Mio-tech-service.ru

Автомобильный журнал
5 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Что такое двигатель векторной тяги

  • 1 История разработки
  • 2 Принцип действия
    • 2.1 Газодинамическое управление вектором тяги (ГУВТ)
  • 3 Конструкция струйного сопла УВТ для двигателя
  • 4 Отклоняемый вектор тяги
  • 5 Применение на современных самолётах
  • 6 См. также
  • 7 Ссылки
  • 8 Литература

Первые опыты, связанные с практической реализацией изменяемого вектора тяги на самолётах, относятся к 1957 году и проводились в Великобритании в рамках программы по созданию боевого самолета с вертикальным взлетом и посадкой. Прототип под обозначением Р.1127 был оснащен двумя поворачивающимися на 90° соплами, расположенными по бокам самолёта на линии центра тяжести, которые обеспечивали движение в вертикальном, переходном и горизонтальном режимах полета. Первый полёт Р.1127 состоялся в 1960 году, а в 1967 году на его базе был создан первый серийный СВВП «Харриер».

Существенным шагом вперед в разработке двигателей с изменяемым вектором тяги в рамках программ СВВП стало создание в 1987 советского сверхзвукового СВВП Як-41. Принципиальной отличительной чертой данного самолёта стало наличие двух двигателей: одного подъёмного и одного подъёмно-маршевого с поворотным соплом, расположенным между хвостовыми балками. Трехсекционная конструкция сопла подъёмно-маршевого двигателя делала возможным поворот вниз от горизонтального положения на 95°. В силу ряда причин Як-41М не производился серийно, однако реализованная на нём конструкция двигателя сыграла основополагающую роль в конце 1990-х годов в США в ходе работ по созданию будущего истребителя F-35 [источник не указан 1306 дней] .

Расширение маневренных характеристик

Ещё в ходе работ над Р.1127 испытателями было замечено, что использование отклоняемого вектора тяги в полёте несколько облегчает маневрирование самолёта. Однако из-за недостаточного уровня развития технологии и приоритетности программ СВВП серьёзные работы в области повышения маневренности за счёт ОВТ не велись до конца 1980-х годов.

В 1988 году на базе истребителя F-15B был создан экспериментальный самолёт с двигателями с плоскими соплами и отклонением вектора тяги в вертикальной плоскости. Результаты испытательных полётов показали высокую эффективность ОВТ для повышения управляемости самолёта на средних и больших углах атаки.

Приблизительно в то же время в Советском Союзе был разработан двигатель с осесимметрическим отклонением сопла кругового сечения, работы над которым велись параллельно с работами над плоским соплом с отклонением в вертикальной плоскости. Поскольку установка плоского сопла на реактивный двигатель сопряжена с потерей 10-15% тяги, предпочтение было отдано круглому соплу с осесимметрическим отклонением, и в 1989 году состоялся первый полёт истребителя Су-27 с экспериментальным двигателем.

Содержание

Высокой эффективности управления вектором тяги можно добиться с помощью газодинамического управления вектором тяги (ГУВТ) за счет ассиметричной подачи управляющего воздуха в тракт сопла.

Газодинамическое сопло использует «струйную» технику для изменения эффективной площади сопла и отклонения вектора тяги, при этом механически сопло не регулируется. В этом сопле отсутствуют горячие высоконагруженные подвижные детали, оно хорошо компонуется с конструкцией ЛА, что уменьшает массу последнего.

Внешние контуры неподвижного сопла могут плавно вписываться в обводы самолета, улучшая характеристики малой заметности. В этом сопле воздух от компрессора может направляться в инжекторы в критическом сечении и в расширяющейся части для изменения соответственно критического сечения и управления вектором тяги.

