntak designet med forskjellige former for innløpsseksjonen (for eksempel T-50; F-22 - parallellogram) med den såkalte romlig kompresjon... Her er ikke bare bremseflatene, men også spesialprofilerte skallkanter involvert i etableringen av et helt kompleks av støtbølger.

Tu-128-fly med sektor-IED (museum).

Etter plassering på skroget.

Disse er frontale og tilstøtende. Ventilasjonsåpninger foran er installert enten i nesen på skroget eller i separate motorraceller. Dermed jobber de i en uforstyrret luftstrøm. De er oftest aksesymmetriske i form.

Fighter MiG-15 med et typisk frontalt subsonisk luftinntak.

Tilstøtende luftinntak er plassert (ved siden av) nær hvilken som helst del av flyets overflate. Som et resultat er luftstrømmen som kommer inn i dem allerede redusert på grunn av strømmen rundt den foran flyelementene som ligger foran. Dette betyr at størrelsen på det nødvendige trykkstigningsforholdet reduseres, noe som gjør det mulig å forenkle innløpskonstruksjonen.

Imidlertid er det i dette tilfellet nødvendig å håndtere det voksende grenselaget som har en tendens til å komme inn i luftinntaket fra de samme elementene som er plassert foran (oftest fra skroget). Vanligvis blir grenselaget bare "drenert" gjennom en kanal som dannes når luftinntaket er plassert i en viss avstand fra flykonstruksjonen (50 ... 100 mm - allerede nevnt ovenfor).

En enhet for drenering av grenselaget til Eurofighter Typhoon fighter.

Likevel er det fortsatt dannet en viss grad av ujevnheter i strømmen ved kanalinnløpet. Og det kan ikke alltid korrigeres effektivt på grunn av luftkanalens ganske korte lengde (i henhold til forholdene til flyoppsettet).

Ved siden av luftinntak er laterale, ventrale og underwing. Bremseflaten er nesten alltid i form av en trinnkile (vannrett eller loddrett). Unntaket er de ovennevnte sektorinntakene, som kjeglesektoren fungerer som bremseflate (Mirage-fly).

Fighter MiG-31 under drosing. Tilstøtende luftveier. Åpne skallklaffer er synlige.

Noen funksjoner i VCA med ekstern komprimering.

IED beregnes for visse flynummer M, som regel nær det maksimale. Basert på dette velges designparametere for designmodus. Dette er områdene ved inngangen, halsen og utgangen, vinklene til bremseflatepanelene (konusflater), plasseringen av bruddene til disse panelene, vinklene på skallet (spesielt "underkuttvinkelen").

Underkoplingsvinkel i luftinntaket foran. 1,2 - bremseflate, 3 - skallkant, 4 - VZ karosseri.

For designmodus er det to diagrammer av skrå støtbølger. I det første tilfellet er skrå støtbølger fokusert på forkanten av skallet. Direktehoppet (hodebølgen) ligger i kanalen bak halsen. Strømmen er organisert slik at den kommer inn i kanalen med en supersonisk hastighet og kan bli subsonisk bare etter å ha passert gjennom dette hoppet.

Ulempen med denne ordningen med inngangsenheter er samspillet mellom et slikt direkte støt og grenselaget nær kanalveggene. Dette fører til lagsseparasjon og trykkpulsasjoner, som et resultat av at strømningen ved utløpet kan være utilstrekkelig jevn og stasjonær. Imidlertid har denne typen luftinntak imidlertid lavere ytre motstand sammenlignet med den andre typen.

I det andre skjemaet utvides direkte sjokk (hodebølge) foran inngangen til luftinntaket, delvis i den indre strømmen (foran kanalen), delvis i den ytre, og har forskjellige intensiteter langs lengden. Før du går inn i den indre kanalen, er det nesten et rett hopp, som bare forgrenes litt nær bremseflaten og blir λ-formet. I den ytre strømmen bøyer den seg til siden mot flyet, og blir til en skråstilling.

IED med defokusering av skrå hopp (andre ordning). Vist er PS avløpssliss, perforering for suging, samt prinsippet om spredning av motstandsdannelse.

For å forhindre at hodebølgen ødelegger systemet for skrå hopp i umiddelbar nærhet av inngangen til luftinntakdisse hoppene er litt forskjøvet og litt defokusert i forhold til forkanten på skallet (på grunn av valget av vinklene til panelene (β) på bremseflaten), det vil si med andre ord, alle (tre) konvergerer ikke på ett punkt av denne kanten, men fortsetter videre inn i ekstern strøm.

I beregninger kan imidlertid en slik ordning med tilstrekkelig grad av nøyaktighet erstattes av en forenklet, når det antas at systemet med skrå hopp er fokusert på forkanten og lukkes av et rett hopp, også plassert rett ved kanten av skallet.

IED med hopp fokusert på skallet (første diagram). β - vinklene på de justerbare panelene.

Dette skiftet og defokuseringen har blitt årsaken til den hyppigste bruken i praksis av den andre typen inngangsenheter. Faktum er at et slikt arrangement av støtene reduserer muligheten for ødeleggelse av hodebølgen betydelig, som kan bevege seg under drift til innløpet og utløpet langs kanalen når luftinntaket fungerer i forskjellige moduser uten design.

Det vil si at stabiliteten til luftinntaket, og dermed motoren som helhet, øker. I dette tilfellet imidlertid motstanden inngangsenhet den andre typen er større. Dette skyldes utseendet til den såkalte spre motstandsom er fraværende for den første typen.

Litt om å spre motstand.

PÅ luftinntak av den første typen, kommer strømmen umiddelbart inn i supersonisk hastighet (som nevnt ovenfor). Og i den andre typen, hvor hodebølgen ligger praktisk talt ved inngangen til luftinntaket, kommer strømmen inn i kanalen som allerede er subsonisk. På grunn av plasseringen av de skrå støtene, dannes strømmen ved innløpet, som passerer langs stagnasjonsflaten, på en slik måte at dens ytre lag spres ut på sidene uten å komme inn i luftinntakskanalen.

Det vil si at det faktiske inngangspartiet blir mindre konstruktivt (i figuren ovenfor, FH< Fвх ) поэтому и действительный расход воздуха через luftinntakblir også mindre. Det vil si at en del av luften bremset opp, som allerede har gått gjennom skrå hopp, noe som betyr at trykket der energien ble brukt (til slutt motoren) ikke kommer inn i selve motoren og ikke deltar i skapelsen av skyvekraft.

Det er til og med en slik parameter for egenskapene til driften av luftinntaket, som luftstrømningshastighet, lik forholdet mellom faktisk strømningshastighet og maksimalt mulig. Hvis denne koeffisienten er mindre enn en, er det en spredning av strømmen ved innløpet, som er årsaken til spre motstand.

Generelt sett vurderes det allerede, for å si luftinntaket, i tillegg til spredemotstanden også andre typer ekstern aerodynamisk motstand, og det er nødvendig å streve for å redusere den. Dette er viktig fordi den såkalte eksterne motstanden til inngangsenheten er en kraft rettet mot flyet, noe som betyr at den reduserer den effektive kraften til hele kraftverket, som faktisk inkluderer luftinntaket.

I tillegg til den nevnte spredemotstanden inkluderer også den ytre motstanden til luftinntaket skallmotstand og forskjellige bypass-klaffer (hvis noen) - dette er de såkalte overtrykk-kreftene, så vel som friksjonskreftene i strømmen.

Ytterligere tap under gjennomstrømning i kanalen er forbundet med gassens viskositet, så vel som med konfigurasjonen av selve kanalen. Den skadelige effekten uttrykkes i en økning i tykkelsen på grenselaget og en økning i sannsynligheten for strømningsseparasjon på grunn av en ganske kompleks form på stagnasjonsflaten.

Kanalformen og halsområdet er justert til målet. redusere skadelige effekter. Strømmen gjør en ganske skarp sving når den kommer inn i den indre kanalen. For å unngå separasjon av strømmen, blir selve kanalen først konvergerende (innsnevring), og etter å ha dreid er den diffusor (utvidet).

Strømmen (subsonic) når sin høyeste hastighet i halsen. Fra synspunkt av undertrykkelse av rive blir den mest fordelaktige hastigheten i halsen. Hvis strømningshastigheten i halsen er lik lydhastigheten, kalles halsen optimal.

Den skadelige effekten av viskositet (grenselag) overvinnes ved hjelp av forskjellige tekniske enheter. Disse inkluderer: bruk av perforeringer i områder av bremseflaten for suging av grenselaget eller spesial spalter nær halsen for å tømme den... Disse teknikkene gjør det mulig å redusere størrelsen på de nye separasjonssonene, og derved regulere strømmen ved utløpet fra luftinntaket.

For å aktivere grenselaget brukes også spesielle turbulatorer som er installert bak halsen. De lager små virvler som hjelper til med å blande grenselaget med hovedstrømmen og derved akselerere prosessen med å utjevne strømningshastighetsfeltet i kanalen.

———————

Når vi går tilbake til de ovennevnte to typene VCA med ekstern komprimering, kan vi si at til tross for større ytre motstand og lavere reell gjennomstrømning (strømningskoeffisienten er mindre enn en) i designmodus, luftinntak med defokuserte skrå hopp er generelt mer å foretrekke å bruke enn luftinntaket i den første ordningen.

Dette skyldes at defokusering lar deg øke betydelig lager av bærekraftig arbeid luftinntak, som er viktig nok for sikker drift i forskjellige driftsmåter, selv med en liten reduksjon i effektiviteten.

Under flyvning endres hastighet, høyde, temperatur og lufttetthet og selvfølgelig driftsmodusen til selve motoren som luftinntaket forsyner luft med. Noen ganger er det behov for mye luft, noen ganger ikke nok, og dette (med konstant flyhastighet) vil absolutt påvirke endringen i driftsmodus inngangsenhet.

Med et konstant flynummer M (for eksempel lik den beregnede) og en endring i motorens driftsmodus, kan man skille mellom tre typer driftsmodi for luftinntak.

Den første modusen er superkritisk ... I dette tilfellet finner en supersonisk flyt sone sted bak halsen. Når du bytter til høyere modus, stiger motoren og trenger mye luft. Det er tydelig at det tar intensivt luft fra luftinntaket. I dette tilfellet avtar mottrykket, som alltid eksisterer i stasjonær modus på slutten av luftinntakskanalen (stillestående luft med allerede økt trykk, klar til å komme inn).

