В чем измеряется тяга двигателя самолета

Одним из основных показателей эффективности ракетного двигателя является удельная тяга, или удельный импульс. Под этими терминами-синонимами понимается одно и то же, но в различной формулировке.

Удельная тяга — это тяга двигателя, отнесенная к секунд­ному весовому расходу рабочего тела

Под удельным понимается импульс, который создает двига­тель на один килограмм веса отброшенного рабочего тела. Раз­личие между удельной тягой и удельным импульсом заключается лишь в том, что первая измеряется в , а второй — в . Как в величине, так и в размерности, ничего не меняется. Удельная тяга и удельный импульс измеряются в секун­дах, а терминологическая приверженность определяется лишь сложившимися традициями. В одних коллективах в силу при­вычки пользуются одним термином, в других — другим. В раз­говорном общении размерность «секунда» обычно игнорируется и заменяется словом «единица». Например, можно услышать: «Двигатель дает 315 единиц удельной тяги…» или — «Это позво­ляет повысить удельный импульс на три единицы…». Согласно выражению (1.5)

Удельная тяга, как видим, определяется в первую очередь скоростью истечения Wa, которая зависит не только от свойств топлива, но и от конструктивных особенностей двигателя. В за­висимости от конструкции двигателя меняются условия сгора­ния топлива и истечения продуктов сгорания.

Во всех типах ра­кетных двигателей имеется расход масс на внутренние нужды двигателя, как говорят, — на служебные цели. Например, — рас­ход продуктов разложения перекиси водорода на работу тур­бины и расход сжатого газа при стравливании из емкостей.

Естественно, при подсчете удельной тяги этот необходимый, но непроизводительный расход массы должен суммироваться с ос­новным, что несколько снижает значение удельной тяги.

Чем выше удельная тяга, тем более совершенным является двигатель, а каждая дополнительная единица удельной тяги ценится очень высоко, особенно для основных силовых установок космических ракет.

Удельная тяга зависит от высоты полета. Поэтому, когда хотят охарактеризовать эффективность двигателя, то называют обычно его пустотную удельную тягу

где We — эффективная скорость истечения в м/сек.

Значение пустотной удельной тяги современных ракетных двигателей для всех существующих видов химических ракетных топлив лежит в пределах от 250 до 460 единиц.

Государственным Стандартом (ГОСТ 17655—72, Двигатели ракетные жидкостные. Термины и определения) для жидкостных ракетных двигателей в настоящее время введен еще один параметр, характеризующий эффективность, а именно, удельный импульс тяги ЖРД — Jy. Он отличается от удельного импульса тем, что тяга относится не к весовому, а к массовому секундному расходу

и измеряется не в сек, а в н•с/кг, т. е. в м/с. Удельный импульс тяги ЖРД — это уже знакомая нам эффективная ско­рость истечения, применение которой теперь распространяется и на атмосферный участок полета. Удельный импульс тяги ЖРД связан с удельной тягой очевидным соотношением:

а в числовом выражении:

Многословие термина провоцирует его сокращение, и удельный импульс тяги ЖРД нередко называют удельным импульсом, что влечет за собой смысловое искажение. Выручает, однако, де­сятикратное числовое различие.

Если в технической докумен­тации для двигателя на химическом топливе удельный импульс указан в сотнях единиц, значит, речь действительно идет об удельном импульсе, измеряемом в сек; если же — в тысячах, можно не сомневаться, что это — удельный импульс тяги ЖРД, выраженный в м/с.

Тяга и скорость реактивной струи

Перед тем, как перейти от, хотя и основополагающих, но все же общих физических наблюдений и определений этого раздела к специальной терминологии ракетной техники, приведем еще один пример.

Разрез рективного двигателя

Толстостенный пустотелый цилиндр на одном конце имеет сопловидное отверстие. Другим закрытым концом цилиндр может подвижно действовать на динамометр. В пустое пространство цилиндра засыпается небольшое количество пороха, и отверстие сопла относительно прочно закрывается мембраной.

С помощью электрического воспламеняющего устройства происходит зажигание пороха. Сгорание во внутренней части цилиндра создает постоянно растущее давление газа. До тех пор, пока силы давления еще не достаточно, для того чтобы разрушить замыкающую мембрану, можно замечать небольшое действие силы системы наружу.

На динамометр не оказывается никакого действия.

