Реактивное сопло

выходной канал реактивного двигателя, в котором происходит преобразование потенциальной энергии газа в его кинетическую энергию. Путём регулирования минимальной площади Р. С. F*, достигается высокоэффективная работа расположенных перед ним элементов двигателя (газогенератора, форсажной камеры и др.). Течение в Р. С. Должно происходить с минимальными потерями для получения максимальной тяги двигателя. Для достижения высоких лётных характеристик летательного на всех режимах полёта требуется точное согласование внутреннего контура Р. С. С внешними обводами силовой установки. Поэтому необходимо осуществлять не только указанное регулирование F*, но и регулирование площади Fc выходного сечения Р. С.С помощью Р. С. В ряде случаев управляют значением и направлением вектора тяги (см.

Управление вектором тяги), реверсируют тягу (см. Реверсивное устройство) и уменьшают шум выходящей из Р. С. Газовой струи. Конструкция Р. С. Должна быть работоспособной при высокой температуре, обеспечивать герметичность и иметь малую массу.Р. С. Могут быть разделены на два типа. Суживающиеся, в некоторых площадь поперечного сечения по длине уменьшается, и суживающиеся — расширяющиеся (типа Лаваля сопла), в которых площадь поперечного сечения по длине сначала уменьшается, а затем увеличивается. Их также различают по форме проходных сечений. Круглые, кольцевые, прямоугольные («плоские») и др. Выбор формы сопла определяется многими факторами, главными из которых являются. Рациональная (с наименьшим внешним сопротивлением) компоновка на летательных аппаратах, возможность управления вектором тяги, снижение уровней инфракрасного излучения, шума и т.

П. Контуры Р. С. Для уменьшения гидравлических потерь стремятся выполнить плавными. В этом случае потери обусловлены в основном трением, и в первом приближении течение газа в Р. С. Можно рассматривать изоэнтропическим и одномерным. В Р. С. С большими углами суживающейся и расширяющейся частей, при наличии угловых точек в его контуре, а также в Р. С. Неосесимметричной формы течение нельзя считать одномерным. В этом случае возникают также газодинамические потери (например, в скачках уплотнения), определение которых возможно лишь в результате двух- и трёхмерных расчётов течения в Р. С.Истечение из суживающегося—расширяющегося сопла при больших степенях понижения давления(()с* ((()с* = pо*/pн,где pо* — полное давление газа перед соплом, pн — давление в окружающей среде) происходит таким образом, что в выходном сечении Р.

С. Давление pс не связано с давлением в окружающей среде и зависит только от pо*, площади выходного сечения Fc и формы сопла. Различают три режима истечения. Расчётный — при pс = pн. Перерасширение газа в сопле — при pс < pн. Недорасширение — при pс > pн. Так как величина (.)с* с увеличением скорости (Маха числа полета М(()) растёт от 2—3 при М(() = 0 до 20—25 при М(() = 3, то очевидно, что нерегулируемые Р. С. (Fc/F* = const) лишь при одном значении ())с* работают на расчётном режиме. На всех остальных режимах имеются потери тяги, связанные с нерасчётностью истечения.В большинстве случаев стенки регулируемых Р. С. Двигателя выполняются из набора створок, которые имеют прямолинейные образующие — сужающаяся и расширяющаяся части представляют собой усечённые конусы, плавно соединяющиеся в окрестности минимального сечения сопла.

В связи с этим, кроме указанных гидравлических и газодинамических потерь тяги, а также потерь из-за нерасчётности истечения возникают потери на непараллельность потока в выходном сечении сопла (потери на рассеивание потока) и потери, связанные с негерметичностью стенок и соединений в конструкции сопла (потери на утечки газа). В лучших образцах регулируемых Р. С. Потери на утечки не превышают 0,5%.Уровни потерь тяги в Р. С. На различных режимах работы двигателя описываются рядом коэффициентов, важнейшими из которых являются коэффициент тяги сопла Р. С. И коэффициент эффективной тяги сопла.Pид = mcvид — идеальная тяга сопла. Vид — идеальная скорость истечения, соответствующая изоэнтропическому расширению газа от давления pо* до давления pн.

Mc — масса газа, проходящего через сопло в 1 c, xс — сила внешнего сопротивления сопла (кормовой части силовой установки);(P) = Pс/Pид. Значения (Pс) для лучших регулируемых сопел равны 0,97—0,98.Наиболее распространёнными схемами регулируемых Р. С. Являются суживающиеся — расширяющиеся с непрерывным контуром и разрывом контура. Прорабатываются конструкции сопел с центр, телом и плоские. Регулирование площади минимального сечения сопла в схеме сопла с центральным телом возможно либо путём осевого перемещения центр, тела, либо путём прикрытия обечайки, для чего конструкция её должна быть створчатой. В плоском Р. С. Наиболее просто реализовать отклонение вектора тяги с помощью верхней створки, которая может быть одновременно дефлектором или закрылком крыла, что способствует повышению аэродинамического качества.

Масса конструкции сверхзвукового Р. С. С непрерывным контуром составляет примерно 10% массы двигателя..