Flytskjema og endringer i parametere i VCA. Superkritisk modus. Sminke og bypass-klaffer vist.

Som et resultat skifter hodebølgen noe mot inngangen (langs strømmen), og selve strømmen i kanalen akselererer, og når den passerer gjennom halsen, blir den supersonisk med ytterligere akselerasjon i den ekspanderende kanalen. Det er en prosess i prinsippet lik prosessen i.

Imidlertid, siden mottrykket ved enden av kanalen (foran gassturbinmotorkompressoren) forblir, selv om det er redusert, dannes det et sjokk (S) i en viss avstand bak halsen, i løpet av hvilken strømningen blir subsonisk. Dette hoppet kan ha en annen posisjon og intensitet avhengig av driftsmodus for motoren, noe som betyr at det trenger luft.

Andre modus. Når motoren strupes og følgelig den nødvendige mengden luft synker, øker mottrykket ved enden av innløpskanalen og forskyver hoppet S mot strupen (oppstrøms). Hvis halsen er optimal (nevnt ovenfor), forsvinner hoppet når du beveger deg inn i det. Denne driftsmåten til luftinntaket kalles kritisk.

Den tredje modusen er underkritisk . Denne modusen er mulig med ytterligere struping av motoren. Nå blir strømmen subsonisk langs nesten hele lengden av luftinntakskanalen. Dette betyr at mottrykket fra enden av kanalen strekker seg over hele lengden. Konsekvensen kan være en forskyvning av hodebølgen mot strømmen nærmere skrå støt (noen ganger sier de at bølgen er slått ut fremover - "slått ut bølge").

I dette tilfellet, på grunn av en generell reduksjon i strømningshastigheten, faller friksjonstap, noe som i seg selv. sikker. vi vil. Men det er også "dårlig", hvis skadelige effekt kan være betydelig. Den utslåtte hodebølgen kan forskyves mot strømmen at den begynner å ødelegge det skrå støtsystemet. Resultatet kan være en økning i tap, en reduksjon i effektivitet og, viktigst av alt, en reduksjon i stabiliteten til luftinntaket, noe som kan resultere i et så ubehagelig fenomen som innløpsstrøm.

Ustabile driftsmodi for supersonisk inngangsenhet.

1. Overspenning.

Begrepet "overspenning" har man allerede oppdaget da vi ble kjent med GTE-kompressorene. Selve ordet kommer fra fransk pompage - "pumpe" eller "pumpe". Derfor gjelder det ikke bare flykompressorer og pumper. Det betyr fenomenet ustabilitet, ustabil strømning (gass eller væske), ledsaget av lavfrekvente svingninger i parametere, spesielt trykk og strømningshastighet (luft for oss).

Definisjonen av bølge er hovedsakelig brukt på vingemaskiner. Spesielt en slik maskin er en turbojet aksial kompressor. Luftinntakselvfølgelig hører det ikke til denne typen mekanisme, men det er egentlig en kompressor og er fundamentalt underlagt et slikt fenomen som bølge.

Mekanismen for forekomst.

Forhold for forekomst av bølge i luftinntaket kan bare vises ved tilstrekkelig supersonisk lyd (M\u003e 1,4 ... 1,5). I dette tilfellet skal driftsmodusen være subkritisk når luftinntakskanalen er overfylt med overflødig luft, som motoren ikke klarer å passere, vanligvis på grunn av en kraftig struping (hastighetsreduksjon).

Dette overløpet øker mottrykket fra utløpssiden av luftinntaket til inntaket. På grunn av dette blir hodebølgen presset ut (slått ut) mot strømmen og begynner å ødelegge de skrå hoppene, først deres del nærmest inngangen til luftinntaket.

Som et resultat vises lag med lavere totaltrykk i luftstrømmen. Dette er de lagene som ikke passerte gjennom sjokkene (på grunn av ødeleggelsen, vanligvis er dette de ytre lagene) og de som berører stagnasjonsflaten (på grunn av tap i grenselaget nær veggen - vanligvis er dette de indre lagene). De såkalte svekkede sonene oppnås (i figur I, II, III).

Et bilde av forekomsten av en IED-bølge. - b). Ødeleggelse av et system med skrå hopp slått ut av en bølge - a).

Og nå, gjennom disse sonene med ytterligere struping av motoren, bryter det økte mottrykket ut fra luftinntakskanalen. Det vil si at trykkluft slippes ut i atmosfæren, eller mer presist, den slippes ut intensivt. Samtidig skyver den hodebølgen ut ytterligere, noe som allerede ødelegger systemet for skrå hopp.

Denne stillingen forblir til trykket i luftinntakskanalen faller under inntakstrykket (på grunn av frigjøring av trykkluft gjennom de svekkede sonene). Så begynner luften å bevege seg i motsatt retning - inn i kanalen. Bevegelsen er så rask at IED går i superkritisk modus. I dette tilfellet vises et hopp S i rommet bak halsen.

Når luftinntakskanalen fylles med luft, dukker det opp og vokser mottrykk, som fortrenger dette hoppet til halsen og systemet overgår til den subkritiske modusen. Dette skaper igjen grunnlinje å gjenta bølgesyklusen og alt begynner på nytt. Det vil si at det er svingninger i strømningshastigheten og lufttrykket i det supersoniske luftinntaket.

Disse vibrasjonene er lavfrekvente, vanligvis fra 5 til 15 Hz. Videre har de en ganske stor amplitude og er veldig følsomme for flyet og mannskapet. De vises i form av støt på grunn av svingninger i motorkraften (endring i strømning), så vel som spretter og risting av konstruksjonen, spesielt i området for luftinntaket.

Amplituden til slike svingninger avhenger av tallet M og kan nå 50% av trykket før bølge ved M\u003e 2. Det vil si at intensiteten deres er ganske høy, og konsekvensene for kraftverket kan være alvorlige.

Først kan en bølge av motorkompressoren begynne, noe som kan føre til (motor) svikt. For det andre, på grunn av en kraftig periodisk reduksjon i luftforbruket (det vil si en kraftig reduksjon i mengden oksygen - spesielt i høye høyder), kan både etterbrenneren og den viktigste slukkes, det vil si at motoren vil slå seg av.

Dette er nøyaktig hva som skjedde i tilfellet med MiG-25R-flyet, nevnt i begynnelsen av artikkelen, da en kontrollert kil plutselig rettet seg helt ut på grunn av svikt i luftinntakskontrollsystemet, og åpnet inngangen til luftinntaket til en stor mengde luft.

I tillegg, hvis trykksvingningene er tilstrekkelig intense, kan luftinntakskanalen deformeres eller til og med ødelegges med alle de påfølgende konsekvensene. Og jo lenger kanalen er, desto høyere er tregheten i strømmen og desto sterkere er bølgefenomenene.

Forebygging (eliminering) av bølge.

På grunn av slike alvorlige mulige konsekvenser av bølge, er det uakseptabelt i drift. Hvis det oppstår, er den viktigste og viktigste måten å stoppe den på, raskest mulig hastighetsreduksjon... Som nevnt ovenfor er hastighetsforholdene for bølgeopptreden M\u003e 1,4 ... 1,5.

Hvis flyturen foregår med lavere hastighet, er de skrå støtbølgene mindre intense og ligger i større vinkel mot bremseflaten (det vil si at de er mindre tilbøyelige), noe som betyr at de er lengre (relativt, selvfølgelig) fra inngangsplanet og luftinntaksskallet. I dette tilfellet, når mottrykket påføres det, kan hodebølgen bevege seg oppstrøms uten risiko for å ødelegge støtsystemet. Det vil si at bølger ikke oppstår selv med høy grad av motorregulering.

Det er også konstruktive og tekniske måter å forhindre dette fenomenet på. Den enkleste - bruk av såkalt omgå klaffer... Prinsippet er klart her: overspenning forhindres (eller elimineres) ved å omgå "overflødig" luft fra luftinntakskanalen bak halsen. Dette reduserer mottrykket som slår ut hodebølgen. Eller for å si det enkelt, overløp av luftslussen er ekskludert.

Sekund konstruktiv måte assosiert med en endring i gjennomstrømningen til innløpsanordningen, eller, mer presist, gjennomstrømningen til sjokksystemet ved innløpet til luftinntaket. Men mer om dette nedenfor, men foreløpig om en mer ustabil driftsmodus for luftinntaket.

2. Kløe i inngangsenheten.

Navnet er morsomt, men bemerket sikkert. Kløe er på noen måte det motsatte av bølgende, selv om det praktisk talt ikke påvirker luftstrømmen. Representerer trykksvingninger med tilstrekkelig høy frekvens (100 ... 250 Hz) og lav amplitude (5 ... 15% av starttrykket). Det skjer bare ved dype superkritiske driftsmåter for luftinntaket, når motoren krever mye luft og luftinntaket ikke gir disse behovene.

Som allerede nevnt, i dette tilfellet, bak halsen, oppstår en supersonisk strømning med en sjokkbølge S. Samspillet mellom dette sjokket og grenselaget av strømningen forårsaker ikke-stasjonaritet. Jo lenger langs kanalen støtet er plassert, jo tykkere grenselaget og jo høyere støtintensiteten. Separasjonssoner vises og øker, noe som øker den ujevne strømmen.

Skjema for forekomst av kløe i luftinntaket.

I disse sonene oppstår periodiske trykksvingninger med ganske høy frekvens. Disse pulsasjonene er forbundet med høyfrekvente svingninger av selve hoppet. Disse påvirker igjen huden og strukturelle elementer. Disse strukturelle vibrasjonene "klør" bare, og ganske ubehagelige.

Kløe luftinntak sammenlignet med bølge, er det ikke så farlig, men på grunn av den ustabilitet som genereres av den, påvirker den kompressorens drift negativt når det gjelder å redusere stabiliteten i driften. I tillegg kan høyfrekvente vibrasjoner forstyrre driften av enheter og enheter plassert i luftinntaksområdet, og i fysiologisk henseende har de en ubehagelig effekt på piloten, arbeidsplass som oftest ligger nær kilden.

Kløe elimineres ved å strupe motoren, det vil si ved å redusere behovet for luft og eliminere akselerasjonen av strømningen bak halsen. Og det forhindres ved bruk av drenering og sug av grenselaget, samt turbulisering. Enhetene for dette ble nevnt ovenfor.