Наконец, когда давление газа переходит границу прочности мембраны, то вследствие ее разрушения, открывается путь для выхода газа, сквозь отверстие сопла. Молекулы газа становятся свободнодвижущимися частями системы масс под действием давления газа.

Внутренняя сила массы расширяющегося газа передает, выходящей через отверстие сопла, газовой струе в ее совокупности импульс. Однако при этом, согласно наблюдениям в разделе 5 реакционный импульс должен передаваться на цилиндр.

Это выражается движущейся силой, противоположной к направлению выходящей газовой струи, а следовательно может наблюдаться и измеряться динамометром .

Упрощенная функциональная схема ракетного двигателя

Цилиндр, содержащий внутри порох, стал настоящим ракетным двигателем. Он сам мобилизует отбрасываемую массу, и создает в своей собственной системе масс необходимую для этого силу.

В ракетной технике, измеримую динамометром, движущую силу принято называть тягой Р. Скорость частиц отбрасываемого потока массы называется скоростью реактивной струи с, при этом предполагается, что она одинаковая для всех частиц. При этом условии можно вывести следующую формулу:

• P = c (dm/dt)
• Следовательно, тяга ракетного двигателя равна произведению скорости реактивной струи и, в зависимости от единицы времени, отбрасываемой массы dm/dt, которую еще также называют потоком массы. Если для выталкиваемой массы ввести такое понятие, как топливо, и предположить что его потребление в секунду будет постоянно одинаковым, то можно вывести простую формулу тяги:
• P=cm, где m – это количество потребленного топлива в секунду.

Уже сейчас, используя формулу можно определить особое значение, которое получает скорость реактивной струи. По техническим причинам, наименьшее потребление топлива неизбежно требует высокой скорости реактивной струи. По-другому выражаясь, чем больше c, тем более экономично используется запас топлива.

Подытоживая на примере, приведенном в этом разделе можно установить следующее: процесс горения внутри камеры сгорания создает движущую силу для всего агрегата. Двигатели, работающие на таком принципе, называются ракетными двигателями, работающими под давлением газа.

Важность состоит в том, что нет никакой необходимости в „увеличении“ давления газа только благодаря временному закрыванию камеры сгорания. Постоянный набегающий поток топлива для сгорания, даже при открытом сопло поддерживает в камере сгорания определенное давление газа.

Ракетные двигатели, у которых, благодаря особому регулирующему механизму, процесс сгорания топлива и выброс масс осуществляется в определенном ритме, называются ракетными двигателями переменного давления в противоположность к ракетным двигателям постоянного давления. Однако практическое применение, до сих пор, нашли только ракетные двигатели постоянного давления.

Благодаря использованию у последних, жидкого топлива, функция привода регулируется особенно легко. В том случае, если процесс сгорания происходит сначала, благодаря специальному воспламеняющему устройству, то он продолжается до тех пор, пока сквозь впрыскные отверстия камеры подается достаточное количество топлива.

При использовании твердого топлива, как например пороха и тому подобного, по техническим причинам следует отказаться от длительных дополнительных требований. В этом случае нужно сделать так, чтобы топливо, при заполнении камеры сгорания, использовалось исключительно одноразово.

Наряду с ракетными двигателями, работающими под давлением газа, которые иногда еще делят на двигатели низкого, среднего и высокого давления, также возможны ракетные двигатели с принципиально другими основаниями для создания реактивной струи.

На этом следует детально остановиться, прежде всего, принимая во внимание некоторые взаимосвязанные, наиболее возможные перспективы.

Но так как на практике, еще долгое время, останутся господствующими ракеты, работающие под давлением газа и накопленные с ними опыты, то по крайней мере, дальнейшие эксперименты должны проводиться исключительно с этим типом двигателей.

Как измеряется тяга двигателя в полете?

Главная › Вопросы

27.10.2020

Когда авиационные двигатели оцениваются в испытательном полете, как измеряется тяга двигателя?

Вам понадобятся точные номера тяги для расчета реального удельного расхода топлива (т. е. не в контролируемой среде, как двигатель на испытательном стенде).

• Я бы предположил, что почти невозможно измерить тягу косвенно с какой-либо точностью, поскольку задействовано так много факторов (форма крыла, ветер, плотность воздуха, подъемная сила)…).
• Поэтому я думаю, что должен быть способ измерить тягу непосредственно, возможно, в пилоне двигателя.
• Как измеряется тяга двигателя в полете?

