RU2672825C2 - Сверхзвуковой воздухозаборник (варианты) - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к области авиации, в частности к конструкциям воздухозаборников реактивных двигателей. Сверхзвуковой воздухозаборник включает внутренний канал, образованный поверхностью сжатия и противолежащей ей обечайкой, которая при сверхзвуковом течении на входе формирует скачок, падающий на поверхность сжатия в положении, зависящем от скорости потока, при этом на поверхности сжатия, которая выполняется с продольными щелями слива пограничного слоя или перепуска воздуха, расположенными параллельно с некоторым шагом в поперечном потоку ряду, щели могут быть выполнены либо с их фиксированной шириной, либо с регулируемой шириной, что обеспечивается с помощью подвижных удлиненных в направлении потока элементов. Обеспечивается возможность дополнительного перепуска части сжимаемого потока воздуха с целью облегчения запуска воздухозаборника или расширения диапазона его рабочих режимов без срыва втекания во внутренний канал воздухозаборника при его дросселировании. 2 н.п. ф-лы, 7 ил.

Description

Изобретение относится к воздухозаборникам воздушно-реактивных двигателей или комбинированных ракетно-прямоточных двигателей сверхзвуковых летательных аппаратов различного назначения. Может быть использовано для воздухозаборников с входным участком канала, включающим поверхность сжатия с устройством слива пограничного слоя и противолежащую ей обечайку, которая при сверхзвуковом течении на входе формирует скачок, падающий на поверхность сжатия в положении, зависящим от скорости потока.

Особенности обтекания входного участка воздухозаборников при больших сверхзвуковых скоростях, связанные с отрывом пограничного слоя на поверхности сжатия при воздействии на него скачков уплотнения от обечайки, являются существенным фактором, определяющим эффективность этих воздухозаборников. Протяженность отрывов пограничного слоя может быть значительной, когда начало отрыва располагается перед входом во внутренний канал, что может приводить, в частности, к уменьшению коэффициента расхода по сравнению с максимально возможным или к срыву сверхзвукового втекания во внутренний канал воздухозаборника. Характерными режимами течения в воздухозаборниках при больших сверхзвуковых скоростях являются течения торможения с псевдоскачком во внутреннем канале за горлом. В режиме дросселирования канала воздухозаборника, начало псевдоскачка перемещается вверх по потоку и при наличии отрывов пограничного слоя во входном участке, начало псевдоскачка смещается в положение перед входом во внутренний канал и при этом возможен срыв режима со сверхзвуковым втеканием.

Известны сверхзвуковые плоские воздухозаборники, у которых устранение отрывного воздействия скачка уплотнения от обечайки на течение во входном участке осуществляется с помощью поперечной щели, располагаемой в месте падения скачка на поверхность сжатия (/1/, с. 145-151). Эта щель предназначена для «захватывания» скачка уплотнения, падающего от обечайки, слива пограничного слоя, наросшего на поверхности сжатия, через щель осуществляется и перепуск части сжимаемого потока воздуха при запуске воздухозаборника. Дополнительно может быть устроен отсос пограничного слоя, развивающегося на поверхности сжатия, с помощью перфорации (/2/, с. 72-73). Известен плоский воздухозаборник (/2/, с. 90-91), у которого наряду с поперечной щелью и перфорационным отсосом пограничного слоя на поверхности сжатия выполнены узкие щели вдоль боковых стенок для слива пограничного слоя и перепуска воздуха на режимах запуска.

Аналогичное устройство входного участка для устранения отрывного воздействия скачка уплотнения - с помощью перфорационного слива пограничного слоя с поверхности сжатия и через поперечную щель в области горла, использовано для модели гиперзвукового воздухозаборника /3/, испытанной в аэродинамических трубах.

Недостатком указанных устройств является фиксированное положение поперечных щелей для слива пограничного слоя по длине входного участка канала. При изменении скорости сверхзвукового потока на входе во внутренний канал воздухозаборника изменяется и положение места падения скачка уплотнения от обечайки на поверхность сжатия, оно смещается относительно поперечной щели для слива пограничного слоя. Для воздухозаборников, многорежимных по скорости полета, это может приводить к существенному ухудшению течения во входном участке, и соответственно, к ухудшению характеристик воздухозаборника.

