Заглушка насадки
Пробковое сопло представляет собой тип сопла , которое включает в себя центральный корпус или заглушку, вокруг которой течет рабочая жидкость. Пробковые сопла находят применение в самолетах, ракетах и многих других устройствах для потока жидкости.
Шланги
[ редактировать ]
Обычные триггерные насадки для садовых шлангов представляют собой простой пример пробковой насадки и метода ее работы. В этом примере сопло состоит из конического или колоколообразного отверстия с заглушкой на подвижном стержне, расположенном перед соплом. Пробка похожа на тарельчатый клапан . Шток клапана проходит через корпус корпуса сопла к «спусковому крючку», обычно длинному рычагу, идущему вниз по задней части узла сопла. Пружина удерживает клапан прижатым к отверстию при нормальном использовании, тем самым обеспечивая надежное отключение, которое останавливает поток воды при падении насадки.
Когда вода подается в шланг, она течет через корпус насадки к отверстию, откуда обычно течет прямо струей. Сразу после выхода из отверстия он сталкивается с пробкой, которая отклоняет воду в сторону под углом. Пройдя небольшое расстояние, вода сталкивается с внешней стороной отверстия сопла, которая снова отклоняет ее вперед. Этот двухэтапный процесс приводит к тому, что вода выбрасывается по кольцеобразной схеме, что приводит к попаданию меньшего количества воды в одно место и тем самым уменьшает эрозию, а также облегчает полив больших площадей.
Форма заглушки и отверстия сопла позволяет регулировать угол кольца. Обычно она имеет такую форму, что, когда заглушка оттягивается назад к отверстию, она частично перекрывает поток воды, а также заставляет его распространяться под максимально широким углом. Его можно использовать для «опрыскивания» растений. Когда спусковой крючок нажимается дальше, заглушка отодвигается от отверстия, вызывая меньшее засорение и нарушение потока, что в конечном итоге позволяет воде снова сформироваться в поток.
В ракетах
[ редактировать ]Пробковые насадки относятся к классу высотно-компенсирующих насадок , во многом похожих на аэроспайки , которые, в отличие от традиционных конструкций, сохраняют свою эффективность в широком диапазоне высот. [1]
Как и в примере с садовым шлангом, в насадках с заглушками используется ракетное сопло с тарельчатой заглушкой, позволяющее изменять форму выхлопа ракеты. Это используется для корректировки изменений высоты; на более низких высотах заглушка отодвигается назад, что приводит к распространению выхлопных газов, тогда как на больших высотах более низкое давление воздуха приведет к тому, что это произойдет естественным образом. Альтернативная конструкция той же базовой концепции заключается в использовании двух сопел, расположенных одна внутри другой, и регулировки расстояния между ними. Преимущество этой схемы заключается в лучшем контроле над выхлопом и упрощении системы охлаждения.
Как ни странно, термин «пробковое сопло» также может использоваться для обозначения совершенно другого класса сопел двигателя — аэроспайков. Теоретически аэроспайк должен выглядеть примерно как копье , с широким основанием и длинной сужающейся носовой частью. Однако «шиповую» часть можно отрезать лишь с незначительным влиянием на производительность, оставив только базовую часть. Это очень похоже на обычную сливную пробку или пробку , что приводит к широкому использованию термина «пробка-насадка» и для этой конструкции.