Тяга двигателя измеряется в полете соотношением ЭПР-давление двигателя.

ЭПР-это отношение давления выхлопных газов турбины к давлению, измеренному на вентиляторе или входе. Действительно, это мера, используемая для ряда двигателей для установки тяги.

Более детальные бортовые испытания двигателей проводятся в процессе разработки, большинство производителей имеют бортовые испытательные стенды. Параметры, записанные здесь, вероятно, измеряются сотнями или даже тысячами…

Автор ответа: векторвиктор

VectorVictor дает правильный ответ для струй.

Однако для винтового самолета это действительно сложно, и в конце концов можно измерить только разницу между Сопротивлением и тягой. Измеряя тормозную мощность статического двигателя и сопротивление самолета в аэродинамической трубе, можно получить некоторые точки данных, которые помогают вычислить, какой могла быть реальная тяга в полете.

Вы правы, в конце концов невозможно произвести точное измерение тяги.

Наиболее важной частью измерения на самом деле является точное определение того, что такое тяга: как вы объясняете увеличение сопротивления трения в потоке пропеллера? Является ли охлаждающее сопротивление частью сопротивления планера, или оно должно уменьшить тягу? Измерение тяги-это прежде всего упражнение в точной и тщательной бухгалтерии.

Автор ответа: Peter Kämpf

Для простых платформ грузовые отсеки могут быть установлены между силовой установкой и планером. Это позволяет измерять движущую силу.

Эти данные по силы исключают аэродинамические влияния внедрения, как:

• эффекты потока пропеллера для самолета с носовой опорой и блокировка фюзеляжа для самолета с задней опорой
• сопротивление охлаждения двигателя (которое является аэродинамическим свойством конкретного двигателя / силовой установки)
• ускоренный воздух над планером самолета (реактивные двигатели в корпусе или винтовые самолеты)

Это не является абсолютным требованием для оценки производительности двигателя. Особенно, если самолет может летать с другим двигателем или если характеристики сопротивления самолета известны каким-то допустимым методом, вместо прямого измерения могут быть сделаны косвенные вычисления. Например,

• для постоянной скорости и горизонтального полета тяга = сопротивление
• для ускоренного горизонтального полета F_net=масса * ускорение и т.д.

Автор ответа: Gürkan Çetin

Новая или переработанная тяга двигателя на испытательном стенде изготовителя измеряется по тензодатчику или измерителю тяги при заданных оборотах, TGT (температура турбинного газа),расходе топлива и EPR (отношение давления двигателя).

При установке сертифицированного двигателя на планер и наземном пробеге, после учета местных атмосферных условий, потерь впускных и реактивных труб, можно перекрестно проверить максимальную ЭПР или тягу, а также потоки ТГТ и топлива.

В испытательном полете, учитывая поправочные коэффициенты для высоты и скорости и т. д., По сравнению с известными параметрами EPR, TGT, RPM и расхода топлива, можно видеть, что двигатель дает требуемую производительность. Если параметры двигателя правильные, но производительность самолета (т. е.

скорость и скорость набора высоты) низки, то подозревают вес самолета и/или сопротивление (закрылки, двери, панели и т.д. плохо подходят) в качестве возможных виновников.

Это не справедливо ожидать, что двигатель подтолкнет грязный тяжелый самолет вверх по этому большому холму в жаркий день, не так ли?

Тяга самолета. тяга двигателя самолета. тяга реактивного двигателя

Тяга – сила, выработанная двигателем. Она толкает самолет через воздушный поток. Единственное, что противостоит тяге – лобовое сопротивление. В прямолинейном горизонтально установившемся полете они относительно равны.

В случае если летчик увеличивает тягу методом добавления оборотов двигателя и сохраняет постоянную высоту, тяга начинает превосходить сопротивление воздуха. Летательный аппарат (ЛА) наряду с этим ускоряется.

Весьма скоро сопротивление возрастает и опять уравнивает тягу.

ЛА стабилизируется на постоянной высокой скорости. Тяга – один из самых ответственных факторов для определения скороподъемности самолета, в частности как скоро ЛА может подняться на определенную высоту. Вертикальная скорость зависит не от подъемной силы, а от запаса тяги, которым владеет самолет.

Тяга реактивного двигателя самолета

Сила тяги двигателя, либо его движущая сила, равноценна всем силам давления воздуха на внутреннюю поверхность силовой установки. Тяга некоторых видов реактивных двигателей зависит от высоты и скорости полета. Для вычисления силы тяги реактивного двигателя довольно часто приходится определять тягу на конкретной высоте, у почвы, на взлете и на протяжении какой-либо скорости.