En annen effektiv metode ligner på den andre metoden for å håndtere bølger. Dette er en endring i gjennomstrømningen av luftinntaket. Det vil si bruken av den såkalte regulerte inngangsenhet.

Justerbare supersoniske luftinntak.

All den forrige beskrivelsen av luftinntakene og deres egenskaper antydet at de har en stasjonær uforanderlig geometri. Det vil si, innledningsvis beregnes inngangsenheten for en bestemt driftsmodus når du designer, som kalles den beregnede (støtbølger er fokusert på skallet). I løpet av arbeidet endres ikke de geometriske dimensjonene og formen.

Imidlertid, i reell drift, fungerer ikke luftinntaket alltid i designmodus, spesielt for manøvrerbare fly. Parametere for atmosfære og flyparametere, driftsmåter for luftinntaket og motoren endres stadig, og kombinasjonen deres passer ofte ikke inn i begrepet "beregnet".

Dette betyr at for kraftverket som helhet ikke tilstrekkelig høye indikatorer ikke alltid kan oppnås. Derfor er målet for designerne (for vårt tilfelle designerne av turbojetmotorens luftinntak) å oppnå maksimal mulig koordinering av driftsmodusene til luftinntaket og motoren for å oppnå de gunstigste ytelsesegenskapene til hele kraftverket og samtidig sikre en stabil og sikker drift av IED ved alle mulige kombinasjoner av moduser motordrift, parametere og flyforhold.

Det er verdt å merke seg at ordene "når det er mulig" brukes her av den grunn at kravene for å opprettholde høyeffektivitetsindikatorer (lavt totaltrykkstap, høyt trykkøkning, lav motstand og tilstrekkelig strømning), samtidig med stor stabilitetsmargin, er motstridende.

Fra et synspunkt for å opprettholde høy effektivitet og fravær av strømningspulsasjoner på grunn av samspillet mellom grenselaget og hoppet S, er for eksempel den subkritiske virkemåten for luftinntaket mer fordelaktig. I dette tilfellet er imidlertid stabiliteten lav, forstyrrelser kan forplante seg oppstrøms (subsonisk lyd i kanalen), og driftsparametrene nærmer seg de svingende grensene.

Tvert imot, i det superkritiske regimet er buebølgen langt fra systemet med skrå støt, og innløpsstabiliteten er høy. Men på den annen side reduseres effektiviteten, spesielt på grunn av effekten av et hopp i S på grenselaget. Med dyp superkritikk er dette hoppet så nær utgangen fra luftinntaket at sannsynligheten for kløe øker betydelig.

Derfor må man i praksis velge noe i mellom og ofte tillate noe redusert effektivitet av grunner til å sikre stabile driftsmåter for luftinntaket. Dette tilrettelegges spesielt av formen på strømningsbanen (som Laval-dysen), som i prinsippet er mer befordrende for arbeid i superkritisk modus.

For tradisjonelle luftinntakmed konstant geometri er mulighetene for å oppnå ovennevnte koordinering av driftsmåter ikke veldig høye, spesielt hvis flyet er ment for drift i høy supersonisk lyd (M\u003e 2). Dette betyr at hastighetsområdet for flyet de er installert på ikke vil være veldig stort.

Derfor nesten alle moderne supersoniske inngangsenheter utstyrt med et geometriendringssystem for å sikre koordinert fellesarbeid med motoren over hele hastighetsområdet.

Den fysiske betydningen av VCA-regulering er å sikre at luftinntakskapasiteten er i samsvar med motorens kapasitet i alle driftsmåter og alle operasjonelle flynummer M. Luftinntakskapasiteten bestemmes av gjennomstrømningen til hopp- og strupesystemet.

Regulering skjer ved å flytte den såkalte kilen, bestående av flere paneler - for flate (bokseformede) luftinntak, eller ved aksial bevegelse av en spesiell trinnkegle (sentral kropp) - for aksesymmetrisk luftinntak. I dette tilfellet endres posisjonen til sjokkbølgene og halsområdet, noe som betyr gjennomstrømning og stabilitetsmargin.

Bildet i reguleringen av flatluftinntaket. Vist er vendekanten på skallet.

Bildet av regulering av det frontale aksesymmetriske luftinntaket. Sminke og bypass-klaffer vist.

I en forenklet form ser utvidelsen av kilen med økende hastighet ut som å overlappe luftinntakskanalen (eller halsen) for ikke å slippe overflødig luft der.

Faktisk, med denne forlengelsen og den tilsvarende endringen i posisjonen til støtene (tiltvinkler), reduseres tverrsnittsarealet til luftstrålen fanget av luftinntaket, fordi luften, som passerer sjokkbølgene og beveger seg parallelt med bremseflaten, sprer seg langs sidene. På grunn av dette kommer en del av strålen (ytre lag) rett og slett ikke inn i kanalen. Som et resultat avtar luftvolumet som kommer inn i inntaket (nevnt ovenfor).

For en aksesymmetrisk VCA er kontrollprosessen lik. Først når kjeglen er utvidet, endrer ikke de skrå støtbølgene sin tilbøyelighet og relative posisjon. Imidlertid er det på samme måte en reduksjon i tverrsnittsarealet til luftstrålen fanget av luftinntaket, og en reduksjon i halsområdet på grunn av den såkalte " underskåret vinkel»Av skallet, fordi selve halsen beveger seg til inngangen når kjeglen strekker seg.

Fysisk bilde av VCA-regulering (aksesymmetrisk med kjegle er vist). Det er en reduksjon i den faktiske gjennomstrømningen av luftinntaket.

Ytterligere klaffer på forkanten av skallet ( svingbart skall) og omgå klaffer, som for forskjellige typer luftinntak hjelper til med å løse problemet med å opprettholde ønsket strømningshastighet og stabilitetsmargin.

For eksempel for aksesymmetriske (frontale) IED-er, der forlengelsen av kjeglen i henhold til designforholdene ender før flyet når det maksimale flynummeret M, åpningen av bypass-klaffene plassert bak halsen gjør det mulig å forhindre for stor avstand fra inngangen til hodebølgen, og derved redusere motstanden og øke stabilitetsmarginen inngangsenhet.

På andre fly spiller bypass-klaffene rollen som en anti-overspenningsenhet og fungerer bare under visse forhold: dyp struping av motoren, av etterbrenner osv.

Ved start og i lavhastighets subsonisk flyging er det viktig å åpne halsen så mye som mulig for å øke luftstrømmen og redusere muligheten for å stoppe strømmen fra de skarpe kantene på skallet. Derfor er kilepanelene (eller den styrbare kjeglen) satt i helt tilbaketrukket posisjon.

I tillegg, for startforholdene i en IED med lignende mål, kan de som allerede er nevnt ovenfor brukes (for subsonisk og transonic luftinntak) klaffer med ekstra sminkeinstallert bak halsen VZ.

Disse klaffene åpnes innover under påvirkning av et vakuum som er opprettet i luftinntakskanalen når motoren går ved start eller i fly med lave hastigheter. Når ønsket hastighet er nådd og vakuumet synker, lukkes klaffene. Det er også mulig å automatisk åpne og lukke slike dører fra hydro (Su-24M) eller elektriske systemer.

Et Su-24M-fly på landingsbane. Transonic luftinntak. Den rette sminkeklaffen er synlig.

Bruken av slike klaffer gir en reduksjon i trykkraft under start (det er nok luft) og lar deg øke kompressorens stabilitet ved å redusere intensiteten av stallende fenomener på skarpe inngangskanter (for IED og transonic luftinntak).

For flat luftinntak de eksisterende mulighetene for regulering av luftstrømmen er betydelig bredere, derfor krever de ofte ikke bruk av bypass-klaffer (så vel som sminkeklaffer).

MiG-31BM. Vendekanten på skallet er godt synlig.

I tillegg har slike VZ-er muligheten til å avbøye frontkanten av skallet (endre "underskjæringsvinkelen"), som lar deg endre det geometriske området til inngangen. Den innoverbøyning reduserer den og gjør det mulig å holde hodebølgen nær fremre kant av skallet ved moderat lyd, noe som øker stabiliteten til IED-operasjonen.

SVU prototype E-155M. Den fjernede kilen og spor av bevegelsen er synlige (på ytterveggen). Samt perforering og vendekant på skallet (nederste kant).

Og den utadvendte avbøyningen sørger for en jevn innføring av strømmen i kanalen og reduserer tap knyttet til separasjonen. Dette er viktig, som allerede nevnt, i startforhold (lav hastighet og høye angrepsvinkler), når store tap er mulig på grunn av stalling av strømmen fra IED-skallets skarpe forkanter. Et slikt luftinntak besitter spesielt MiG-25 og MiG-31-flyene.

IED av MiG-25-flyet med en åpen ramme av skallet.

IED-fly MiG-25. Perforeringen, vendekanten på skallet (under) og sporet fra kilens bevegelse (fjernet oppover) er synlige.

I luftinntakskontrollsystemer kan i prinsippet separat regulering av overspenningskapasiteten og halsområdet brukes når hvert panel styres separat i henhold til sitt eget program. Dette såkalte multivariabel kontroll.

I dette tilfellet er systemet imidlertid for komplisert. Derfor bruker vi i praksis kontroll med en parameter, når alle panelene er kinematisk forbundet og kontrollert av bevegelse av bare ett hovedhengsel. Det vil si at noen gjennomsnittlig kontrollmodus er valgt - en parameter.

Kontrollen av er automatisk, men manuell kontroll er også gitt, som kun brukes i nødstilfeller. Et spesielt kontrollprogram tar hensyn til eksterne flyfaktorer (M-nummer, lufttemperatur) og motorens rotorhastighet. Vanligvis dannes programmet i henhold til motorens allerede innstilte strømningsparametere.

Innflytelse av angreps- og glidevinkler.

Supersonisk inngangsenheter følsom nok til å endre seg angrepsvinkler og skli... Den endelige reaksjonen til forskjellige typer luftinntak kan variere, men generelt er en slik endring skadelig. En økning eller reduksjon i vinklene på innfallende strøm endrer sjokkbølgenes posisjon og intensitet, noe som påvirker gjennomstrømningen, tapsmengden og stabilitetsmarginen luftinntak.

For eksempel for frontale aksesymmetriske inngangsenheter med store positive eller negative angrepsvinkler, endres symmetrien til strømmen rundt bremseflaten betydelig. På vindsiden øker intensiteten til hoppene, noe som betyr at trykket i strømmen bak hoppene øker. På baksiden (skyggelagt) er prosessen motsatt, her avtar graden av trykkøkning.