Недостатком рассмотренных выше устройств, предназначенных для компенсации отрывного воздействия скачка уплотнения от обечайки на пограничный слой, развивающийся на поверхности сжатия, является также то, что они не предусматривают использование регулируемых элементов.

Известным для сверхзвуковых плоских воздухозаборников является регулирование геометрии входного участка канала и его горла с помощью панелей, являющихся подвижными элементами поверхности сжатия (/1/, с. 72-73, рис. 3.11, «б», «в», «г»). Перемещение и/или поворот этих панелей осуществляется таким образом, что вблизи горла или непосредственно перед ним образуется поперечная щель для слива пограничного слоя и «захватывания» скачка уплотнения, падающего от обечайки, через щель осуществляется и перепуск части сжимаемого потока воздуха.

Известен сверхзвуковой трехмерный воздухозаборник /4/ (прототип) с поверхностями сжатия поперечно V-образной формы и с последовательно расположенными подвижными панелями, установленными с возможностью их поворота в продольных плоскостях. При повороте панелей образуются как продольные щели с регулируемым поперечным размером вдоль ребер двугранных углов по центральному стыку панелей друг с другом и по их стыкам с боковыми стенками, так и поперечных щелей по стыкам передних и задних панелей друг с другом. Щели предназначены, прежде всего, для слива пограничного слоя, нарастающего вдоль поверхностей сжатия и в двугранных углах вдоль продольных стыков канала, что компенсирует отрывное воздействие скачка уплотнения от обечайки на пограничный слой. Через щели можно перепускать часть сжимаемого потока воздуха таким образом, чтобы при некоторых значениях расхода перепускаемого воздуха и увеличении площади горла были обеспечены условия для запуска воздухозаборника. Указанные подвижные панели могут быть использованы также для регулирования площади сечения горла и расхода сливаемого или перепускаемого воздуха на рабочих режимах течения в запущенном воздухозаборнике, например, в зависимости от скорости полета соответственно изменению расхода воздуха, захватываемого воздухозаборником.

Недостатком рассмотренных выше регулируемых устройств для улучшения течения во входном участке воздухозаборников является то, что фиксированное положение поперечных щелей для слива пограничного слоя по длине входного участка канала, не обеспечивает компенсацию отрывного воздействия скачка уплотнения от обечайки на пограничный слой с изменением скорости потока на входе во внутренний канал воздухозаборников, многорежимных по скорости полета.

Задачей настоящего изобретения является улучшение сверхзвукового обтекания во входном участке воздухозаборника, связанного с отрывом пограничного слоя на поверхности сжатия при воздействии на него скачков уплотнения от обечайки, и управление этим течением с учетом изменения скорости потока на входе с целью повышения эффективности воздухозаборника как на летных режимах работы, так и на режимах запуска.

Задача решается тем, что предложено конструктивное решение для улучшения структуры течения во входном участке воздухозаборника, которое имеет отличительные признаки от известных решений и обеспечивает возможность управления этим течением.

Согласно изобретению поверхность сжатия в канале воздухозаборника, по крайней мере, в области падения на нее скачка уплотнения, выполняется с продольными удлиненными щелями слива пограничного слоя, расположенными параллельно в поперечном потоку ряду. Длина щелей должна быть согласована с рабочим диапазоном положения падения скачка уплотнения на поверхность сжатия. Суммарная площадь щелей, определяемая их шириной и количеством с некоторым шагом расположения, должна обеспечивать, по крайней мере, либо полный слив пограничного слоя, необходимый для предотвращения его отрыва, либо частичный слив пограничного слоя, достаточный для уменьшения области отрыва до размеров, при которых нет его влияния на течение на входе во внутренний канал в диапазоне рабочих режимов воздухозаборника. Суммарная площадь щелей может быть большей той, которая необходима для полного слива пограничного слоя, и в этом случае будет обеспечен также дополнительный перепуск воздуха.

Щели могут быть выполнены с фиксированной шириной, обеспечивающей либо слив пограничного слоя, либо слив пограничного слоя и дополнительный перепуск воздуха, что позволяет улучшить структуру течения во входном участке преимущественно на некотором «крейсерском» рабочем режиме воздухозаборника.

Щели могут быть выполнены с регулируемой шириной, что обеспечивается с использованием подвижных, удлиненных в направлении потока элементов. В этом случае улучшение структуры течения во входном участке возможно в зависимости от изменения параметров потока на входе во внутренний канал с регулированием ширины щелей для обеспечения, как слива пограничного слоя, так и дополнительного перепуска воздуха.