Для ЖРД сила тяги равноценна произведению массы исходящих газов на скорость, с которой они вылетают из сопла двигателя.

Для ВРД (воздушно-реактивный двигатель) сила тяги измеряется как следствие массы газов на разность скоростей, в частности скорости воздушной струи, выходящей из сопла двигателя, и скорости поступающего воздуха в двигатель.

Несложнее говоря, эта скорость уравнивается к скорости полета самолета с реактивным двигателем. Тяга ВРД в большинстве случаев измеряется в тоннах либо килограммах. Серьёзным качественным показателем ВРД есть его удельная тяга.

Для турбореактивного двигателя – тяга, отнесенная к конкретной единице веса воздуха, что проходит через двигатель в секунду. Данный показатель разрешает осознать, как высока эффективность эксплуатации воздуха в двигателе для образования тяги. Удельная тяга измеряется в килограммах тяги на 1 кг воздуха, расходуемого за секунду.

В некоторых случаях используется второй показатель, что кроме этого именуется удельной тягой, показывающей отношение количества горючего, которое расходуется, к силе тяги за секунду. Конечно, что чем выше показатель удельной тяги ВРД, тем меньше размеры и поперечный вес самого двигателя.

Показатель полетной либо тяговой мощности – это сила, которая задействует реактивный двигатель при конкретной скорости полета. В большинстве случаев, измеряется в лошадиных силах. Величина лобовой тяги говорит о степени конструктивного оптимума реактивного двигателя.

Лобовая тяга – это отношение громаднейшего показателя площади поперечного сечения к тяге. Лобовая тяга равна тяге, в кг поделенной на площадь в метрах квадратных.

Во всемирной авиации самый ценится тот двигатель, что владеет высокой лобовой тягой.

Чем идеальнее ВРД в конструктивном отношении, тем меньший показатель его удельного веса, в частности неспециализированный вес двигателя вместе с обслуживающими агрегатами и приборами, поделенный на величину собственной тяги.

Реактивные двигатели, как и тепловые по большому счету, отличаются друг от друга не только по мощности, весу, другим показателям и тяге. При оценивании ВРД огромную роль играются параметры, каковые зависят от собственной экономичности, в частности от КПД (коэффициент нужного действия). Среди данных показателей главным считается удаленный расход горючего на конкретную единицу тяги.

Он выражается в килограммах горючего, которое расходуется за час на образование одного килограмма тяги.

Реверс тяги двигателя. Боинг 747-400. Авиакомпания Трансаэро. Аэропорт Анталии

Увлекательные записи:

Тема 2. Тяга, мощность и удельные параметры авиационных двигателей

2.1. Двигатель и силовая установка

Следует различать
понятия двигатель
и силовая
установка.

Двигателем
принято называть устройство, участвующее
в создании тяги (или мощности), необходимой
для движения летательного аппарата.
Двигатель является составной частью
силовой установки, той ее частью, которая
изготавливается и поставляется
двигательным заводом.

Авиационной
силовой установкой называют
конструктивно объединенную совокупность
двигателя с входным и выходным устройствами
(с теми их элементами, которые
изготавливаются на самолетостроительном
заводе), встроенную в конструкцию планера
(фюзеляжа или крыла) или скомпонованную
в отдельных двигательных гондолах.

Силовая
установка, помимо двигателя, входного
и выходного устройств, включает в себя
еще системы топливопитания, смазки,
запуска и автоматического управления,
обеспечивающие ее надежное функционирование,
а также узлы крепления, необходимые для
передачи усилий от двигателя к планеру.
В теории авиадвигателей эти системы и
узлы не рассматриваются.

2.2. Тяга реактивного двигателя

Под тягой
двигателя Рпонимают тягу
без учета внешних сопротивлений входных
и выходных устройств и других элементов
силовой установки.

Тяга реактивного двигателя определяется
по формуле:

Эта формула получила
наименование формулы
Стечкина.

Она
была впервые получена Борисом
Сергеевичем Стечкиным
в его знаменитой работе «Теория воздушного
реактивного двигателя», опубликованной
в 1929 г.

Она выведена в предположении,
что двигатель расположен в мотогондоле,
векторы скорости истечения и скорости
полета параллельны оси двигателя, а
внешнее обтекание двигателя является
идеальным, т.е.