В самолетах и ракетах
[ редактировать ]
Пробковое сопло реактивного двигателя берет свое начало в ракетной технике. [2] но также изучался на протяжении многих лет, но не использовался для сверхзвуковых круизных самолетов, таких как Boeing SST, [3] предлагаемый двигатель General Electric с регулируемым циклом с акустической заглушкой, [4] и Конкорд. Однако он использовался для ракеты AGM-28 Hound Dog и авиалайнера Ту-144. Пробка / сопло «внешнего расширения» имеет центральную пробку и свободно расширяющуюся сверхзвуковую струю, а не расширяющуюся поверхность конуса для сдерживания внутреннего сверхзвукового расширения, как в сопле сужающегося-расширяющегося сопла Делавала (con-di). В авиационном двигателе Pratt & Whitney J52 , используемом в сверхзвуковой ракете AGM-28 Hound Dog, использовалось пробковое сопло, которое работало лучше в диапазоне полета ракеты, чем сужающееся или конусное сопло. [5] Поступательный центроплан использовался на бесфорсажном Колесов РД-36-51 двигателе А, использовавшемся на сверхзвуковом авиалайнере Ту-144 Д. Центральный корпус был перфорирован, и сжатый воздух подавался в выхлопную струю через перфорацию для уменьшения шума. [6] Вес и охлаждение являются типичными проблемами для авиационных форсунок. [7] Конструкция пробкового сопла прошла оценку в Национальном учреждении газовых турбин. [8] был отклонен для двигателя Concorde из-за увеличения веса из-за требуемых переменных характеристик и опасений по поводу адекватного охлаждения свечей зажигания во время операции повторного нагрева. [9] Испытания моделей пробковых форсунок показали снижение уровня шума по сравнению с традиционными форсунками Con-di. [10]
В двигательных соплах дозвуковых самолетов использовалось центральное тело/пуля/конус, чтобы обеспечить площадь выхода сопла, необходимую для правильной установки линии вращения осевого компрессора на его карте. Первые действующие немецкие турбореактивные двигатели с осевыми компрессорами, Jumo 004 и BMW 003 , нуждались в разных участках выхлопных сопел для правильной работы в каждом из режимов работы: пуск/холостой ход, набор высоты, высокая скорость, большая высота. [11] Для каждой конструкции было выбрано сопло с продольно-поступательным ограничительным корпусом «пуля» в центре. Он обеспечивал управление площадью с относительно простым срабатыванием и соответствовал кольцевой форме выхлопа турбины.
См. также
[ редактировать ]Дальнейшее чтение
[ редактировать ]- Aerospike Engine , Джефф Скотт, осень 1999 г. В этой статье дается обширный обзор различных конструкций сопел, компенсирующих высоту.
Ссылки
[ редактировать ]- ^ О'Лири, РА; Бек, Дж. Э. (весна 1992 г.). «Дизайн насадки» . Порог . Пратт и Уитни Рокетдайн. Архивировано из оригинала 2 апреля 2010 г.
- ^ Аукерман, Карл А. (1 августа 1991 г.). «Заглушки-форсунки: идеальная силовая установка, управляемая клиентом» . Архивировано из оригинала 5 октября 2021 года . Получено 25 июля 2018 г. - через ntrs.nasa.gov.
- ^ Ститт, Леонард Э. (1 мая 1990 г.). «Выхлопные сопла двигательных установок с упором на сверхзвуковые крылатые самолеты» . ntrs.nasa.gov . п. 31. Архивировано из оригинала 5 октября 2021 года . Проверено 25 июля 2018 г.
- ^ «Архивная копия» . Архивировано из оригинала 26 июля 2018 г. Проверено 25 июля 2018 г.
{{cite web}}: CS1 maint: архивная копия в заголовке ( ссылка ) - ^ Двигатели Пратта и Уитни, Джек Коннорс 2010, ISBN 978-1-60086-711-8 , стр.276.
- ^ Tupolev Tu-114' Gordon, Komissarov and Rigmant, Schiffer Publishing Ltd. 2015, ISBN 978-0-7643-4894-5 , стр.188
- ^ Ститт, Леонард Э. (май 1990 г.). «Выхлопные сопла для двигательных систем с упором на сверхзвуковые круизные самолеты» (PDF) . Справочная публикация 1235 . НАСА . Архивировано (PDF) из оригинала 17 мая 2010 года . Проверено 14 июля 2012 г. (42,1 Мб)
- ^ «Архивная копия» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 1 октября 2015 г. Проверено 25 июля 2018 г.
{{cite web}}: CS1 maint: архивная копия в заголовке ( ссылка ) - ^ Тематическое исследование Aerospatiale и British Aerospace по Concorde, Rech and Leyman, Серия профессиональных исследований AIAA, стр. 6-10
- ^ Журнал звука и вибрацииТом 206, выпуск 2, 18 сентября 1997 г., страницы 169–194.
- ^ Прогресс реактивного движения, первое издание, Невилл и Силсби, McGraw-Hill Book Company, Inc. Нью-Йорк и Лондон, 1948 г.