В МАИ были проведены экспериментальные работы по управлению вектором тяги за счет взаимодействия «дешевого» атмосферного воздуха с основной струей. За счет перераспределения эжектируемого через боковые каналы воздуха происходит отклонение основной струи двигателя (рис. 2б). Были разработаны и испытаны малогабаритные модельные образцы устройств с применением твердотопливных газогенераторов в качестве источников сжатого газа (рис. 2). В боковых каналах плоского эжектора, связанных с атмосферой, были установлены клапаны (3, 4 на рис. 2) с электромагнитным управлением. Температура газа в газогенераторе составляла 2600 К, рабочее давление до 5..7 МПа. Развиваемая управляемая тяга 1.0 кН. Время переключения тяги из одного крайнего положения в другое не превышало 0.02 с. Удельная мощность управляющего сигнала на единицу тяги составляла не более 0.05..0.7 Вт/кгс.

Проведенные испытания показали возможность отклонения вектора тяги на углы ±20° при прилипании струи к боковой стенке эжекторного сопла.

В ЦИАМ проводились предварительные исследования на физико-математической модели сопла с газодинамическим управлением вектором тяги двигателя для учебно-тренировочного самолета (УТС) в 2D постановке. В ТРДД для УТС наличие второго контура со сжатым и относительно холодным воздухом, отсутствие необходимости регулирования проходных сечений облегчает реализацию концепции сопла с газодинамическим управлением вектором тяги.

В исследуемом сопле выходной канал второго контура разделен продольными перегородками на четыре сектора с установленными на входе в каждый сектор устройствами регулирования расхода воздуха. Это сопло на режиме осевого истечения представляет собой сопло эжекторного типа с «жидкой» стенкой (рис.4), однако в нем эжектируемый воздух поступает не из атмосферы, а из-за вентилятора, следовательно, имеет достаточно высокое давление. Стенка сопла первого контура разорвана сразу за его критическим сечением, поэтому выходящая из него струя газа расширяется, постоянно уменьшая к выходу площадь струи второго контура (перепад на вентиляторе околокритический).

Для принятых значений параметров на этом режиме качество рассматриваемого варианта может быть выше, чем при раздельном истечении. Это возможно благодаря замене двух поверхностей трения (части внутренней стенки сопла второго контура и внешней стенки сверхзвуковой части сопла первого контура) на «жидкую» стенку, а также благодаря выравниванию поля скоростей на выходе вследствие частичного смешения потоков. Кроме того, такая схема сопла может обеспечить улучшенное протекание рабочей линии вентилятора на дроссельных режимах.

Читать еще:  Что такое двигатели dxi

Для получения максимального отклонения потока один сектор (2 на рис. 4) подвода воздуха второго контура полностью перекрывается. В результате расход через второй сектор (1) возрастает в два раза (для 2D варианта).

Отклонение струи происходит благодаря:

  • неосевому истечению струи воздуха второго контура и действию ее на поток первого контура под углом в направлении к оси сопла;
  • формированию на срезе сопла первого контура вблизи перекрытого сектора течения Прандтля-Майера и работе сопла как сопла с косым срезом.

В настоящее время ведутся работы над 3D вариантом такого сопла и сопла с использованием атмосферного воздуха. По предварительным оценкам рассматриваемые схемы сопел способны обеспечить эффективный угол отклонения вектора тяги ±20°.

Принцип действия [ править | править код ]

Для схемы с отклонением потока в дозвуковой части характерно совпадение угла механического отклонения с газодинамическим. Для схемы с отклонением только в сверхзвуковой части газодинамический угол отличается от механического.

Конструкция схемы сопла, представленная на рис. 1а, должна иметь дополнительный узел, обеспечивающий отклонение сопла целиком. Схема сопла с отклонением потока только в сверхзвуковой части на рис. 1б фактически не имеет никаких специальных элементов для обеспечения отклонения вектора тяги. Различия в работе этих двух схем выражаются в том, что для обеспечения одного и того же эффективного угла отклонения вектора тяги схема с отклонением в сверхзвуковой части требует больших управляющих моментов.