происходит без трения,
отрыва потока и без скачков уплотнения.

В формуле Стечкина
в ряде случаев могут быть сделаны
упрощения. Так, если пренебречь тем, что
расходы воздуха на входе в двигатель и газа на выходе из негоотличаются, получим.

отличается отпо той причине, что в ГТД подводится
топливо и могут быть отборы воздуха на
нужды летательного аппарата.

При полном расширении газа в сопле до
атмосферного давления (рс=рН)
формула тяги приобретает еще более
простой вид

2.3. Эффективная тяга силовой установки

Под эффективной тягой силовой
установки Рэфпонимают
ту часть силы тяги двигателя, которая
непосредственно используется для
движения самолета, т.е.

идет на совершение
полезной работы по преодолению лобового
сопротивления и инерции летательного
аппарата.

ВеличинаРэфравна
тяге двигателяРза вычетом всех
внешних сопротивлений, создаваемых
самой силовой установкой.

По физическому смыслу Рэфявляется равнодействующей всех сил
давления и трения, действующих на
элементы проточной части со стороны
газового потока, протекающего через
силовую установку изнутри, и внешнего
потока воздуха, обтекающего силовую
установку снаружи. Задача определения
эффективной тяги сводится к нахождению
векторной суммы всех указанных сил. Эти
силы принято разделять на внутренние
(вн) и наружные (нар).

Внутренние силы
представляют собой сумму сил давления
и трения, действующих на рабочие
поверхности силовой установки изнутри.
Величина равнодействующей внутренних
сил зависит от термодинамического
совершенства рабочего процесса двигателя
и практически не зависит от способа
установки двигателя на летательном
аппарате.

Наружные силыпредставляют
собой совокупность сил давления и
трения, действующих на силовую установку
со стороны обтекающего ее внешнего
потока. Эти
силы существенно зависят от способа
размещения силовой установки на
летательном аппарате.

Рассмотрим наиболее
простой с точки зрения учета условий
внешнего обтекания случай — изолированная
силовая установка в отдельной мотогондоле.

Наружная поверхность
силовой установки здесь условно разделена
на три части: лобовую часть вх–М,
центральную часть М–и кормовую часть–c.

Набегающий
поток воздуха разделяется поверхностью
тока Н–1–2–вх
на внутренний, проходящий через двигатель,
и внешний, обтекающий силовую установку
снаружи.

Сечения в невозмущенном потоке
перед силовой установкой, на входе в
воздухозаборник и на выходе из сопла
двигателя обозначим Н–Н,
вх–вх
и с–с.

Соответственно, площади нормальных
сечений будут FН,
Fвх
и Fс.

Главной причиной
возникновения внешнего сопротивления
силовой установки при сверхзвуковых
скоростях полета является повышение
давления на головном участке гондолы
вх–М
и наличие разрежения на ее кормовом
участке –c.
К этому прибавляется сопротивление от
сил трения по всей поверхности гондолы
от сечения вх–вх
до сечения с–с.

Эффективная тяга силовой установки,
согласно определению, равна

• где Rвн– равнодействующая
  сил давления и трения, действующих на
  внутренние поверхности силовой установки;
• Rнар– равнодействующая сил
  давления и трения, действующих на всю
  наружную поверхность гондолывх–М––c.
• Зная характер
  распределения давлений по наружной
  поверхности гондолы, величину силы Rнар
  можно определить непосредственным
  интегрированием сил давления и трения
  по этой поверхности. Тогда

где иXтр 
– равнодействующие сил давления и
трения, приложенные к наружной поверхности
гондолы;dF =dS cos– проекция элемента поверхности
гондолы на плоскость, перпендикулярную
направлению полета (– угол между нормалью к элементу
поверхности и этой плоскостью).

Величину Rвнопределим,
пользуясь уравнением сохранения
количества движения для некоторого
контрольного объема, включающего все
внутренние поверхности силовой установки.
В качестве такого контрольного объема
выберем объем внутренней струи,
заключенный между сечениямиН–Нис–с.

где pН FНиpсFс– силы давления,
приложенные к торцевым поверхностям
выделенного участка струи;

png» width=»55″>–
равнодействующая сил давления, приложенных
к боковой поверхности струи токаН–1–2–вх;Rвн –
равнодействующая сил давления и трения,
действующих на внутренние поверхности
силовой установки (равная по модулю
силе

vWit/img-9FfsW2.png» width=»27″>,
действующей со стороны СУ на выделенный
контрольный объем газа).