Согласно изобретению, возможны следующие варианты устройства сверхзвукового воздухозаборника, содержащего входной участок внутреннего канала с поверхностью сжатия, выполненной со щелями слива пограничного слоя, а также с расположенной над поверхностью сжатия обечайкой, ограничивающей захватываемый воздухозаборником поток и формирующей скачок уплотнения, падающий на поверхность сжатия в положении, зависящем от скорости входного потока.

Вариант 1

Согласно изобретению поверхность сжатия выполнена с продольными щелями слива пограничного слоя, протяженными в направлении потока, по крайней мере, соответственно области падения на поверхность сжатия скачка уплотнения, имеющими фиксированную ширину и расположенными параллельно с некоторым шагом в поперечном потоку ряду.

Вариант 2

Согласно изобретению поверхность сжатия выполнена с регулируемыми продольными щелями слива пограничного слоя, протяженными в направлении потока, по крайней мере, соответственно области падения на поверхность сжатия скачка уплотнения, расположенными параллельно с некоторым шагом в поперечном потоку ряду и перекрываемыми частично или полностью подвижными продольными объемными элементами, установленными с возможностью их согласованного поступательно-возвратного перемещения по направлению, поперечному к поверхности сжатия. Изменение ширины или перекрытия щелей в поперечном сечении при перемещении продольных элементов обеспечивается их формой в этом сечении, которая должна быть удобообтекаемой по отношению к потоку, проходящему через щели. Выполнение продольных элементов с удобообтекаемыми носовой и концевой частями обеспечивает при перемещении элементов образование вдоль их передних или задних кромок дополнительных поперечных щелей, ширина которых изменяется соответственно перемещению элементов.

Вариант 3

Согласно изобретению поверхность сжатия выполнена с регулируемыми продольными щелями слива пограничного слоя, протяженными в направлении потока, по крайней мере, соответственно области падения на поверхность сжатия скачка уплотнения, и образованными подвижными элементами в виде панелей, которые расположены параллельно в поперечном потоку ряду и установлены с возможностью их согласованного поворота, каждая вокруг своей продольной оси. Выполнение панелей с удобообтекаемыми носовой и концевой частями обеспечивает при повороте панелей образование вдоль их передних и задних кромок дополнительных поперечных щелей, изменяющихся соответственно углу поворота подвижных элементов.

Предлагаемое устройство воздухозаборника обладает следующими преимуществами.

Выполнение поверхности сжатия воздухозаборника с рядом параллельно расположенных и удлиненных в направлении щелей для слива пограничного слоя способствует компенсации воздействия скачка уплотнения от обечайки на пограничный слой, развивающийся на поверхности сжатия, с учетом изменения сверхзвуковой скорости потока на входе, его отрыв может быть или полностью устранен, или существенно уменьшен. Щели слива, протяженные по потоку, обеспечивают заявленный положительный эффект - улучшение течения на входе во внутренний канал воздухозаборника и возможность управления этим течением в зависимости от изменения скорости сверхзвукового потока на входе и изменения места падения скачка уплотнения от обечайки на поверхность сжатия.

Увеличение ширины регулируемых щелей слива (по Варианту 2 и 3) сверх величины, необходимой для компенсации отрывного воздействия скачка уплотнения от обечайки на некотором рабочем режиме воздухозаборника, может быть использовано для перепуска части сжимаемого потока воздуха с целью облегчения запуска воздухозаборника или расширения диапазона его рабочих режимов без срыва втекания во внутренний канал воздухозаборника при его дросселировании.

Выполнение подвижных элементов по Варианту 2 с их выдвижением в положение над поверхностью сжатия, при котором одновременно происходит как изменение ширины щелей между ними, так и уменьшение площади поперечного сечения горловины канала соответственно поперечной площади выдвинутой части элементов, обеспечивает дополнительную возможность регулирования режимов с улучшением течения во входном участке воздухозаборников в зависимости от изменения скорости сверхзвукового потока на входе во внутренний канал воздухозаборника.

Сочетание изменения перепуска воздуха через продольные щели с уменьшением площади поперечного сечения горла (Вариант 2) позволяет уменьшить амплитуду перемещения подвижных элементов на режимах запуска, то есть облегчает регулирование воздухозаборником на этих режимах.