Представленные схемы также требуют решения проблем обеспечения приемлемых массо-габаритных характеристик, надёжности, ресурса и быстродействия.

Имеются две схемы управления вектором тяги:

  • с управлением в одной плоскости;
  • с управлением во всех плоскостях (с всеракурсным отклонением).

Газодинамическое управление вектором тяги (ГУВТ) [ править | править код ]

Высокой эффективности управления вектором тяги можно добиться с помощью газодинамического управления вектором тяги (ГУВТ) за счёт асимметричной подачи управляющего воздуха в тракт сопла.

Газодинамическое сопло использует «струйную» технику для изменения эффективной площади сопла и отклонения вектора тяги, при этом механически сопло не регулируется. В этом сопле отсутствуют горячие высоконагруженные подвижные детали, оно хорошо компонуется с конструкцией ЛА, что уменьшает массу последнего.

Внешние контуры неподвижного сопла могут плавно вписываться в обводы самолёта, улучшая характеристики конструктивной малой заметности. В этом сопле воздух от компрессора может направляться в инжекторы в критическом сечении и в расширяющейся части для изменения соответственно критического сечения и управления вектором тяги.

В МАИ были проведены экспериментальные работы по управлению вектором тяги за счёт взаимодействия «дешёвого» атмосферного воздуха с основной струёй. За счёт перераспределения эжектируемого через боковые каналы воздуха происходит отклонение основной струи двигателя (рис. 2б). Были разработаны и испытаны малогабаритные модельные образцы устройств с применением твердотопливных газогенераторов в качестве источников сжатого газа (рис. 2). В боковых каналах плоского эжектора, связанных с атмосферой, были установлены клапаны (3, 4 на рис. 2) с электромагнитным управлением. Температура газа в газогенераторе составляла 2600 К, рабочее давление до 5..7 МПа. Развиваемая управляемая тяга 1,0 кН. Время переключения тяги из одного крайнего положения в другое не превышало 0,02 с. Удельная мощность управляющего сигнала на единицу тяги составляла не более 0,05..0,7 Вт/кгс.

Проведённые испытания показали возможность отклонения вектора тяги на углы ±20° при прилипании струи к боковой стенке эжекторного сопла.

В ЦИАМ проводились предварительные исследования на физико-математической модели сопла с газодинамическим управлением вектором тяги двигателя для учебно-тренировочного самолёта (УТС) в 2D постановке. В ТРДД для УТС наличие второго контура со сжатым и относительно холодным воздухом, отсутствие необходимости регулирования проходных сечений облегчает реализацию концепции сопла с газодинамическим управлением вектором тяги.

В исследуемом сопле выходной канал второго контура разделён продольными перегородками на четыре сектора с установленными на входе в каждый сектор устройствами регулирования расхода воздуха. Это сопло на режиме осевого истечения представляет собой сопло эжекторного типа с «жидкой» стенкой (рис. 4), однако в нём эжектируемый воздух поступает не из атмосферы, а из-за вентилятора, следовательно, имеет достаточно высокое давление. Стенка сопла первого контура разорвана сразу за его критическим сечением, поэтому выходящая из него струя газа расширяется, постоянно уменьшая к выходу площадь струи второго контура (перепад на вентиляторе околокритический).

Для принятых значений параметров на этом режиме качество рассматриваемого варианта может быть выше, чем при раздельном истечении. Это возможно благодаря замене двух поверхностей трения (части внутренней стенки сопла второго контура и внешней стенки сверхзвуковой части сопла первого контура) на «жидкую» стенку, а также благодаря выравниванию поля скоростей на выходе вследствие частичного смешения потоков. Кроме того, такая схема сопла может обеспечить улучшенное протекание рабочей линии вентилятора на дроссельных режимах.

Для получения максимального отклонения потока один сектор (2 на рис. 4) подвода воздуха второго контура полностью перекрывается. В результате расход через второй сектор (1) возрастает в два раза (для 2D варианта).