Отсюда находим

Подставляя выражения Rнариз
(2.6) иRвниз (2.8) в уравнение
(2.5), получим

Для перехода от абсолютных давлений к
избыточным воспользуемся следующим
очевидным тождеством:

Оно позволяет выражение (2.9) привести к
виду

Эта формула
является общим выражением эффективной
тяги для силовой установки рассмотренной
схемы. При
этом необходимо иметь в виду, что тяга
реактивного двигателя является векторной
величиной. Если формулу (2.

9) представить
в векторной форме, то вектор тяги
необязательно будет направлен вдоль
оси двигателя, как было принято при
выводе, а может отклоняться от нее,
например, при полетах со значительными
углами атаки или при повороте сопла.

Удельные параметры авиационных ГТД

• Тяга, мощность и удельные параметры авиационных двигателей (продолжение)
• Удельные параметры авиационных ГТД
• Авиационные двигатели прежде всего характеризуются основными данными, к которыму ГТД прямой реакции относятся:
• 1) Р – реактивная тяга, Н;
• 2) Gв – расход воздуха, кг/с;
• 3) Gт.ч – часовой расход топлива, кг/ч;
• 4) mдв – масса двигателя, кг;
• 5) габаритные размеры двигателя: D – диаметр, мм;
• L – длина, мм.
• У ГТД непрямой реакции взамен тяги рассматривается:
• — мощность на валу Nе, кВт;
• — эквивалентная мощность Nэкв, кВт (будет рассмотрена далее).

Эти основные данные для конкретных условий полета обычно указывают в паспорте конкретного двигателя. Но эти параметры не годятся для сравнительной оценки совершенства различных двигателей.

Для сравнительной оценки эффективности и уровня технического совершенства ГТД используются относительные величины, называемые удельными параметров двигателя.

С помощью удельных параметров оценивают тяговую (мощностную) эффективность двигателя, его экономичность, а также массовые и габаритные показатели. Для двигателей прямой реакции удельные параметры определяют по отношению к развиваемой двигателем тяге, а для ГТД непрямой реакции – к его мощности.

1. Удельные параметры ГТД прямой реакции
2. Удельной тягой Руд называется отношение тяги к расходу воздуха через двигатель
3. Руд = Р/Gв.

Мы выводили формулу . С учетом допущений, принятых при ее выводе, Руд = сс – V.

Эта формула справедлива как для одноконтурных, так и для двухконтурных двигателей со смешением потоков. Для двухконтурных двигателей с раздельными контурами формулы для определения Руд будут даны ниже.

Единицей удельной тяги является Н×с/кг или м/с (поскольку 1 Н = 1 кг×м/с2), т.е. удельная тяга имеет размерность скорости.

Удельная тяга – один из наиболее важных параметров ВРД. Чем выше Руд, тем большую абсолютную тягу создает двигатель при заданном расходе воздуха в рассматриваемых условиях полета. Или же с увеличением Руд снижается потребный расход воздуха для получения заданной тяги. Следовательно, повышение Руд снижает размеры и массу двигателя, но может ухудшать экономичность.

Для справки – в стартовых условиях у ТРДФ и ТРДДФ истребителей удельная тяга может достигать 1200 м/с, у ТРД и ТДДДсм – 700…800 м/с, у ТРДД самолетов ВТА — 300…400 м/с.

Удельным расходом топлива Суд называется отношение часового расхода топлива к тяге, развиваемой двигателем

Суд = Gт.ч/Р.

Удельный расход топлива характеризует экономичность двигателя, т.к. показывает, сколько при заданных условиях полета требуется топлива двигателю, чтобы в течение одного часа создавать тягу, равную 1 Н. Единица Суд – кг/(Н×ч).

Для справки – в стартовых условиях у ТРДФ и ТРДДФ истребителей Суд составляет около 0.2 кг/(Н×ч), у ТРД и ТДДДсм – 0.07…0.09 кг/(Н×ч), у ТРДД самолетов ВТА — 0.04…0.06 кг/(Н×ч).

Удельной массой двигателя gдв (кг/Н) называется отношение массы двигателя mдв к его тяге

gдв = mдв/Р.