Продольные щели для слива пограничного слоя и перепуска воздуха могут вносить возмущения в сжимаемый поток, меньшие по сравнению с перфорационными отверстиями или поперечными к потоку щелями. Слив пограничного слоя через продольные щели может быть более эффективен, чем отсос пограничного слоя на основных поверхностях торможения с использованием перфорационных отверстий. Поэтому для воздухозаборников с предлагаемыми Вариантами устройства можно ожидать более высокий коэффициент восстановления полного давления.

Таким образом, предлагаемые Варианты устройства обеспечивают новые возможности улучшения течения во входном участке сверхзвуковых воздухозаборников и регулирования режимов их работы по сравнению с известными. Указанные преимущества будут способствовать повышению эффективности воздухозаборника на различных рабочих режимах, и, в конечном счете, улучшат тягово-экономические характеристики силовой установки летательного аппарата.

Указанные признаки не выявлены в других технических решениях при изучении уровня данной области техники и, следовательно, решение является новым и имеет изобретательский уровень.

На фиг. 1 показана схема течения в канале рассматриваемого воздухозаборника с разрезом в продольной плоскости.

На фиг. 2 показан общий вид (в произвольной трехмерной проекции) устройства входного участка воздухозаборника по Варианту 1 соответственно с продольными щелями слива пограничного слоя, протяженными в направлении потока, имеющими фиксированную ширину и расположенными параллельно с некоторым шагом в поперечном потоку ряду.

На фиг. 3 показан общий вид (в произвольной трехмерной проекции) устройства входного участка воздухозаборника по Варианту 2. Для примера показано частное решение, когда подвижные объемные элементы имеют треугольное поперечное сечение и пирамидально-образные носовую и концевую части.

На фиг. 4 показано устройство воздухозаборника по Варианту 2 в поперечном сечении канала (в сечении «x-x», фиг. 1) в области расположения подвижных элементов и с их положением, соответствующим наличию продольных щелей.

На фиг. 5 показан вид (по стрелке «А», см. фиг. 3) на поверхность сжатия воздухозаборника в области устройства щелей слива пограничного слоя по Варианту 2 с разрезом подвижных элементов в сечении, параллельном поверхности сжатия. Показана форма образующихся продольных и поперечных щелей слива, соответствующих представленной для примера форме подвижных объемных элементов с треугольным поперечным сечением и пирамидально-образными носовой и концевой частями.

На фиг. 6 показан общий вид (в произвольной трехмерной проекции) устройства входного участка воздухозаборника по Варианту 3 с поворотными элементами соответственно.

На фиг. 7 показано устройство воздухозаборника по Варианту 3 в поперечном сечении канала (в сечении «x-x», фиг. 1) в области расположения поворотных элементов. На фиг. 6 и фиг. 7 подвижные элементы показаны в повернутом на некоторый угол положении, при котором образуются как продольные щели слива и перепуска воздуха, так и поперечные - вдоль передних и задних кромок повернутых панелей.

Варианты устройства выполнены следующим образом.

Сверхзвуковой воздухозаборник (фиг. 1) имеет внутренний канал с входным участком, включающим поверхность сжатия 1 и противолежащую ей обечайку 2. На вход в канал (сечение «вх-вх») поступает сверхзвуковой поток с числом Маха М>1 и направлением, показанным стрелкой. Обечайка формирует скачок уплотнения 3, падающий на поверхность сжатия 1 во входном участке воздухозаборника. Положение места его падения зависит от скорости потока. В некотором рабочем диапазоне этого положения по длине канала, как показано для примера на фиг. 1, устанавливается ряд параллельно расположенных и удлиненных в направлении потока фиксированных по ширине щелей слива пограничного слоя (Вариант 1) или подвижных элементов (Вариант 2 и 3) и регулируемых щелей слива пограничного слоя и перепуска воздуха. Расположение этих элементов и щелей по длине канала должно выбираться в зависимости от необходимого диапазона режимов работы воздухозаборника по скорости полета. На фиг. 1 отмечено положение поперечного сечения «x-x», которое будет использоваться для пояснения устройства продольных щелей по Вариантам 2 и 3.

На фиг. 2, где изображен общий вид входного участка воздухозаборника соответственно Варианту 1, канал прямоугольного поперечного сечения образован поверхностью сжатия 1, противолежащей ей обечайкой 2 и боковыми стенками. Поверхность сжатия в области падения скачка от обечайки 2 выполнена с продольными щелями 4 слива пограничного слоя, протяженными в направлении потока, плюющими фиксированную ширину и расположенными параллельно с некоторым шагом в поперечном потоку ряду.

