ODWRACACZE CIĄGU

Odwracaczem ciągu nazywa się urządzenie przeznaczone do zmiany kierunku wypływu spalin, w skutek czego powstaje ciąg ujemny, wektor którego jest skierowany przeciwnie do ruchu samolotu, co powoduje hamowanie tego ruchu podczas dobiegu.

Rodzaje :

- odwracacz kierownicowy

- odwracacz klapowy

- odwracacz silnika

Odwracacz jest montowany w układzie wylotowym silnika. W silnikach dwuprzepływowych o dużym podziale natężeń przepływu 60-70% ciągu wytwarza kanał zewnętrzny, w związku z czym odwracacz ciągu montuje się zwykle w jego układzie wylotowym.

Ciąg uzyskiwany po włączeniu odwracacza :

K_Od = m^'_Od*C_Od*cosβ - (m^' - m_Od)* C₅ + m*V_H

Zakładając że : (p₅ = p_H) otrzymamy : K = m*C₅ - m*V_H

Ze stosunku obu tych wielkości powstaje współczynnik rewersu ciągu :

K_OdR = K_Od / K wprowadzając wsp. strat ϕ_Od jako stosunek prędkości C_Od i C₅

ϕ_Od = C_Od / C₅ i przy założeniu że m^' = m otrzymamy :

K_OdR = (m^'_Od / m^')*[(1+ϕ_Od*cosβ) / (1 - V_H/C₅)] - 1

Z czego wynika że wsp. rewersu zależy od odwróconej masy strumienia m^'_Od/m^' = 0,8 - 1,0; kąta odchylenia strumienia β = 120 - 150° i strat prędkości wypływu w odwracaczu ϕ_Od = 0,9 - 0,95. Wartości te zapewniają K_OdR = 0,4 - 0,6. co powoduje skrócenie dobiegu nawet 5 krotnie w porównaniu ze zwykłymi hamulcami. Natomiast zwiększenie K_OdR powyżej 0,6 nie powoduje istotnego dalszego skracania drogi dobiegu.

Sposób używania odwracacza polega na krótkich jego włączeniach na przeciąg 1 - 3 sekund.

W turbinowych silnikach śmigłowcowych nie stosuje się odwracaczy ciągu, a ujemny ciąg podczas dobiegu samolotu uzyskuje się za pomocą przestawienia łopat śmigła na ujemne kąty natarcia.

TŁUMIENIE CHAŁASU

Problemem współczesnego lotnictwa jest zmniejszenie hałasu podczas np. startu samolotów.

Podstawowymi sposobami walki z hałasem jest :

- zmniejszenie prędkości wypływu strumienia wylotowego, w szczególności dzięki wprowadzeniu silników dwuprzepływowych

- stosowanie dysz wylotowych wyposażonych w tłumiki hałasu , których zasada działania polega na podziale strumienia wylotowego na szereg mniejszych strug

- stosowanie specjalnych dźwiękochłonnych pokryć w strefach rozmieszczania wentylatorów, sprężarek, turbin i kanałów wlotowych dla powietrza i wlotowych dla spalin

- stosowanie specjalnej regulacji silnika ( dobór kątów ustawienia łopatek wentylatorów i pola powierzchni przekroju wylotowego dyszy)

DOPALACZE

Stosowane są ponieważ w poszczególnych fazach lotu może zwiększyć się zapotrzebowanie na ciąg. Dopalanie jest podstawowym zakresem pracy silników samolotów myśliwskich i myśliwsko-bombowych wykorzystywanym do krótkotrwałego podwyższenia ciągu w celu :

- skrócenia długości startu

- zwiększenia prędkości wznoszenia

- osiągania maksymalnych prędkości w locie poziomym z przekroczeniem prędkości dźwięku włącznie

Schemat i zasada działania dopalania

Dopalacz składa się z komory umieszczonej za turbiną silnika, w której następuje spalenie dodatkowej masy doprowadzanego paliwa C_d. Jest ono możliwe dlatego, że spaliny opuszczające kanał przepływowy turbiny zawierają pokaźną masę powietrza, które nie wzięło udziału w spaleniu realizowanym w komorze spalania w ilości :

- (α-1) l_t na każdy 1kg paliwa w komorze spalania

- 1-τ l_t na każdy 1kg powietrza w komorze spalania

W rezultacie dopalania rośnie silnie temperatura spalin oraz prędkość wypływu która oprócz zwiększonego natężenia przepływu spalin jest głównym czynnikiem wzrostu ciągu silnika. W warunkach statycznych przy T_d<= 1900-2100 K, uzyskuje się prędkości wypływu C_5d>= 800- 1000 m/s, co umożliwia zwiększenie ciągu w tych warunkach o 40-50% w porównaniu z ciągiem silnika bazowego (bez dopalacza). Dopalacz włączony jest tylkoo przy maksymalnej prędkości obrotowej wirników silnika (n=n_max), a równocześnie parametry w kanale przepływowym silnika bazowego ( w szczególności T₄, p₄ oraz m') nie ulegają zmianie dzięki zwiększeniu pola przekroju minimalnego dyszy wylotowej do awrtości A_kr.

Dopalanie powoduje silny wzrost pracy użytecznej obiegu silnika z równoczesnym pogorszeniem jego ekonomiczności.

Z analiz obiegu silnika bazowego oraz obiegu silnika bazowego z dopalaczem wynika:

- wzrost energii kinetycznej strumienia wylotowego podczas dopalania ( C²_5d/2 > C²₅/2)

- wzrost strat entalpii wskutek wyższej temperatury spalin wylotowych (h_5d > h₅)

Przybliżone efekty ilościowe dopalania w warunkach statycznych na ziemi (V_H=0, H=0) przy założeniu :

-m'_d ≅ m+C_s+C_d ≅ m'

-p_5d ≅ p₅ = p_H = p_o

oraz : -ϕ_Dd ≅ ϕ_D

otrzymujemy :

Porównując natężenie przepływu spalin oraz pola przekrojów minimalnych dysz podczas pracy z włączonym dopalaniem i bez niego można otrzymać wzór :

Z wzoru na K_o wynika, że podstawowym parametrem określającym możliwości silnika bazowego wyposażonego w dopalacz w warunkach statycznych na ziemi jest pierwiastek kwadratowy ze stosunku temp. spiętrzenia
. Łatwo możemy wykazać, że efektywność dopalania rośnie ze wzrostem prędkości lotu i maleje z jego wysokością. Przyjmując, że silnik ma dysze zbieżną otrzymujemy :

Podstawową zaletą dopalania jest duży przyrost ciągu przy nienaruszaniu warunków współpracy zespołu turbina-sprężarka w silniku. Dzięki temu możliwe jest zastosowanie dopalacza do każdego produkowanego turbinowego silnika odrzutowego jednoprzepływowego oraz dwuprzepływowego z mieszalnikiem.

---