Снижение массы двигателя, а следовательно, и массы силовой установки, имеет важнейшее значение для улучшения летных характеристик летательного аппарата, таких, как располагаемый запас топлива, полезная нагрузка, а также дальность полета, потолок, скороподъемность и скорость полета. Современный уровень gдв для двигателей истребителей – 0.01 кг/Н.

Лобовой тягой Рлоб (Н/м2) называется отношение максимальной тяги к площади наибольшего (лобового) поперечного сечения двигателя Fлоб:

Рлоб = Р/Fлоб.

Величина Рлоб имеет важнейшее значение для оценки возможности обеспечения заданной тяги при габаритных ограничениях на максимальный диаметр двигателя (например, при размещении двигателя в фюзеляже самолета).

При расположении двигателя в гондоле величина Рлоб в значительной степени определяет внешнее сопротивление силовой установки.

В однотипных двигателях увеличение Рлоб косвенно свидетельствует об улучшении их массовых характеристик.

Удельным импульсом тяги двигателя Jуд (Н×с/кг) называется отношение тяги к секундному расходу топлива Jуд = Р/Gт.

Удельный импульс является величиной, обратной удельному расходу топлива Jуд=3600/Суд. Его размерность совпадает с размерностью удельной тяги. Он используется для оценки экономичности прямоточных, комбинированных и ракетных двигателей.

Удельные параметры ГТД непрямой реакции

Здесь используются аналогичные удельные параметры, но отнесенные не к тяге, а к развиваемой двигателем мощности.

Удельной мощностью Nе уд (кВт×с/кг) называется отношение мощности Nе к расходу воздуха через двигатель Gв, т.е.

Nе уд = Nе/Gв.

Удельным расходом топлива Се называется отношение часового расхода топлива к мощности, развиваемой двигателем

Се = Gт.ч/Nе.

Удельной массой двигателя gдв N (кг/кВт) называется отношение массы двигателя к его максимальной мощности

gдв N = mдв/Nе.

Если двигатель, помимо мощности на валу Nе , развивает реактивную тягу Р, то принято использовать понятие эквивалентной мощности Nэкв, которая учитывает также мощность, создаваемую реактивной тягой. Тогда во всех выражениях используется Nэкв.

Удельные параметры одного и того же двигателя изменяются с изменением числа М полета, высоты полета и режима работы двигателя.

На практике чаще всего для сравнения различных двигателей используются удельные параметры, соответствующие земным условиям (V = 0; Н = 0) и максимальному или форсированному режимам работы двигателя, или указываются их значения для некоторых характерных режимов полета.

Дата добавления: 2018-05-10; просмотров: 4198; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Узнать еще:

Как найти силу тяги

Сила тяги — сила, прикладываемая к телу для поддержания его в постоянном движении.

Множество сил, действующих на движущийся объект, для упрощения вычислений делят на две группы: силу тяги и силы сопротивления.

Её прекращение

Когда действие силы тяги прекращается, движущееся тело замедляется и постепенно останавливается, так как на него воздействуют силы, мешающие продолжать двигаться, например, трение.

Осторожно! Если преподаватель обнаружит плагиат в работе, не избежать крупных проблем (вплоть до отчисления). Если нет возможности написать самому, закажите тут.

1 закон Ньютона о действии

Согласно этому закону в формулировке самого Ньютона, любое тело остается в покое или равномерно движется по прямой, пока на него не воздействуют силы, заставляющие его изменить это состояние.

В современной физике в формулировку внесены уточнения:

• закон применим только в системах отсчета, называемых инерциальными;
• тело может вращаться на месте, не находясь под воздействием внешних сил, поэтому вместо термина «тело» следует использовать термин «материальная точка».

Чтобы переместить неподвижный предмет, на него должна воздействовать некая сила. Чтобы изменить скорость движения предмета, также необходимо воздействие силы, замедляющей его или ускоряющей. Так как предметы обладают разной массой и соответственно разной инертностью, силы, достаточные для эффективного воздействия, тоже будут различаться.

Состояние ускорения после воздействия силы тяги

Когда движение равномерное, сила тяги и сила трения совершают одинаковую работу, уравновешивая друг друга. Воздействие силы на тело в направлении движения придает ему ускорение. Если направить ту же силу в противоположном направлении, она замедлит движение тела, что можно назвать отрицательным ускорением.

Формулы для определения силы тяги

Согласно второму закону Ньютона, сумма сил, воздействующих на движущееся тело, равна массе (m), умноженной на ускорение (a). Универсальной формулы, подходящей для любого сочетания сил, не существует.