На фиг. 3, где изображен общий вид устройства входного участка воздухозаборника по Варианту 2, канал прямоугольного поперечного сечения образован поверхностью сжатия 1, противолежащей ей обечайкой 2 и боковыми стенками. Поверхность сжатия в области падения скачка от обечайки выполнена с продольными щелями 4 слива пограничного слоя, расположенными параллельно с некоторым шагом в поперечном потоку ряду и перекрываемыми частично или полностью подвижными объемными элементами 5, показанными на фиг. 3 для частного решения с треугольным поперечным сечением и удобообтекаемыми пирамидально-образными носовой и концевой частями. Эти элементы могут быть выполненными с другой удобообтекаемой формой. Продольные щели 4 для Варианта 2 образуются между подвижными элементами 5 и неподвижными элементами - перемычками 6 поверхности сжатия 1.

Устройство продольных щелей в поперечном сечении «x-x» показано на фиг. 4. Подвижные продольные элементы 5 с треугольной формой поперечного сечения показаны в положении, когда продольные щели слива 4 образуются между этими подвижными элементами и неподвижными элементами поверхности сжатия - перемычками 6. На этой фигуре стрелками показано направление поступательно-возвратного перемещения подвижных элементов, обеспечивающее либо открытие и последующее увеличение ширины продольных щелей слива, либо уменьшение ширины и перекрытие всех щелей.

Образование дополнительных поперечных щелей вдоль передних и задних кромок подвижных продольных элементов, выполненных с удобообтекаемыми носовой и концевой частями, в частности с указанными выше для примера пирамидально-образными носовой и концевой частями, поясняется на фиг. 5. Здесь щели в поверхности сжатия и подвижные элементы показаны при виде по стрелке А на фиг. 4, подвижные элементы показаны в положении, обеспечивающем образование щелей слива, и в сечении, параллельном поверхности сжатия. Контур подвижных элементов в этом сечении, как частный случай, имеет шестиугольную форму. На фиг. 4 отмечены продольные щели слива 4, образующиеся подвижными элементами 5 и неподвижными элементами поверхности сжатия - перемычками 6, а также поперечные - стреловидные, щели 7 и 8 соответственно вдоль передних и задних кромок подвижных продольных элементов. Совместные кромки продольных и поперечных щелей в поверхности сжатия 1 имеют шестиугольную форму в плане, соответствующую шестиугольной форме сечения подвижных элементов.

Согласованное перемещение подвижных элементов обеспечивает согласованное изменение ширины всех продольных и поперечных щелей слива. При некотором положении подвижных элементов 5, верхнем на фиг. 4, когда грани элементов с треугольным поперечным сечением соприкасаются с перемычками 6, щели полностью перекрыты. Ширина щелей увеличивается по мере перемещения подвижных элементов вниз согласно, фиг. 4.

На фиг. 6, где изображен общий вид входного участка воздухозаборника по Варианту 3, канал прямоугольного поперечного сечения образуют поверхность сжатия 1, противолежащая ей обечайка 2 и боковые стенки. Поверхность сжатия выполнена из подвижных элементов в виде панелей 9, протяженных в направлении потока, расположенных параллельно в поперечном потоку ряду, установленных с возможностью их согласованного поворота, каждая вокруг своей продольной оси, с образованием, при их повороте, продольных щелей слива 10 пограничного слоя и перепуска воздуха, при этом имеющих удобообтекаемые носовые и концевые части, обеспечивающие при повороте панелей образование поперечных щелей 11 слива и перепуска воздуха вдоль передних и задних кромок панелей. Подвижные элементы - панели 9 для простоты показаны как поверхности, не имеющие толщины.

На фиг. 7 показано устройство канала воздухозаборника по Варианту 3 в поперечном сечении «x-x» (с положением, показанным на фиг. 1). Стрелками показаны направления поворота смежных подвижных элементов. В области поверхности сжатия, где устанавливаются поворотные элементы и щели слива, нет собственно этой части поверхности, ее заменяют продольные поворотные элементы 9, и штрихпунктирной линией отмечено ее номинальное положение 12 до начала поворота. Ширина щелей слива зависит от угла поворота относительно продольной оси каждого из подвижных элементов 9, и он должен выбираться с учетом сливаемого пограничного слоя и возможного дополнительного расхода для перепуска воздуха.