Strømmen rundt frontaluftinntaket i høye angrepsvinkler.

Som et resultat er det i kanalen og på stagnasjonsflaten en tverrstrøm av strømmen fra områder med lavere trykk til områder med høyere trykk, noe som får grenselaget til å renne, tykne og løsne seg. Konsekvensen er ustabil strømning, redusert stabilitet og den faktiske luftstrømningshastigheten.

For flate luftinntak bestemmes graden av innflytelse av endringer i angrepsvinklene i stor grad av plasseringen av luftinntaket i forhold til flyets strukturelle elementer.

For å forbedre ytelsen luftinntak i positive angrepsvinkler (både frontal og flat), er deres geometriske akse ofte plassert i en eller annen negativ vinkel mot flyets horisontale bygning. Denne vinkelen kalles " spellens vinkel". Det er vanligvis -2 ˚… -3 ˚. Dette tiltaket gjør det mulig å redusere verdien av strømningsinnfallsvinklene når du flyr i høye angrepsvinkler.

En lignende tiltvinkel dannes ofte på luftinntak med lav hastighet. På subsoniske luftinntak (passasjerfly) kan inngangsplanet for eksempel vippes fremover med den øvre sektoren (nevnt ovenfor).

Lignende tiltak for å dreie den geometriske aksen kan brukes for mer behagelig flyt rundt når du flyr med en glidevinkel.

I noen luftinntak er spesielle ledeplater installert ved den første delen av den indre kanalen for å justere strømmen og effektivisere hastighetsfeltet.

InndataenheterDSI .

For moderne krigere er hastigheten på deres praktiske bruk vanligvis begrenset av et Mach-antall på 2 (eller enda mindre). Dette gjelder også det nylig introduserte femte generasjons fly. I denne forbindelse vurderes ideene om å bruke ukontrollerte luftinntak til dem og finner allerede praktisk anvendelse (F-22, F-35).

Poenget er at luftinntakskontrollsystemene kompliserer designen, og dermed reduserer påliteligheten og tilfører vekt. I tillegg gjør det kompliserte romlige luftinntaket til nye fly det ofte vanskelig å effektivt kontrollere komplekse overflater.

Imidlertid nok høye krav til slike luftinntak, basert på de høye spesifiserte egenskapene til nyutviklet utstyr, spesielt jagerfly fra 5. generasjon, blir de tvunget til å lete etter måter å forbedre dem og forbedre parametrene de alltid har hatt på fly opprettet tidligere år.

Alternativer som lav radarsignatur og supersonisk cruising (om enn ikke for stort) - normale krav til et 5. generasjons fly. Dette betyr at alle designfunksjoner som øker radarsynligheten, skal planeres så mye som mulig. Det totale trykktapet i luftinntaket må også reduseres.

Et viktig skritt på denne veien var det relativt nye inngangsenhet, såkalt luftinntak DSI ... Den bruker spesielt to ideer for å forbedre luftinntaket ved å redusere trykktap.

Den første Er en økning i antall sjokkbølger. Jo flere det er, jo mindre tap. I teorien reduserer det totale trykktapet til null å øke antallet sjokkbølger til uendelig.

Den andre... Tetningssprangene som genereres av konen, har en mindre helling enn de kilegenererte hoppene (toppunktvinklene til konen og kilen er like). Derfor blir det frontale aksesymmetriske luftinntaket sett på som mer fordelaktig sett fra det totale trykktapet under oppbremsing i luftinntaket. Det kan imidlertid ikke alltid være ordnet i et design.

Eksperimentell MiG-23PD med sektorinntak.

I denne forstand, den såkalte sektor luftinntak (nevnt ovenfor - Mirage, F-111, MiG-23PD, Tu-128-fly), der det sentrale organet i luftinntaken del (sektor) av kjeglen stikker ut. Effektiviteten til et slikt luftinntak kan være høyere enn ved konvensjonelt flat sideinntak.

F-111C med sektorinntak.

I DSI-luftinntaket er et nytt element den såkalte rampen, som er en bremsende (kompresjons) overflate ved inngangen til inntaket og har en form som ligner formen på en del av konusoverflaten. Det vil si at strømmen av strømningen her også er konisk (optimal for luftinntaket).

Konisk bremseflate på DSI luftinntak.

I tillegg skaper spesielle feide (eller skrå) kanter av skallet til et slikt luftinntak også flere kompresjonsbølger (med andre ord en fan av kompresjonsbølger (eller sjokkbølger på supersonisk)).

Som et resultat, i tillegg til den såkalte romlig kompresjon, disse bølgene samhandler med den koniske strømmen på rampen under visse forhold utfoldende handling i tverrretningen på strømlinjen på den, det vil si på grenselaget som løper fra flykroppselementene plassert foran luftinntaket. Det dreneres utenfor luftinntaket, noe som reduserer det totale trykktapet og øker stabiliteten i arbeidet.

Grenselag strømlinjeformer mønsteret for DSI luftinntak.

Med tilstrekkelig overlyd, det vil si i designmodus, avhengig av formen på luftinntakskanten, ved virkningen av kompresjonsbølger fra den, kan et større volum av grenselaget dreneres utenfor luftinntaket. For en skrå kant ved M1.25 - opptil 90%, for en pilformet kant i form av en "hund" - ved M1.4 - opptil 85%.

Handlingene for å tømme grenselaget gjenspeiles i selve forkortelsen av navnet på et slikt luftinntak - DSI (avledningsfritt supersonisk innløp). Bokstavelig oversatt betyr denne forkortelsen noe sånt som "luftinntak uten avbøyning." Ordet "avledning" her er selvfølgelig kunstig og betyr den tradisjonelle kanalen for å blø av grenselaget, som er tilgjengelig på fly med tilstøtende luftinntak (nevnt ovenfor).

Denne kanalen er bred nok og øker betydelig radarsignatur fly. Dermed gir DSI-luftinntaket en fordel i denne forbindelse, siden det ikke er noen spesiell kanal for drenering av PS for dem, noe som for øvrig har en positiv effekt på å redusere aerodynamisk luftmotstand. I tillegg overlapper fremspringet av rampen luftinntakslumenet, noe som reduserer synslinjen til bladene i det første trinnet i motorkompressoren, noe som også er ganske viktig med tanke på å redusere radarsignaturen.

Eksperimentell XF-35. Rampen og kanten av DSI-luftinntaket av typen "hund" er tydelig synlig.

F-35 fighter med DSI luftinntak. Den koniske bremseflaten er godt synlig - rampen.

Et eksempel på denne typen luftinntak kan være luftinntaket til F-35, XF-35-flyet. XF-35 har en luftinntaksleppe av fang-typen.

I rettferdighet….

Det skal imidlertid bemerkes at beregning og konstruksjon av nye romlige uhåndterlig luftinntak og luftkanaler er komplekse og dyre. Slike, for eksempel som i F-22, som også har S-formede luftkanaler fra luftinntaket til motorene.

Fighter -22 med romlig uregulert luftinntak.

I off-design-modus vil driften av slike luftventiler, til tross for all fremgang, nødvendigvis være ledsaget av tap, noe som betyr mindre effektivitet i kraftverket. Men det er mange slike moduser.

Kontrollert luftinntak disse tapene, kan man si, ikke har. I dette tilfellet er driften av luftinntaksmotorsystemet optimalisert for alle moduser, er ganske forutsigbar, kontrollerbar og har høy effektivitetsparametere.

Derfor er valget av type luftinntak et slags kompromiss som tvinger å ta hensyn til mange, ofte motstridende faktorer. For eksempel har T-50 fighter justerbar luftromskompresjon. F-22 har et romlig uregulert luftinntak.

Fly T-50. Kontrollert VCA med romlig kompresjon.

Samtidig er den russiske fighteren en verdig konkurrent til amerikaneren (til og med overgår den i mange henseender), til tross for motorenes lavere benkekraft, og til og med til betydelig lavere kostnader. Det er sannsynlig at effektiviteten til F-22 kraftverk i off-design-modus (spesielt med rask manøvrering) ikke er så høy som det er oppgitt i åpne kilder.

————————————-

På dette vil vi kanskje fullføre. Jeg håper at hovedbestemmelsene i dette, ganske komplekse og omfattende emnet, allerede har opphørt å være uforståelige. Takk for at du leser til slutt. Inntil nye møter og artikler.

På slutten vil jeg legge til bilder som ikke passet inn i hovedteksten.

Frontaksessymmetrisk luftinntak av Su-17-flyet.

Mekanikk for justering av aksessymmetriske og flate luftinntak.

Sminkeklaffer på NK-8-2U-motoren (Tu-154B-2-fly). Åpnet under start.

Jagerfly MiG-21-93. Aksymmetrisk luftinntak foran med justerbar kjegle.

Mateklaffer på Harier-jagerflyet.

Sektor IED-fly F-111.

Luftinntak F-22.

f-5 fly med transonic luftinntak.

Bruk: på fly av forskjellige typer og formål, som drives fra bakken flyplasser. Essensen av oppfinnelsen: i den fremre delen av luftinntakskanalen er det laget et ekstra øvre inntak utstyrt med en beskyttelsesanordning i form av en solid klaff hengslet i den øvre delen av kanalen, som samhandler med de øvre tilleggs- og hovedinngangene, og mateklaffene er plassert i den øvre delen av luftinntakskanalen bak den ekstra øvre innløpet. 2 syk.