Чаще всего силу тяги находят с помощью общей формулы( F_т-;F_{с}=m; imes;a), где (F_т) — сила тяги, (F_{с}) — силы сопротивления.

При решении конкретной задачи силы, воздействующие на тело, схематически изображают в виде векторов. На схеме:

• сила тяжести mg;
• сила реакции опоры (N);
• сила трения( F_{тр});
• сила тяги (F). 

 

При нахождении тела на горизонтальной поверхности сила тяжести и сила реакции опоры уравновесят друг друга. Но если транспортное средство движется в гору или под гору, придется учесть влияние уклона. Тогда формула может выглядеть так: (F_т-;F_с-;mg; imes;sinalpha=m; imes;a.)

Работа A, которую должна совершить сила тяги, сдвигая тело, связана с ней соотношением (A;=;F; imes;s). (s) здесь — расстояние, на которое тело переместилось.

Какое условие должно соблюдаться

Сила тяги всегда должна быть больше противодействующих ей сил.

Формула через мощность

Полезную механическую мощность (N) можно вычислить по формуле (N=F_т; imes;v), где (v) — скорость. Для определения силы тяги нужно разделить мощность на скорость: (F_т;=;frac N v.)

Измерение и обозначение силы тяги

Силу тяги обозначают (F_т) или (F). Единица измерения — ньютон ((Н)). Для решения задач недостаточно измерить усилие, приложенное к объекту, и выразить его конкретным числом, так как сила обладает еще и направлением. Чтобы подчеркнуть, что сила — векторная величина, к буквенному обозначению добавляют стрелку.

Как определить силу тяги двигателя. Примеры решения задач

Задача 1

Автомобиль может разгоняться до 216 км/ч. Максимальная мощность двигателя равна 96 кВт. Определите максимальную силу тяги двигателя.

• Решение
• Переведем киловатты в ватты, а километры в час — в метры в секунду:
• (96; imes;1000=96000;Вт)
• (frac{216 imes1000}{3600}=60frac мс)
• (F_т;=;frac N v = frac{96000}{60} = 1600 Н)
• Задача 2

Троллейбус весом 12 тонн за 5 секунд проезжает по горизонтальной дороге 10 метров. Сила трения равна 2,4 кН. Определите силу тяги, которую развивает двигатель.

1. Решение
2. Переведем тонны в килограммы, а килоньютоны в ньютоны:
3. (12; imes;1000=12000;кг)
4. (2,4; imes;1000=2400;Н)
5. (F_т-;F_{тр}=m; imes;a), следовательно, (F_т=m imes a;+;F_{тр})
6. Чтобы определить ускорение а, воспользуемся формулой (s;=;frac{at^2}2)
7. Подставив численные значения величин, получаем:
8. (a;=;frac{2s}{t^2}^{}=frac{20}{25};=;0,8)
9. (F_т=;12000 imes0,8;+;2400;=;12000;Н;=;12;кН)
10. Задача 3

Транспорт, весящий 4 тонны, едет в гору. Уклон — 1 метр на каждые 25 метров пути. (mu) — 0,1 от силы тяжести, (а = 0). Определите силу тяги.

Решение

Начертим схему:

 

• (m imes g;+;N;+;F_{тр;}+;F_т;=;m imes a)
• Сделаем проекции на координатные оси:
• (OX: -;mg; imes;sinalpha;-;F_{тр;}+;F_т;=;0)
• (OY: N;-;mg; imes;cosalpha;=;0 => N;=;mg; imes;cosalpha;)
• (F_{тр};=;mu N;=;mu mg; imes;cosalpha)
• Подставим значение (F_{тр}) в уравнение (OX) и определим (F_т):
• (-mg; imes;sinalpha;-;mu)
• (mg; imes;cosalpha;+;F_т;=;0)
• (=> F;=;mg;left(sinalpha;+;mu; imes;cosalpha
  ight))
• Найдем синус и косинус (alpha), подставим их в общую формулу:
• (sinalpha;=;frac hl;=;frac1{25})
• (cosalpha;=;frac{sqrt{l^{2;}-;h^2}}l;)
• (F;=;frac{4; imes;10^{3;}; imes;9,8; imesleft(1;+;0,1;sqrt{l^{2;}-;h^2}
  ight)}{25};=;5,5; imes;10^3;Н;=;5,5;кН)