Силовые установки и требования, предъявляемые к ним

Авиационные силовые установки (АСУ) предназначены для создания силы тяги. Состоят: топливные системы, масляные, противооблединительные, системы запуска, всасывания и выхлопа, системы охлаждения, противопожарные.

Устройства:

- крепления двигателя;

- гондола двигателя;

- элементы управления силовой установкой;

- воздушный винт.

Для создания АСУ обеспечивающей max скорость, min расход топлива, max высоты необходимо: оптимальным образом выбрать компоновку АСУ, куда входят размещения устройств, контуры гондолы, крепление двигателей, при этом должны выполняться требования: обеспечение летных, технических и экономических данных ЛА, надежность, безотказность, и живучесть, красота конструкции и удобство в эксплуатации, большой ресурс, небольшой вес и габариты, малые аэродинамические и гидравлические сопротивления.

R – сила тяги, X – сила лобового сопротивления, Y – подъемная сила, Q– вес ЛА, k₀ – качество.

В условиях горизонтального полета: (1)

Качество ЛА показывает какой вес может поддерживаться в воздухе на единицу силы тяжести.

Чем меньше k, тем , следовательно требуется больше R.

Необходимое значение R может определяться условием горизонтального полета, но и условие маневровых свойств ЛА. Общие требования к R характеризуется тяговооружонностью: (2)

Вся совокупность оборудования, служащая для получения силы тяги называется силовой установкой: (3), где – расход воздуха через двигатель; – скорость истечения в срезе сопла; – скорость полета.

Для получения тяги необходимо: увеличить скорость, повышать кинетическую энергию воздуха, т.е. необходимо совершать работу, так как приходиться преодолевать инерционность воздушного потока: (4), где – работа.

Анализ (3) и (4) показывает, что для поддержания тяги необходимо иметь непрерывно действующий источник механической работы.

В качестве источника механической работы используют удобную формулу в виде химической энергии топлива.

Задачи АСУ:

1. Химическая энергия топлива преобразуется в механическую работу.

2. Используя получаемую работу, разгоняет набегающий воздушный поток. Возникающая реакция потока есть тяга.

Эти задачи выполняются отдельными устройствами: 1 часть – двигателем; 2 часть – движителем.

Качеством движителя служат ТВД, вентиляторы двухконтурные двигатели, реактивные сопла.

(5), где – полезная нагрузка и частей ЛА, – вес силовой установки с элементами крепежа крепления.

, , удельный вес АСУ, показывает какой вес АСУ на единицу силы тяги.

, (6)

Для возможности полета необходимы условия:

1. АСУ должна обладать малым весом применительно к данному типу самолета

2. Величина тяги R должна быть достаточной, что при k₀ и q_R обеспечивать полет с требуемым весом полезной нагрузки.

При Q_пол = const необходимая R будет тем больше, чем q_R стремиться к k₀

q_R состоит из: q_дв+ q_т+ q_об (7), где q_т – зависит от энергоэкономности двигателя и движителя и продолжительности полета; q_об – определяется конструкцией, весом и компоновкой двигателя, более стабильна; q_R – зависит от q_дв и q_т.

Для увеличения max скорости полета наиболее важно: снижать q_дв даже ценой роста q_т (боевые ЛА). Если требуется большая дальность q_т уменьшают q_дв увеличивают (для транспортных ЛА).