Oppfinnelsen vedrører luftfartsteknologi og kan brukes på fly av forskjellige typer og formål, operert fra bakken flyplasser. Under drift av fly med gassturbinemotorer under bakkeforhold ved motorens driftsmodus på plass og ved start- og landingsmodus, er forskjellige fremmedlegemer funnet på rullebanen (sandkorn, grus, betongflis, løse metalldeler osv.). Hvis slike gjenstander kommer inn i luftinntakskanalene, kan de forårsake betydelig skade på flymotorer. Gitt kompleksiteten i å sikre fravær av fremmedlegemer på rullebanen, delvis som et resultat av ødeleggelsen av selve rullebanen under driften, for flyplasser som drives intensivt under forskjellige værforhold, og de farlige konsekvensene for flyet og dets mannskap, er det nødvendig å utvikle forskjellige enheter for å beskytte luftinntaket fra fly fra fremmedlegemer som kommer inn i dem. Kjente beskyttelsesanordninger for luftinntak av gassturbinemotorer fra fly mot fremmedlegemer som kommer inn (eller reduserer kastehøyde) av fremmedlegemer fra overflaten av rullebanen og deres ytterligere sug inn i luftinntakskanalen under motordrift (strålebeskyttelsessystemer), utfører separasjonen av faste partikler som har kommet inn i luftinntaket med fjerning fra luftstrømmen som kommer inn i motoren (separatorbeskyttelsessystemer) eller mekanisk ikke tillater fremmede partikler som overstiger bestemte geometriske dimensjoner av maskebeskyttelsessystemene å komme inn i luftinntakskanalene (Airkraft Flight Conference Zhukovksy, Russland, 21. august 5. september 1993, TsAGI, s. .148-156). Ulempene med strålebeskyttelsessystemer som blåser luftstråler på overflaten av flyplassen og forhindrer dannelsen av en vortex som kaster fremmedlegemer til luftinntaket, er avhengigheten av beskyttelsesgraden for luftinntaket på størrelsen og vekten av fremmede partikler, på tilstedeværelsen og styrken av sidevind over flyplassens overflate, samt den praktiske umuligheten beskyttelse ved hjelp av slike systemer mot fremmedlegemer som kastes av chassishjulene. Ulempene med separatorsystemer for beskyttelse av luftinntak, basert på bruken av treghetsegenskapene til fremmede partikler som har kommet inn i luftinntakskanalen og beveger seg sammen med luftstrømmen, er behovet for spesiell profilering av luftinntakskanalen med dannelsen av spesielle tilleggskanaler for å fjerne en del av luften med atskilte partikler fra hovedkanalen, samt avhengigheten graden av separasjon fra den spesifikke tyngdekraften til fremmede partikler som kommer inn i luftinntakskanalen og endringer i luftstrømningshastigheten gjennom luftinntakskanalen, som igjen avhenger av motorens driftsmodus og ofte forårsaker et vanskelig realiserbart behov for å regulere separasjonsprosessen. Ulempene med maskebeskyttelsessystemer er evnen til å beskytte ved hjelp av slike systemer bare mot fremmede partikler som overstiger maskestørrelsene til maskene som er brukt, risikoen for ising av beskyttelsesnettene under visse værforhold og betydelige trykktap i luften som kommer inn i luftinntaket forårsaket av nettenes hydrauliske motstand og øker med avtagende størrelsen på cellene deres. For å forbedre egenskapene til luftinntak ved start- og landingsmodus, brukes ladeklaffer, plassert på siden (Air Fleet Technique. 1991, N4, s. 52) eller lavere (Yu.N. Nechaev. Teori om flymotorer. VVIA oppkalt etter NE Zhukovsky, 1990, s. 255-259) til siden av luftinntakene. Det nærmeste den foreslåtte er et luftinntak med et maskebeskyttelsessystem (US patent N 2976952, klasse B 64 D 33/02 (F 02 C 7/04), 1961), som inneholder hovedinntaket, sminkeklaffer, paneler som danner luftinntakskanalen, og roterende sikkerhetsinnretning installert i kanalen. Ulempene med denne tekniske løsningen er implementeringen av beskyttelse mot fremmede partikler som bare kan komme inn i luftinntaket fra siden av luftinntaket og bare maskestørrelsen på maskene som brukes, faren for ising av beskyttelsesnett under visse værforhold og betydelige trykktap på luften som kommer inn i luftinntaket forårsaket av hydraulikk motstand av masker og øker med synkende størrelser på cellene. Samtidig gir denne tekniske løsningen ikke beskyttelse mot at fremmedlegemer kommer inn i luftinntakskanalen gjennom hullene på sminkeklaffene. Målet med oppfinnelsen er å forbedre effektiviteten ved å eliminere inntrenging av fremmedlegemer i luftinntakskanalen under arbeid på stedet og i start- og landingsmodus. Målet oppnås ved at luftinntakskanalen er laget med et ekstra øvre inntak foran kanalen, beskyttelsesanordningen er laget i form av en solid klaff, hengslet i den øvre delen av kanalen med mulighet for interaksjon med de øvre tilleggs- og hovedluftinngangsinngangene, mateklaffene er plassert i den øvre delen av luftinntakskanalen etter den ekstra toppinngangen. Gjennomføringen av luftinntakskanalen med en ekstra inngang foran kanalen og implementeringen av beskyttelsesanordningen i form av en solid klaff, hengslet i den øvre delen av kanalen med mulighet for å samhandle med de øvre tilleggs- og hovedluftinntakene og plassering av ladeklaffene i den øvre delen av luftinntakskanalen verken i patentet eller i teknisk litteratur ble ikke funnet, og derfor konkluderes det med at oppfinnelsen oppfyller kriteriene "nyhet" og "signifikante forskjeller". FIG. 1 viser et diagram over luftinntaket til et fly; 2 er en graf over avhengigheten av verdiene til gjenopprettingsfaktoren for det totale trykket i tverrsnittet av luftinntakskanalen som tilsvarer innløpsplanet til motorkompressoren, ved modusene for koordinert drift av luftinntaket med motoren og sammenligning av de oppnådde verdiene med nivået på standardverdiene ved start og landingsflymodus som tilsvarer området Mach-tall fly M 0,0.25. Luftinntaket 1 til flyet (fig. 1) inneholder hovedinntaket 2, ladeklaffene 3, panelene 4 som danner luftinntakskanalen, og slutter med planet 5 på motorkompressorinntaket, den roterende beskyttelsesanordningen 6 installert i kanalen og det øvre tilleggsinnløpet 7. Når du arbeider på stedet og i start- og landingsflymodus roterer den roterende beskyttelsesanordningen 6 og lukker hovedinngangen 2, åpner den ekstra øvre inngangen 7, og ladeklaffene 3 er plassert bak den ekstra øvre inngangen åpen. Når du forlater rekkevidden av start- og landingsflymodus, dreier den roterende beskyttelsesanordningen 6 og lukker den ekstra øvre inngangen 7, åpner hovedinngangen 2, ladeklaffene er lukket 3. I figur 2, kurve 8 oppnådd i eksperimentelle studier, er avhengigheten, linje 9 standardavhengigheten av verdinivået ( Nechaev Yu.N. Teori om flymotorer. VVIA oppkalt etter NE Zhukovsky, 1990, s.287). Bruken av den foreslåtte tekniske løsningen sikrer at fremmede gjenstander ikke kommer inn i luftinntakskanalen under drift på stedet og under start- og landingsflymodus, siden for denne tekniske løsningen i de aktuelle driftsmodusene blir luftinntaket i luftinntakskanalen utført fra den øvre halvkule av det omkringliggende rommet, og ikke fra den nedre, som i tekniske løsninger av analoger og prototyper. Samtidig er nivået på verdiene til gjenopprettingskoeffisienten for det totale trykket på eller over standardverdiene.

Krav

Når du gjør kveldsøvelsen din rundt flyet, ser du ufrivillig rundt på jakt etter noe interessant å naboen.
Og selvfølgelig har du mange spørsmål.
Vel, uten tvil hva slags ting som stikker der ute, eller for hva er dette hullet nødvendig?

Derfor skal vi i dag snakke om klimaanlegget.

Det må sies at klimaanlegget (ACS) på fly vanligvis betraktes som ganske komplisert.
Men jeg vil prøve å få alle til å forstå hvorfor det vokser der og hvordan det fungerer. For ikke å nevne å forklare det til naboen din med en viktig luft.
Derfor vil vi først lære teorien, og så vil den komme til bilder.

1. Hva er det til?
Mennesket liker å puste. Han trenger det på en eller annen måte. Hele tiden.
Han trenger å puste inn et visst trykk- og lufttemperaturområde, ellers når ikke alle lykkelige slektninger. Det er lite lufttrykk i høyden, og det er også veldig kaldt.
Det er mange mennesker i salongen.
Og så mye trenger du å få luft i ønsket mengde og behagelig temperatur (og trykk).
Dette er faktisk det SLE gjør.

2. Hva er den laget av og hvor er den?
Det er mange forskjellige ting i SLE, men i prinsippet har vi følgende:
2.1. Luftblødningssystem fra motorer og hjelpekraftenhet (APU).
2.2. Luftforberedelsessystem.
2.3. Luftdistribusjonssystem til forbrukere.
I dag er jeg interessert i å fortelle om det meste av det andre stykket i dette gode systemet.

3. Hvordan det ser ut og fungerer.
Da det ble klart for oss alle i lang tid, utføres det meste av arbeidet med luftforberedelse av Air Conditioning Packs, så jeg vil nå vise og fortelle deg litt om disse pakkene (som kjeruber).
Pakker er vanligvis plassert under hytta, i senterområdet. Her åpner vi bare rammen:

Vi ser der noe sånt som følgende:
to sunne sølvfargede varmevekslere (luft-til-luft-radiatorer \u003d VVR)

, til venstre - svarte plastdeksler for luftsuging gjennom VVR, og mange rør.

Her er tingen.
Luften for systemdriften hentes fra APU-kompressoren eller fra motorkompressorene (hvis de går).
Det er veldig varmt der - hundrevis av grader. Hvis vi bare bodde om vinteren, ville alt være enklere - vi ville kjøle det ned og til og med servere det til salongen.
Men vi har også veldig positive temperaturer, der du vil at interiøret ikke bare skal varme opp for mye, men veldig mye for å kjøle det ned.
Derfor må vi i SLE ha et kjøleskap med så høy ytelse (en salong for 170 hot guys - va?), Og det er ønskelig at det fungerer uten involvering av tredjepartsressurser som strøm.
Dette problemet ble løst godt ved hjelp av fysikkens lover.
Som du vet, kjøler luft seg, som enhver gass, under ekspansjonen. Og enda bedre, han kjøler seg ned hvis han også tar bort energi ved tvang til å jobbe.
Begge disse metodene brukes i en enhet som kalles en "turbo-kjøler" (på engelsk bruker de begrepet Air Cycle Machine \u003d ACM). Her er det, litt gråaktig til venstre for midten:


I den gjør den tidligere varme luften (nå litt avkjølt i VVR), men fortsatt under trykk, arbeidet med å rotere turbinen, og utvider seg samtidig og avkjøles.

