Сверхзвуковые входные устройства

    При скорости полета самолета, превышающей скорость звука, перед ДВУ образуется прямой скачок уплотнения. Торможениепотока на нем сопровождается дополнительными потерями полного давления и ростом внешнего сопротивления входного устройства.

    Начиная с чисел М_П = 1,5 – 1,6, когда снижение коэффициента σ_вх и рост С_х.вх становятся особенно заметными, на самолетах устанавливаются сверхзвуковые входные устройства (СВУ). Их характерными особенностями являются заостренные входные кромки воздухозаборников и специальная организация торможения потока.

    В СВУ торможение набегающего потока осуществляется в системе скачков уплотнения, состоящей из одного или нескольких последовательно расположенных косых скачков и замыкающего прямого скачка. При этом набегающий поток тормозится более плавно и потери полного давления в системе скачков будут меньшими, чем при одном прямом скачке.

    Система скачков уплотнения формируется с помощью специально профилированной поверхности, называемой поверхностью сжатия. Она выполняется в виде ступенчатого конуса (центрального тела) или клина. При обтекании поверхности сжатия сверхзвуковым потоком у ее изломов образуются скачки уплотнения. В зависимости от расположения косых скачков относительно плоскости входа различают СВУ внешнего, смешанного и внутреннего сжатия.

Рис. 13. Схемы сверхзвуковых входных устройств

а – СВУ внешнего сжатия; б – СВУ смешанного сжатия;

в - СВУ внутреннего сжатия

    В СВУ внешнего сжатия все косые скачки уплотнения расположены перед плоскостью входа во внешнем потоке. В СВУ смешанного сжатия часть косых скачков расположена перед плоскостью входа, а другая часть – за плоскостью входа во внутреннем канале. В СВУ внутреннего сжатия все скачки уплотнения расположены внутри канала.

    СВУ внутреннего сжатия представляет собой канал, по форме напоминающий сопло Лаваля (так называемое «обращенное сопло Лаваля»). В сужающейся сверхзвуковой части канала поток тормозится до скорости, равной скорости звука в горле канала. Торможение продолжается в расширяющейся дозвуковой части канала. СВУ такого типа имеет простую конструкцию, малое внешнее сопротивление и хорошие характеристики на расчетном режиме работы. Однако при отклонении от расчетного режима и при выводе СВУ на этот режим (при «запуске» СВУ) необходимо регулирование площади горла, что требует усложнения конструкции СВУ. В СВУ смешанного сжатия воздух сжимается как до, так и после входа, при этом внутренний канал работает как СВУ внутреннего сжатия. СВУ смешанного и внутреннего сжатия проходят стадию опытной доводки.

В настоящее время нашли практическое применение только СВУ внешнего сжатия. СВУ этого типа имеют малое лобовое сопротивление, хорошо работают на нерасчетных режимах, просты в регулировании, надежны в эксплуатации. Отличительной особенностью СВУ внешнего сжатия является то, что как только пропадает возмущающее воздействие, течение воздуха вновь становится расчетным. Свойство СВУ автоматически возвращаться к расчетному течению называется автозапуском.