Сверхзвуковой воздухозаборник работает следующим образом.

Согласно изобретению поверхность сжатия во входном участке канала воздухозаборника, по крайней мере, в области падения на нее скачка уплотнения, выполняется с продольными удлиненными щелями слива пограничного слоя или перепуска воздуха, расположенными параллельно в поперечном потоку ряду. Длина щелей должна быть согласована с рабочим диапазоном положения падения скачка уплотнения на поверхность сжатия. Предложены варианты выполнения поверхности сжатия с нерегулируемыми щелями слива пограничного слоя, а также со щелями, регулируемых с помощью подвижных элементов, между которыми располагаются щели слива пограничного слоя.

Для Варианта 1 щели выполняют с фиксированной шириной, эта ширина и шаг расположения щелей должны обеспечивать либо полный слив пограничного слоя, необходимый для предотвращения его отрыва, либо, по крайней мере, частичный слив пограничного слоя, достаточный для уменьшения области отрыва до размеров, при которых нет его влияния на течение на входе во внутренний канал преимущественно на некотором «крейсерском» рабочем режиме воздухозаборника.

Для Варианта 2 щели слива, как продольные, так и поперечные, имеют регулируемую ширину, что обеспечивается согласованным поступательно-возвратным перемещением подвижных объемных элементов, по направлению, поперечном к поверхности сжатия, и перекрывающих частично или полностью щели слива, для примера имеющих треугольное поперечное сечение (фиг. 4) Положение подвижных объемных элементов, когда центральные вершины их поперечных сечений находятся в плоскости поверхности сжатия, соответствует наибольшей ширине щелей. При этом обеспечиваются также наибольшие площади поперечного сечения канала в месте расположения устройства слива. Положение подвижных объемных элементов, когда их центральные вершины находятся над плоскостью поверхности сжатия, а размер этих элементов в плоскости соответствует ширине перекрываемых отверстий, все щели будут закрыты. При этом обеспечиваются также наименьшие площади поперечного сечения канала в месте расположения устройства слива. Поперечные размеры подвижных объемных элементов и диапазон изменения ширины щелей слива должны выбираться с учетом сливаемого пограничного слоя в зависимости от режима обтекания воздухозаборника и возможного дополнительного расхода для перепуска воздуха.

Устройство воздухозаборника по Варианту 3, когда поверхность сжатия выполнена из подвижных элементов в виде панелей, протяженных в направлении потока, расположенных параллельно в поперечном потоку ряду, установленных с возможностью их согласованного поворота, каждая вокруг своей продольной оси, с образованием, при их повороте, продольных щелей слива пограничного слоя, при этом имеющих удобообтекаемые носовые и концевые части, обеспечивающие при повороте панелей образование сопутствующих поперечных щелей перепуска воздуха вдоль передних и задних кромок панелей.

Для Варианта 3 регулируется ширина основных продольных щелей слива, что обеспечивается согласованным поворотом подвижных элементов, каждого относительно своей продольной оси. Как показано на фиг. 7, например, осуществляется поворот попарно смежных элементов в противоположные стороны. Ширина щелей слива зависит от угла поворота подвижных элементов, соответственно изменяется угловая площадь поперечных щелей протока воздуха как между передними кромками элементов и вышележащей по потоку частью поверхности сжатия, так и между задними кромками элементов и нижележащей по потоку частью поверхности сжатия. Положение подвижных элементов, когда их внешние поверхности находятся в плоскости номинальной поверхности сжатия, соответствует закрытым щелям. Положение подвижных элементов, соответствующее повороту на 90°, соответствует наибольшей ширине щелей слива. Площади поперечного сечения канала в месте расположения устройства слива при повороте подвижных элементов данного типа можно предполагать практически не изменяющимися. Поперечные размеры поворотных элементов должны выбираться с учетом сливаемого пограничного слоя в зависимости от режима обтекания воздухозаборника и возможного дополнительного расхода для перепуска воздуха.