Nå kan vi allerede forenkle driften av SLE som helhet.
Varm luft hentes fra APU eller motorer,
forkjølet i varmevekslere (VVR),
så driver den turbinen i turbokjøleskapet og avkjøles der til en temperatur litt over null (slik at vanndamp ikke fryser),
og deretter tilsettes varm luft i den mengden som er nødvendig for å oppnå temperaturen som er innstilt fra kabinen.
Som et resultat får vi kjølig luft på hytta om sommeren eller varm luft om vinteren.

Noen flere detaljer.

Nesten alle fly har et så smart formet luftinntak.


Gjennom den tas luft inn for å blåse VVR. Fra denne karakteristiske visningen kan du umiddelbart forstå hvor klimaanleggspakkene ligger i flyet.
De fleste fly har pakker nederst på midtdelen.
Men An-148 er på toppen:


(luftinntak - øverst til høyre på bildet)
Vel, og noen av originalene har dem også i nesen.

Tverrsnittet av luftinntakskanalen er justerbar. Ved 737 - en bevegelig vegg av kanalens innløpsdel \u200b\u200bfra skroget.
Dette regulerer avkjølingen av VVR - når alt kommer til alt, i en høyde er den innkommende strømmen veldig kald (-60 grader) og høy hastighet, så det er bedre å dekke rammen.

737 er preget av tilstedeværelsen av et skjold foran luftinntakskanalen:


Den ble installert slik at mindre av en stygg ting ville falle på startkjøringen - tross alt sitter skroget på 737 ganske lavt, og skitt flyr noen ganger under forhjulene.
Airbus-innganger er mye høyere, og det er ingen slike skjold.

Mellom pakken og chassisnisjen, nederst, er det et skylleluftuttak:


Der blåser det litt varmt derfra, og om vinteren kan det være mer interessant enn rundt.

Forresten, under parkering, når det ikke er noen innkommende strøm for å blåse VVR, suges luft gjennom dem av en vifte, som drives av den samme turbinen til turbokjøleren.
Dette er det nyttige arbeidet han gjør når han kjøler luften. Det forsyner seg så å si :)

Når luften er avkjølt, kondenserer vanndampen i den til dråper. Dette vannet fjernes fra den kalde luften og injiseres i strømmen rettet mot VVR-ene. Dermed kjøler de enda mer ved å fordampe dette vannet.

Tek-s ... vi kjølte luften med sorg i to.
Nå hvordan å regulere og generelt å varme.

Lufttemperaturen justeres ved å blande varm kald luft.
737-800 er hele den trykksatte delen av skroget delt inn i tre konvensjonelle soner: cockpit, front og bakre del av kupeen. Den varme blandes med de samme tre ventilene.
Følgelig er det i cockpiten, på takpanelet, tre temperaturvalg:

(her er de nederst på bildet)
Over dem er indikatorer for svikt i de tilsvarende kanalene til overvåkingsutstyret.
Enda høyere er bryteren for blanding av varm luft.
Øverst til venstre - en enhet for overvåking av lufttemperaturen på motorveiene og i kabinen.
Øverst til høyre - en bryter for valg, og hva vi faktisk vil se på temperaturen.

Hvis lufttemperaturreguleringen mislykkes, bytter selve pakkene til å gi en gjennomsnittstemperatur som +24 grader.

For å spare på luften, brukes vanligvis luftresirkulasjonsvifter i passasjerkabinen.
Her er bryterne bare krøpet på det tilstøtende panelet ovenfra:

Viftene trekker luft fra kupeen gjennom de nedre sidepanelene, deretter renses den med filtre og blandes med frisk luft fra pakkene.
Luften tilføres alltid cockpiten bare frisk.

Under bryterne, i midten, kan du se en enhet som viser lufttrykket i linjene.
Under det er vippebryteren til venstre og høyre luftledning som ringer ventil. Som du ser, leveres luft fra hver motor til sin egen pakke, og APU er koblet til venstre linje.
På sidene av det - vippebrytere for å slå på pakkene.
Nedenfor - signalpaneler med funksjonsfeil i forskjellige deler av luftforberedelsessystemet.
Og helt nederst - inkluderingen av luftblødning fra APU og motorer.

Avslutningsvis, la oss klatre inn i territoriet til lufttrykkreguleringssystemet inne i flyet.
Luft tilføres det indre av kupeen gjennom pakker under konstant trykk.
Trykkreguleringen inne i hytta er laget automatisk systemregulering av luftblødning gjennom eksosventilen.
Den er plassert på høyre bak på flyet, omtrent under den høyre bakdøren (sirklet i rødt):


Ventilen består av to klaffer som kan drives av tre forskjellige elektriske motorer (for reserve i tilfelle feil).

I tilfelle alt er dårlig i det hele tatt, er det ytterligere to helt nødmekaniske ventiler som åpnes når et visst trykk inne i skroget overskrides i forhold til påhengsmotoren.
Dette er ventilene over og under eksosventilen:

Hvis plutselig trykket inne i skroget blir lavere enn utenfor, vil de negative differensialventilene åpne og utjevne denne differensialen og slippe luft inn i flyet:

I tilfelle trykkavlastning av bagasjestativene er det knockout-paneler på takstativets tak.
Hvis det plutselig er for stor trykkforskjell mellom bagasjehyllene og kupeen, vil panelene klemme seg ut og slippe luft inn for å utjevne denne forskjellen.
Dette er nødvendig slik at gulvet i hytta ikke kan brettes.

Kanskje jeg nå snakket kort om pakkene.

Hovedparametrene som kjennetegner motoren som et flykraftverk er drivkraften den utvikler og det spesifikke drivstofforbruket. Disse parametrene bestemmes på grunnlag av egenskapene til prosessene i motoren, som i tilfelle en turbojetmotor hovedsakelig avhenger av driften av kompressoren og turbinen. Imidlertid, med en økning i flyhastighet, begynner resten av komponentene og enhetene å få en økende innflytelse på motorens drift. Dette gjelder først og fremst luftkanalen, hvis form avhenger ikke bare av motorens design og formål, men også av plasseringen på flyrammen. Med en økning i flyhastighet øker trykktapet i luftkanalen, som et resultat av at det er en reduksjon i motorkraft og en økning i spesifikt drivstofforbruk.

Figur: 1

Følgelig er egenskapene til fremdriftssystemet som helhet, og ikke av motoren alene, avgjørende for flyet. Denne påstanden gjelder først og fremst for supersoniske fly, ettersom forskjellen mellom den respektive fremdrift og motorytelse øker med økende flyhastighet. Derfor, for fremdriftssystemet, introduseres begrepet "effektiv skyvekraft", som forstås som de resulterende kreftene som virker på motorens ytre og indre overflater. Naturen og størrelsen på kreftene skapt av det indre trykket og friksjonskreftene på grunn av arbeidsfluidens viskositet bestemmes av prosessene som foregår inne i motoren. Kreftene som virker på de ytre overflatene bestemmes av naturen til den ytre strømmen rundt motoren og avhenger av motorens plassering og installasjonsmetode på seilfly, samt flyhastigheten. Luftinntaket og luftkanalen, som vanligvis er en del av flyrammen, påvirker mer enn andre elementer fremdriften som frembringes av fremdriftssystemet. De gir lufttilførselen som er nødvendig for motorens normale drift, i den nødvendige mengden og med en viss hastighet og trykk. Ved lave flyhastigheter forekommer luftkompresjon foran forbrenningskammeret hovedsakelig i kompressoren. Med en økning i flyhastighet, og spesielt etter å ha nådd supersoniske hastigheter, ble det mulig å bruke strømningens kinetiske energi for å øke lufttrykket som tilføres motoren. Ved slike hastigheter øker luftinntakets rolle betydelig, siden bruken av den kinetiske energien til den innkommende luftstrømmen fører til en reduksjon i energiforbruket for kompressordrevet. Et slikt inntak er faktisk en turbinfri pre-kompressor.

I transonic fly utfører et luftinntak med konstant geometri med en avrundet forkant sin funksjon ganske bra. Nøyaktig profilering av luftinntaket sørger for lave tap samt et jevnt strømningshastighetsfelt foran kompressoren. Imidlertid, ved supersonisk hastighet, dannes en ikke-tilkoblet direkte sjokkbølge foran et slikt luftinntak i en avstand av sjokklagstykkelsen, hvoretter hastigheten synker til en subsonisk verdi. Et slikt hopp ledsages av en stor bølgemotstand, derfor kan luftinntak med konstant geometri med en avrundet forkant bare brukes opp til M \u003c1,14-1,2.

For supersoniske fly var det nødvendig å utvikle luftinntak med en annen form og et annet driftsprinsipp. På grunn av det brede spekteret av driftshastigheter til disse flyene, må luftinntakene og luftkanalene fungere like bra under forskjellige forhold, og gir både enkel lufttilførsel under start og skaper et optimalt støtsystem under flyturen med maksimal hastighet. Dermed avhenger utformingen av luftinntaket av flyhastigheten og posisjonen til motoren på flyrammen, så vel som på formen og driftsprinsippet til motorinnløpet.

I supersoniske fly som hittil er bygget, har luftinntak blitt brukt:

• 1) sentral (frontal), dvs. lokalisert langs symmetriaksen til flyet (eller akselen til nacellen), eller lateral (på sidene av skroget);
• 2) uregulert eller regulert, dvs. luftinntak, hvis indre geometri er konstant eller kan endres avhengig av flyforholdene;
• 3) med ekstern, intern eller kombinert kompresjon, dvs. luftinntak, der luftkompresjon ved å konvertere strømningens kinetiske energi til statisk trykk skjer henholdsvis foran luftinntaket eller i luftkanalen;
• 4) flat eller tredimensjonal, dvs. luftinntak, hvis tverrsnittsform er nær rektangulær eller rund (halvcirkelformet, elliptisk, etc.).

Fra disse dataene følger det at 33 fly brukte et frontal luftinntak (inkludert 13 uregulerte) og 52-sider (inkludert 17 uregulerte). Tre fly med rakettmotorhadde selvfølgelig ikke luftinntak. Frontal luftinntak er i 21 tilfeller plassert i skroget og i 12 naceller. Blant skrogluftinntakene, i 18 tilfeller, ligger de i skrogetes nese, og i de resterende 3 ble rygg (i YF-107A-flyet) eller under skroget (i Griffon- og F-16-flyet) brukt. Sideluftinntak er vanligvis plassert foran forkanten av vingen i flyet, over vingen eller under den, avhengig av den adopterte aerodynamiske utformingen av flyet. Det første alternativet er typisk for mid-wing, og det andre og tredje - henholdsvis i low-wing og high-wing.

