Заглушка сопла - Plug nozzle

В заглушка сопла это тип сопло который включает центральную часть или пробку, вокруг которой течет рабочая жидкость. Пробковые сопла находят применение в самолетах, ракетах и ​​многих других устройствах для потока жидкости.

Шланги

Типичный садовый опрыскиватель с вилкой-форсункой с спусковым рычагом (сзади) для управления положением вилки и клапана.

Общие Садовый шланг Пусковые форсунки представляют собой простой пример заглушки форсунки и способа ее работы. В этом примере сопло состоит из отверстия конической или колоколообразной формы с заглушкой на подвижном стержне, расположенной перед соплом. Вилка похожа на тарельчатый клапан. Шток клапана проходит обратно через корпус сопла к «спусковому крючку», обычно длинному рычагу, спускающемуся с задней стороны узла сопла. Пружина прижимает клапан к отверстию при нормальном использовании, тем самым обеспечивая безотказное отключение, которое останавливает поток воды при падении форсунки.

Когда вода подается в шланг, она течет через корпус форсунки к отверстию, где обычно течет прямо вперед струей. Сразу после выхода из отверстия он наталкивается на пробку, которая отклоняет воду в сторону под углом. Пройдя небольшое расстояние, вода попадает в отверстие форсунки снаружи, что снова отклоняет ее вперед. Этот двухэтапный процесс приводит к тому, что вода выбрасывается в виде кольца, что приводит к тому, что меньше воды попадает в одно место, и, таким образом, уменьшает эрозию, а также упрощает полив больших площадей.

Форма заглушки и отверстия сопла позволяет регулировать угол наклона кольца. Обычно он имеет такую ​​форму, что, когда пробка отводится назад к отверстию, она частично перекрывает поток воды, а также заставляет ее расширяться на максимально широкий угол. Это можно использовать для «запотевания» растений. При дальнейшем нажатии на спусковой крючок заглушка отодвигается от отверстия, вызывая меньшее засорение и нарушение потока, в конечном итоге позволяя воде снова образовывать поток.

В ракетах

Пробковые насадки относятся к классу сопла для компенсации высоты очень похоже на аэроспайк который, в отличие от традиционных конструкций, сохраняет свою эффективность в широком диапазоне высот.[1]

Как и в примере с садовым шлангом, в насадках для пробок используется форма сопло ракеты с заглушкой тарельчатой ​​формы, позволяющей изменять схему выхлопа ракеты. Это используется для корректировки изменений высоты; на более низких высотах заглушка вытягивается назад, чтобы вызвать распространение выхлопных газов, в то время как на больших высотах более низкое давление воздуха вызывает это естественным образом. Альтернативная конструкция для той же базовой концепции - использование двух сопел, одно внутри другого, и регулировка расстояния между ними. Такая схема имеет то преимущество, что лучше контролируется выхлоп и упрощается охлаждение.

Что сбивает с толку, термин «форсунка пробки» может также использоваться для обозначения совершенно другого класса форсунок двигателя - аэродинамических штырей. Теоретически аэровокзал должен выглядеть примерно как копье. с широким основанием и длинной сужающейся передней частью. Тем не менее, часть «шипа» может быть отрезана с незначительным влиянием на производительность, оставив только базовую часть. Это очень похоже на обычный сливная пробка или пробка, и приводит к широкому использованию термина «пробковое сопло» для этой конструкции.