Конструктивные решения по Вариантам 2 и 3 позволяют улучшить характеристики запуска воздухозаборников. В процессе запуска воздухозаборника по каналу с дозвуковой скоростью потока проходит прямой скачок уплотнения, и сразу вслед за ним устанавливается сверхзвуковой поток. Давление за прямым скачком больше, чем в диффузоре, и при прохождении прямого скачка по входному конфузорному участку воздухозаборника, под действием этого перепада давления, будет происходить, во-первых, перепуск части проходящего по каналу потока воздуха из конфузорного участка в диффузорный через продольные щели слива и перепуска воздуха. Может быть также устроен дополнительный перепуск воздуха через продольные и поперечные щели слива в камеру с низким давлением, как это обычно делается для плоских воздухозаборников. Длину щелей слива можно выбрать такой, чтобы они были расположены как во входном конфузорном участке воздухозаборника, так и в его горле. И так как при устройстве системы слива согласно Варианта 2, увеличение щелей сопровождается увеличением площади поперечного сечения канала, то в этом случае площадь поперечного сечения горла также увеличится. Это свойство является благоприятным фактором для запуска воздухозаборника, то есть может быть использовано специально для этих целей.

Источники информации

1. Seddon J., Goldsmith E.L. Intake aerodynamics. - 2^nd ed. AIAA Education series, 1999. P. 145-151.

2. Ремеев H.X. Аэродинамика воздухозаборников сверхзвуковых самолетов. Изд. ЦАГИ, г. Жуковский, 2002 г., 178 с. (с. 72-73, рис. 3.11, «б», «в», «г»).

3. Фалемпа Ф., Гольдфельд М.А., Семенова Ю.В., Старов А.В., Тимофеев К.Ю. Экспериментальное исследование различных методов регулирования гиперзвукового воздухозаборника // Теплофизика и аэромеханика, 2008, Т. 15, №1, С. 1-10.

4. Патент RU 2343297 C1, Сверхзвуковой воздухозаборник, автор Гунько Ю.П. положительное решение от 05.06.2008. Заявка опубликована за №(19) RU (11) 2007115507 (13) А, (51) F02C 7/04 (2006.01) - БИПМ №1, 2009. – прототип.

Claims (2)

1. Сверхзвуковой воздухозаборник, содержащий входной участок внутреннего канала с поверхностью сжатия, выполненной с регулируемыми щелями слива пограничного слоя, а также с расположенной над поверхностью сжатия обечайкой, ограничивающей захватываемый воздухозаборником поток и формирующей скачок уплотнения, падающий на поверхность сжатия в положении, зависящем от скорости входного потока, отличающийся тем, что поверхность сжатия с регулируемыми продольными щелями слива пограничного слоя, протяженными в направлении потока, по крайней мере, соответственно области падения на поверхность сжатия скачка уплотнения, выполнена с подвижными объемными продольными элементами, удлиненными в направлении потока и расположенными параллельно с некоторым шагом в поперечном ряду, причем подвижные объемные элементы выполнены с возможностью их согласованного поступательно-возвратного перемещения по направлению, поперечному к поверхности сжатия; подвижные объемные элементы выполнены с поперечным сечением, обеспечивающим при их перемещении частичное или полное перекрытие продольных щелей и удобообтекаемым по отношению к потоку, проходящему через щели; подвижные объемные элементы выполнены с носовой и концевой частями, удобообтекаемыми по отношению к потоку вдоль поверхности сжатия и обеспечивающими образование вдоль их передних и задних кромок дополнительных поперечных щелей при перемещении элементов.

2. Сверхзвуковой воздухозаборник, содержащий входной участок внутреннего канала с поверхностью сжатия, выполненной с регулируемыми щелями слива пограничного слоя, а также с расположенной над поверхностью сжатия обечайкой, ограничивающей захватываемый воздухозаборником поток и формирующей скачок уплотнения, падающий на поверхность сжатия в положении, зависящем от скорости входного потока, отличающийся тем, что поверхность сжатия с регулируемыми продольными щелями слива пограничного слоя, протяженными в направлении потока, по крайней мере, соответственно области падения на поверхность сжатия скачка уплотнения, образована подвижными элементами в виде продольно удлиненных панелей, которые расположены параллельно в поперечном потоку ряду и установлены с возможностью их согласованного поворота, каждая вокруг своей продольной оси; панели имеют удобообтекаемые носовые и концевые части, обеспечивающие при повороте панелей образование вдоль их передних и задних кромок дополнительных поперечных щелей, изменяющихся соответственно углу поворота подвижных элементов.

Images