De sentrale luftinntakene i skroget eller i individuelle naceller lages nesten utelukkende runde i tverrsnittsform, og bare i sjeldne tilfeller brukes en oval form (F-100, Durendal, etc.). kompressor, på grunn av hvilken de har lav vekt, lavt trykkfall og et jevnt strømningshastighetsfelt. I en cruisetur med supersonisk hastighet er sirkulære luftinntak karakterisert i tillegg av et konstant sjokkbølgesystem som tilsvarer de driftsmessige forholdene.

Ulempene med sirkulære luftinntak inkluderer en reduksjon i effektiviteten med en økning i angrepsvinkelen på grunn av en endring i sjokkbølgesystemet. Når det gjelder sentrale luftinntak, er luftkanalen lang og kompleks i form, noe som krever et betydelig volum av skroget og kompliserer plasseringen av drivstoff, utstyr osv. I tillegg utelukker et slikt luftinntak muligheten for å bruke en radarantenne med stor diameter, hvis størrelse er begrenset av dimensjonene til det sentrale legemet som ligger inne i innløpsenheten.

Ulempen med dorsal- og ventralluftinntaket er at effektiviteten deres synker ved høye angrepsvinkler (henholdsvis positive eller negative) på grunn av det faktum at luftinntaket blir skjult av skroget og vingen.

Sideluftinntakene er preget av et mye større utvalg av tverrsnittsformer. I den innledende utviklingsperioden for supersoniske fly ble det vanligvis brukt halv-elliptiske, halvcirkelformede eller kvart-sirkel luftinntak. PÅ i det siste flate laterale luftinntak av rektangulær form med avrundede hjørner brukes nesten overalt. Avvisningen av halvcirkelformede luftinntak forklares med ønsket om ikke å forvride profilen til vingrøttene og den flate formen på støttekroppen. Å plassere luftinntak på sidene av skroget tillater ikke bare å forkorte luftkanalene betydelig, men også å okkupere hele nesen på skroget med utstyr, inkludert utstyr for en radarstasjon. De flate luftinntakene fungerer veldig effektivt over hele spekteret av driftshastigheter og angrepsvinkler.

De viktigste ulempene med sideluftinntaket er skyggelegging av en av dem ved skroget under glidende manøvrer med supersonisk flyhastighet og innflytelsen av grenselaget på deres drift, som er hovedkilden til ujevnheter i hastighetsfeltet i luftinntaket og luftkanalen. Grenselaget oppstår som et resultat av viskøs friksjon av luftstrømmen på flyets strømlinjeformede overflater, og strømningshastigheten ved huden synker kraftig til null. I supersonisk strømning forårsaker sjokkbølgene som samhandler med grenselaget en lokal separasjon av strømmen fra den strømlinjeformede overflaten med en kraftig økning i tykkelsen på grenselaget 1. osv. Hvor 1. Tykkelsen på grenselaget avhenger av flyhastigheten, luftviskositetskoeffisienten og også lengden på den strømlinjeformede delen av overflaten. Det antas at tykkelsen på grenselaget er 1% av lengden på den strømlinjeformede seksjonen ved supersonisk flyhastighet og øker med avtagende hastighet.

Den ikke-ensartede hastighetsfordelingen på grunn av grenselaget øker så betydelig at for eksempel i et fly med luftinntak rett ved siden av skroget, med en flyhastighet på M \u003d 2,5, reduseres skyvet med ~ 45%, og det spesifikke drivstofforbruket øker med ~ 15%.

Figur: 2

a-side luftinntak av F-4-flyet (bevegelige front og stasjonære er synlige - med et system for fjerning av grenselaget - en del av kilen); b-lateralt luftinntak av Mirage III-flyet (en spalte for fjerning av grenselaget fra skroget og en sjokkgenerator i form av en halvkegle er synlig); in-ventralt luftinntak av F-16-flyet.

Et lignende problem eksisterer for frontale luftinntak utstyrt med kjegler eller kiler, så vel som for luftinntak med intern eller kombinert kompresjon. Overspenning i luftinntaket eller motoren forårsaket av stalling kan føre til en ulykke. For å eliminere dette uønskede og farlige fenomenet brukes enheter til å fjerne grenselaget fra overflaten av skroget (vingen) foran siden, luftinntak under eller rygg, samt åpninger for suging av grenselaget fra overflaten av kjeglen eller kilen, noe som favoriserer uavbrutt strømning. I dette tilfellet blir grenselagets luft enten avledet til en ekstern strømning eller brukt til å kjøle ned motoren. turbojet motor luftinntak generator

Dermed er problemet med driften av luftinntaket til et fly med M \u003c1.1-1.2 veldig komplisert, og derfor må inngangsenheten utformes noe annerledes enn i et subsonisk fly.

I området med lave supersoniske hastigheter er fortsatt uregulert luftinntak aktuelt, laget med skarpe inngangskanter, der en lokal tilkoblet direkte sjokkbølge oppstår.

Strømningshastigheten bak et slikt hopp synker til subsonisk, men det er fortsatt så høyt at det er nødvendig å redusere strømmen ytterligere til hastigheten som kreves for kompressoren. Dette skjer i en ekspanderende diffusor. Bruken av inngående skarpe kanter forhindrer dannelsen av et tykt grenselag i luftinntaket og den påfølgende løsningen av dette laget, noe som svekker motorens ytelse. Bak en lokal tilkoblet sjokkbølge reduseres lufthastigheten til en subsonisk verdi like skarpt som bak et uhengt buesjokk, men på grunn av lokaliteten konverteres det meste av den kinetiske energien til statisk trykk (resten blir omgjort til termisk energi). Likevel, med en økning i flyhastighet, øker hoppets intensitet og følgelig tap i prosessen med dynamisk kompresjon, som et resultat av at fremdriftssystemets trykk reduseres. Derfor brukes luftinntak av denne typen i fly med en maksimal hastighet som ikke overstiger M \u003d 1,5. Ved høyere hastigheter kan god effektivitet av dynamisk kompresjon av løpestrømmen bare oppnås i et system med skrå støtbølger, som er preget av en lavere intensitet, dvs. mindre hastighetsfall og mindre trykktap. Strømningshastigheten bak det skrå støtet er fremdeles supersonisk, og hvis det tilsvarer at Mach-tallet ikke overstiger 1,5-1,7, kan ytterligere retardasjon av strømmen oppstå i det fremre støtet. Tap i et så svakt hopp er lite, og den subsoniske hastigheten bak er allerede akseptabel for luftkanalen. Luftinntaket med to hopp fungerer effektivt opp til en flyhastighet på M \u003d 2,2. Med en ytterligere økning i innfallende strømningshastighet øker også Mach-tallet bak det skrå støtet. Hvis den overstiger 1,5-1,7, bør luftstrømmen i tillegg komprimeres i ett skrått støt til, slik at hastigheten før det lukkende fremre støtet har en akseptabel verdi. Et luftinntak med et slikt bølgesystem kalles et tre-bølgeinntak og kan brukes opp til M ~ 3.

Det nødvendige overspenningssystemet kan opprettes ved å utvide et skarpt toppelement fra luftinntaket fremover (uavhengig av kompresjonsprinsippet som brukes), eller ved å bruke et skarpt luftinntak og en passende profilert diffusor (i inntak med intern eller kombinert kompresjon)

Strukturelle elementer i luftinntaket som brukes til å skape skrå sjokkbølger kalles sjokkgeneratorer. I praksis har generatorer i form av kjegler, halvkegler, kvartkegler og kiler funnet anvendelse. På toppen av dem under supersonisk flyging dannes et festet støt med en hellingsvinkel som avhenger både av vinkelen på toppen av kroppen og av Mach-nummeret. Siden i et skrått støt endringen i strømningsparametre, som allerede nevnt ovenfor, skjer mindre brått enn i et direkte støt, er tapene også mye mindre, og dermed er det genererte statiske trykket høyere. Det statiske trykket til den reduserte strømmen er jo større, jo høyere flyhastighet og antall skrå sjokkbølger der energien konverteres.

I praksis brukes to-, tre- og til og med firespring-systemer. Det andre og påfølgende skrå hopp kan opprettes av en generator med en ødelagt generatrix eller som et resultat av refleksjon av forstyrrelsesbølger fra diffusorens indre vegger. Den første metoden for å skape overspenninger er typisk for luftinntak med ekstern kompresjon, og den andre med kombinert.

Figur: 3.

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

Figur: 4

I innvendige trykkluftinntak induseres overspenninger inne i den ikke-aksesymmetriske luftkanalen på grunn av den tilsvarende tverrsnittsprofilen til diffusoren.

Metodene for å skape sjokkbølger beskrevet ovenfor skiller seg fra hverandre på stedet for støtdannelse i forhold til innløpsplanet til luftinntaket. Deres fellestrekk er flertrinns prosess med redusert strømning, som sikrer maksimal bruk av dynamisk kompresjon, minimale tap og jevn hastighetsfordeling.

Det første supersoniske flyet med luftinntak utstyrt med skrå sjokkgeneratorer brukte eksterne kompresjonsinntak. Sammenlignet med andre er de ganske enkle å justere og lette i vekt. Generatoren er plassert i forhold til inntaket til luftinntaket, slik at det primære støtet som genereres av det berører forkanten av luftinntaket under de konstruerte flyforholdene, noe som gjør det mulig å oppnå maksimal luftinneslutning, minimale tap under kompresjon og minimal intern motstand av innløpsanordningen.

Imidlertid er de betydelige ulempene ved inngangsenheter av denne typen i sammenligning med andre den store (høyeste) ytre motstanden forbundet med en endring i strømningsretningen, samt den minste økningen i statisk trykk og et stort frontareal på grunn av det faktum at en overspenningsgenerator må plasseres inne i luftinntaket. I teorien er det mest rasjonelt å bruke inngangsenheter med intern kompresjon, som er mest effektive og har den laveste eksterne motstanden. Imidlertid er slike inngangsenheter ennå ikke funnet. praktisk anvendelse på grunn av kompleksiteten i utformingen av den profilerte luftkanalen og behovet for å jevnlig endre dens interne geometri i samsvar med de skiftende forholdene for fly- og motordrift. I dag brukes inngangsenheter med kombinert kompresjon i økende grad, som med en relativt enkel design er ganske effektive.