В самолетах и ​​ракетах

Вытяжное сопло Jumo 004 в разрезе, показывающее Zwiebel ограничивающий орган

Пробковое сопло реактивного двигателя зародилось в ракетной технике.[2] но также изучался на протяжении многих лет, но не использовался для сверхзвуковых крылатых самолетов, таких как Boeing SST,[3] предлагаемый General Electric Variable Cycle Engine, с его акустическим соплом,[4] и Конкорд. Однако он использовался для АГМ-28 гончая ракета и авиалайнер Ту-144. Пробка / сопло "внешнего расширения" имеет центральную пробку и свободно расширяющуюся сверхзвуковую струю, а не расширяющуюся поверхность конуса, чтобы сдерживать внутреннее сверхзвуковое расширение, как в сопле Делаваля Конди. В Пратт и Уитни J52 авиационный двигатель, используемый в сверхзвуковом АГМ-28 гончая В ракете использовалось сопло-заглушка, которое лучше работало над зоной полета ракеты, чем конвергентное или конусообразное сопло.[5] На без дожигания использовался переводящий центральный элемент. Колесов РД-36-51 Двигатель, используемый для Туполев Ту-144 Сверхзвуковой авиалайнер D. Центральное тело было перфорировано, и сжатый воздух подавался в выхлопную струю через перфорационные отверстия для уменьшения шума.[6] Вес и охлаждение - типичные проблемы для форсунок для пробок самолетов.[7] Конструкция пробкового сопла проверена Национальным газотурбинным заводом[8] был отклонен для двигателя Concorde из-за потери веса из-за требуемых переменных характеристик и опасений по поводу адекватного охлаждения свечи во время операции повторного нагрева.[9] Испытания модели пробкового сопла показали снижение уровня шума по сравнению с традиционным сходящиеся-расходящиеся сопла.[10]

Форсунки для дозвуковых самолетов использовали центральный корпус / пулю / конус, чтобы обеспечить площадь выхода сопла, необходимую для правильной установки рабочей линии осевого компрессора на его карте. Первые действующие немецкие турбореактивные двигатели с осевыми компрессорами, Jumo 004 и BMW 003, для правильной работы на каждом из режимов работы: пуск / холостой ход, набор высоты, высокая скорость, большая высота, требовались разные участки выхлопных патрубков.[11] Для каждой конструкции было выбрано сопло с продольно-поступательным ограничительным телом «пуля» в центре. Он обеспечивал контроль площади с относительно простым срабатыванием и соответствовал кольцевой форме выхлопа турбины.

Смотрите также

дальнейшее чтение

  • Двигатель Aerospike, Джефф Скотт, осень 1999 г. В этой статье дается подробный обзор различных конструкций сопел, компенсирующих высоту.

использованная литература

  1. ^ O'Leary, R.A .; Бек, Дж. Э. (весна 1992 г.). «Конструкция сопла». Порог. Пратт и Уитни Рокетдайн. Архивировано из оригинал на 2010-04-02.
  2. ^ https://ntrs.nasa.gov/search.jsp?R=19920013861
  3. ^ https://ntrs.nasa.gov/search.jsp?R=19900011721 стр.31
  4. ^ https://www.flightglobal.com/pdfarchive/view/1982/1982%20-%200703.html
  5. ^ Двигатели Pratt & Whitney, Джек Коннорс 2010, ISBN  978-1-60086-711-8, стр.276
  6. ^ Туполев Ту-114 'Гордон, Комиссаров и Ригмант, Schiffer Publishing Ltd. 2015, ISBN  978-0-7643-4894-5, стр.188
  7. ^ Ститт, Леонард Э. (май 1990 г.). «Выхлопные сопла для силовых установок с упором на сверхзвуковые крейсерские самолеты» (pdf). Справочная публикация 1235. НАСА. Получено 14 июля 2012. (42,1 Мб)
  8. ^ http://naca.central.cranfield.ac.uk/reports/arc/cp/0841.pdf
  9. ^ Тематическое исследование, проведенное Aerospatiale и British Aerospace на Concorde, Rech and Leyman, Серия профессиональных исследований AIAA, стр. 6-10
  10. ^ Journal of Sound and VibrationVolume 206, Issue 2, 18 сентября 1997 г., страницы 169-194.
  11. ^ Прогресс реактивного движения, первое издание, Невилл и Силсби, McGraw-Hill Book Company, Inc. Нью-Йорк и Лондон, 1948 г.