Експериментальні дослідження модельних екранно-вихлопних пристроїв газотурбінних двигунів з газовими ежекторами

Abstract

Обґрунтовано науково-технічну проблему розробки екранно-вихлопних пристроїв, як один із найбільш ефективних і розповсюджених засобів захисту літаків, вертольотів та інших повітряних об’єктів від ураження ракетами з інфрачервоними головками самонаведення та переносних зенітних ракетних комплексів. Теоретичне дослідження руху дозвукового потоку газу в ежекторі, який є основним елементом в екранно-вихлопному пристрої, є надскладну задачею, яку на даний час з достатньою точністю не вирішено. Для визначення особливостей течії газу в дійсних умовах проведено комплекс експериментальних досліджень осьових дозвукових газових ежекторів різних форм з поворотом потоку від 0 до 90°. Візуалізація руху потоку в камері змішування виконувалась через використання сажо-масляної суміші та волосяними наліпками. Комплекс експериментів передбачав дослідження газових ежекторів із соплами активного газу, що розділені на декілька струменів, газових ежекторів із соплами активного газу, що мали перехід циліндричної частини в плоску, газового ежектора із пелюстковим соплом активного газу, газового ежектора із комбінованим соплом активного газу та подачею пасивного газу в середину камери змішування. Виявлено, що поворот потоку призводить до появи додаткових втрат енергії, а, відповідно, до зменшення потужності силової турбіни. З метою зменшення втрат енергії та забезпечення рівномірного поля швидкостей доцільно застосовувати профільовані або непрофільовані (пластини) напрямні лопатки

The article addresses scientific issues of design of exhaust screens as the most common and reliable method of protecting aircraft from guided infrared homing head missiles and surface-to-air missile systems. Theoretical research of sub-sonic gas flow moving speed inside injector meets an issue called “Navier–Stokes existence and smoothness problem”. The numerical solution of the Navier–Stokes equations for turbulent flow is extremely difficult, and due to the significantly different mixing-length scales that are involved in turbulent flow, the stable solution of this requires such a fine mesh resolution that the computational time becomes significantly infeasible for calculation or direct numerical simulation. A number of experimental tests were conducted for studying actual gas flow parameters in sub-sonic gas ejector of different shape with flow rotation angle in between 0 and 90°. Visualization of flow current in the ejector chamber was performed with colored oil and hair markings inside the wind tunnel. The array of experiments was conducted for different types of jet engines, all of which achieve forward thrust from the principle of jet propulsion: turbojet, turbofan, turboprop, and ramjet. Using non-axial flow turbines result in a drop of thrust power

Обосновано научно-техническую проблему разработки экранно-вихлопных устройств, как один из найболее эффективных способов защиты самолетов, вертолутов и других воздушных объєктов от пораження ракетами с инфракрасными головками самонаведения и переностных зенитных ракетных комплексов. Теоретическое исследование движения дозвукового потока газа в эжекторе, который есть основным элементом в экранно-выхлопном устройствеї, - сложная задача, которую в данное время с достаточной точностью не решена. Для выявления особенностей течения газа в реальных условиях проведено комплекс экспериментальных исследований осевых дозвуковых газовых эжекторов разных форм с поворотом потока от 0 до 90°. Визуализация движения потока в камере смешения выполнялась с помощью саже-масляной смеси и волосяными наклейками. Комплекс экспериментов предусматривал исследование газовых эжекторов с соплами активного газа, что разделяли поток на несколько струй, газовых эжекторов из соплами активного газа, что имели переход цилиндрической части в плоскость, газового эжектора из лепестковым соплом активного газа, газового эжектора из комбинированным соплом активного газа и подачей пасивного газа в середину камери смешения. Виявлено, что поворот потока приводит к появлению дополнительных потерь энергии и к уменшению мощности силовой турбини. С целью уменшения потерь энергии и обеспечения равномерного поля скоростей целесообразно применять направляющие лопатки