De presenterte eksemplene på geometri og utforming av luftinntak indikerer muligheten for en individuell tilnærming til oppgaven med å designe et luftinntak, med tanke på de skiftende driftsforholdene. Vist i fig. 1,45 og 1,46 luftinntak er fundamentalt forskjellige i form og utseende, men de har samme karakter i en viss hastighet. Forskjeller i detalj er vanligvis relatert til aksepterte teoretiske antakelser, eksperimentelle resultater og designersmak.

For eksempel hadde det britiske forsøksflyet F.D.2, som verdenshastighetsrekord (1822 km / t) ble satt i 1956, et veldig spesifikt luftinntak. Den øvre inngangskanten er skjerpet og skyvet fremover i forhold til den avrundede nedre. På den ene siden fører dette til utseendet på et festet skrått støt på den øvre kanten, som passerer i en viss avstand foran underkanten, og forhindrer at et direkte tilknyttet direkte støt oppstår i nærheten av det. På den annen side gjør det å skyve den øvre kanten fremover mulig å øke den fremre delen av luftinntaket i flyvninger i høye angrepsvinkler, når flyhastigheten er lav og den nødvendige luftstrømningshastigheten i motoren er høy.

I tillegg har enheter for ekstra lufttilførsel eller eksos, inkludert i luftinntakssystemet, blitt utbredt. Slike innretninger inkluderer inntak (start) og bypass-klaffer, som vanligvis er plassert enten nær kontrollelementet (kjegle, rampe, kil), eller langs lengden på luftkanalen og åpner eller lukker avhengig av luftstrømmen som kreves for motoren. I fig. 1.47 viser posisjonen til luftinntakselementene til F-14-flyet i forskjellige flymoduser.

Under start og flyging ved lave hastigheter, løftes de fremre og bakre delene av den bevegelige luftinntaksrampen, og start- og bypass-klaffen er åpen, noe som sikrer at den nødvendige mengden luft tilføres motoren, til tross for den lave hastigheten på innkommende strømning. Med en økning i flyhastighet og lufttrykk ved kompressorinnløpet, blir retning av luftstrømmen gjennom startklaffen reversert, og overflødig luft fra luftkanalen blir omgått i atmosfæren. Når du flyr med en transonic hastighet, viser gjennomstrømningen av klaffen å være utilstrekkelig, og for å begrense luftstrømmen inn i kompressoren, avviker bakre del av rampen nedover, som et resultat av at luftinntakets strømningsområde avtar, og dimensjonene til luftutblåsingskanalen øker. Når du flyr med høye supersoniske hastigheter, vinkles front- og bakrampene enda lenger ned for å sikre at motoren får optimal luftmengde. Gapet mellom fronten og baksiden av rampen brukes til å tømme grenselaget.

Av diskusjonen ovenfor følger det at supersoniske luftinntak med en skrå sjokkgenerator skal profileres på en slik måte at det primære sjokket berører fremkanten ved flyets hastighet. Denne hoppposisjonen gir høyeste effektivitet drift av inntaksenheten, siden luftstrømningshastigheten er maksimal, er tap under kompresjon og inngangsmotstand minimal, og motoren fungerer mest jevnt. Åpenbart eksisterer slike forhold bare for et bestemt Mach-nummer. Dette betyr at et gitt Mach-nummer tilsvarer en viss posisjon til hoppgeneratoren i forhold til forkanten av luftinntaket, og i andre driftsmodus forverres karakterene til luftinntaket. Således, i et bredt spekter av supersoniske freestream-hastigheter, kan ikke tilfredsstillende ytelse til motoren med et uregulert luftinntak sikres.

Denne ulempen er en konsekvens av avviket mellom den konstante geometrien til luftinntaket, beregnet for visse forhold flyt, optimale parametere for interne og eksterne strømmer under ikke-designforhold. Denne ulempen kan elimineres delvis eller fullstendig ved å endre geometrien til luftinntaket (innløp, kritiske og / eller utløpsdeler) i samsvar med skiftende hastighet og høyde. Dette gjøres vanligvis ved jevn automatisk bevegelse av reguleringselementet, som sikrer den nødvendige luftstrømningshastigheten ved lav ytre motstand i et bredt spekter av flyhastigheter, som samsvarer med innløpskapasiteten til kompressorkapasiteten og samsvarer med hoppsystemet i luftinntakskonfigurasjonen. Dette utelukker også muligheten for et ikke-tilkoblet direkte baugsjokk - hovedårsaken til den utilfredsstillende driften av luftinntaket og luftkanalen som helhet.

Avslutningsvis bør det bemerkes at plasseringen av motorer og luftinntak på et fly, samt valg av type inngangsenhet, er gjenstand for omfattende studier som ikke bare tar hensyn til kravene for å sikre beste forhold fremdriftssystemet, men også egenskapene til flyet som helhet.

Med det enorme utseendet til jetflymotorer på 40-tallet begynte luftinntak å spille en viktig rolle i utformingen av fly.

De kan sammenlignes med menneskelige lunger. Akkurat som oksygen i lungene tjener til å støtte all levende materie i menneskekroppen, slik tjener luften fra luftinntaket til å støtte "hjertet" til flyet - dets kraftverk (motorer).

Jetmotorer går på drivstoff (i dag er det for det meste flytende gass). For at forbrenningen av gassen skal skje, må den oksyderes (selv om ordet "fordampe" er mer egnet her). Oksidasjonsmidlet er i dette tilfellet oksygen, hvis mengde i luften er 23%. Det viser seg at bare en fjerdedel av luften er egnet for motoren, men hvor går resten av luften? De resterende 77% av luften brukes til å avkjøle forbrenningskammeret, samt dysen, hvorfra varme forbrenningsprodukter frigjøres i atmosfæren. Eksperter kaller dette luft sekundær eller ventilasjon. Det hjelper til med å beskytte veggene i kammeret og turbinen mot skader: sprekker, forkulling og i ekstreme tilfeller smelting.

Luftinntaket, deretter en spesiell kompressor som tjener til å komprimere luften, så vel som forbrenningskammeret er enhetlig system i enhver moderne jetmotor. De samhandler som følger: først kommer luft inn i luftinntaket, der den komprimeres og varmes opp til en temperatur på 100 til 200 єС (denne temperaturen sørger for tilstrekkelig drivstofffordampning og dens nesten fullstendige forbrenning), deretter kommer luften inn i kompressoren, hvor den går gjennom et annet trinn med kompresjon og oppvarming , og til slutt, i sin ferdige form, dukker den opp i forbrenningskammeret sammen med gassen, der en kraftig elektrisk gnist antenner en blanding av oksygen og gass. Hastigheten med hvilken luft kommer inn i forbrenningskammeret er 120 - 170 m / s. Denne strømmen er 3 til 5 ganger sterkere enn et vindkast i den kraftigste orkanen som er i stand til å ødelegge bygninger.

I luftstrålemotorer fra moderne supersoniske fly (fra 1400 km / t og mer) har kompressoren mistet sin relevans, siden luftinntaket i høy hastighet ganske effektivt varmer opp og komprimerer luften.

Moderne luftinntak består av tre lag: to metallag og, mellom dem, et glassfiberfyll. Mest sannsynlig falt valget av flydesignere på et slikt design av følgende grunner: For det første gir bruken av bikakekjerne større strukturell styrke, selv om det ved første øyekast kan virke som om dette ikke er tilfelle; for det andre er bikakekjernen en god lyd- og varmeisolator. Det er installert en vifte i fordypningen i forgrunnen, som fordeler luftstrømmen jevnt.

Luftinntak varierer i størrelse, form og plassering på kroppen. Det er ingen eksakte data om dimensjonene, men vi kan si at i gjennomsnitt luftinntaket til moderne fly når minst 1 meter i diameter, men det er mange unntak, dette gjelder lette militære fly med små dimensjoner. På store transport- og passasjerfly er deres diameter mer enn to meter.

Tradisjonelt har fly runde og firkantede (eller rektangulære) luftinntak, men det er unntak i form av ovaler og buer.

Hvis formen på luftinntaket velges for hvert luftfartøy alene på grunnlag av flyets ytelsesegenskaper, må plasseringen baseres på strenge flydesignregler.

Det er tre typer luftinntak i henhold til deres plassering på flyet: frontal, side og underwing (eller ventral). Det er sant at det i dag bare er to arter igjen. Frontal luftinntak har blitt en del av historien (F-86 "Saber", Su-17 eller MiG-21).

Flydesignerne betraktet den største fordelen med frontinntak som en jevn luftstrøm, siden de, i motsetning til alle andre typer luftinntak, er de første som møter luftstrømmen. I andre tilfeller er enten nesen på skroget eller vingene den første som møter luftstrømmen.

Den vanligste typen luftinntak i moderne luftfart er sideinntak. Årsaken ligger i at den viktigste delen av ethvert moderne kampfly har blitt radarutstyr. Det ligger i nesen på flykroppen, og da det var frontale luftinntak på flyet for rekognoseringsutstyr, var det praktisk talt ikke noe rom igjen.

Den siste, mindre vanlige typen luftinntak er underving (ventral). Selve navnet forteller om plasseringen deres. De er ikke verre enn sidene og kan også installeres på tomotors- og firemotorsfly, men eksperter innen flykonstruksjon noterer seg en alvorlig ulempe. Underwing luftinntak er ineffektive i store negative angrepsvinkler, det vil si når flyet ikke er i horisontal flyging, men gjør manøvrer med en kraftig stigning eller stall.

Det er også verdt å merke seg at luftinntak ikke alltid er et statisk hull som luft hele tiden kommer inn i, uavhengig av om situasjonen krever det eller ikke. På mange moderne fly (ja, på nesten alle), som Su-33, Su-35, MiG-29 fighters, T-4 bombefly og andre, er justerbare (automatisk) luftinntak installert, som lar deg kontrollere kraften i luftstrømmen og tilpasse seg luftinntak mot retning. Hvis den automatiske kontrollen av luftinntaket mislykkes, tilbys manuell kontroll.

Litteratur

• 1. Luftfartsutstyr / red. Yu. P. Dobrolenskiy. - M.: Militært forlag, 1989. - 248 s. - ISBN 5-203-00138-3
• 2. LL Selyakov "EN TYK VEI TIL ALT.. Notater fra en flydesigner."
• 3.S.M. Eger, V.F. Mishin, N.K. Liseytsev. Flydesign. (Moskva: Maskinteknikk, 1983)
• 4.S.M. Jaeger, I.A. Shatalov "Grunnleggende om luftfartsteknologi".