Отклонение струи происходит благодаря:

  • неосевому истечению струи воздуха второго контура и действию её на поток первого контура под углом в направлении к оси сопла;
  • формированию на срезе сопла первого контура вблизи перекрытого сектора течения Прандтля-Майера и работе сопла как сопла с косым срезом.

В настоящее время ведутся работы над 3D-вариантом такого сопла и сопла с использованием атмосферного воздуха. По предварительным оценкам рассматриваемые схемы сопел способны обеспечить эффективный угол отклонения вектора тяги ±20°.

Изобретение относится к области наземных испытаний космической техники и может быть использовано при испытаниях ракетных двигателей различных типов, в особенности электроракетных двигателей (ЭРД) и двигательных установок на их основе. Способ заключается в следующем. Монтируют двигатель на испытательном стенде на неподвижном основании. Дополнительно монтируют мишень, располагая ее на оси испытываемого двигателя. Воздействуют реактивной струей на мишень в течение определенного времени для получения на поверхности мишени области, где под действием частиц реактивной струи происходит унос (распыление) материала мишени. Производят измерение координат не менее чем трех точек, не принадлежащих одной прямой, лежащих на границе измененной области мишени в системе координат, центр которой лежит на оси испытываемого двигателя. По результатам математической обработки указанных координат находят положение центра давления реактивной струи на мишень и определяют направление вектора тяги как направление вектора, начало которого находится в центре выходного среза сопла двигателя, а конец — в найденном центре давления реактивной струи. После чего рассчитывают боковые компоненты вектора тяги по найденной величине основной составляющей и найденному направлению вектора тяги с использованием общеизвестных формул аналитической геометрии. Устройство содержит жесткий силовой каркас, на одном конце которого смонтирован испытываемый ракетный двигатель, а напротив выходного среза сопла двигателя размещается распыляемая мишень. Поверхность мишени, обращенная к выходному срезу сопла, перпендикулярна оси испытываемого двигателя. Мишень может заменяться на аналогичную. Кроме того, на поверхность мишени нанесен слой покрытия либо неровности, разрушающийся под действием реактивной струи. Технический результат заключается в упрощении процесса испытаний, а также устранении погрешностей при измерении боковых компонент вектора тяги. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 5 ил.

Читать еще:  Вятка автомат электрическая схема двигателя

1. Способ определения вектора тяги при испытании ракетного двигателя, включающий монтаж двигателя на испытательном стенде, балансировку тягоизмерительного устройства и проведение испытаний с измерением основной компоненты вектора тяги при рабочих параметрах ЭРД, отличающийся тем, что затем двигатель монтируют на неподвижном основании, дополнительно монтируют мишень, располагая ее на оси испытываемого двигателя, воздействуют реактивной струей на мишень в течение определенного времени для получения на поверхности мишени области, где под действием частиц реактивной струи происходит унос (распыление) материала мишени, производят измерение координат не менее чем трех точек, не принадлежащих одной прямой, лежащих на границе измененной области мишени в системе координат, центр которой лежит на оси испытываемого двигателя, по результатам математической обработки указанных координат находят положение центра давления реактивной струи на мишень и определяют направление вектора тяги как направление вектора, начало которого находится в центре выходного среза сопла двигателя, а конец — в найденном центре давления реактивной струи, после чего рассчитывают боковые составляющие вектора тяги по найденной величине основной составляющей и найденному направлению вектора тяги с использованием общеизвестных формул аналитической геометрии. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что производят замену распыляемой мишени на аналогичную с изменением расстояния от среза сопла двигателя на величину z1, определяемую соотношением:

,

где L — расстояние от среза двигателя до мишени при ее первоначальном закреплении;

D — минимальное расстояние от оси двигателя до края рабочей поверхности мишени;

а — первоначально измеренное максимальное расстояние от оси до границы следа реактивной струи,

повторяют испытания, измерения и математическую обработку, находят положение центра давления реактивной струи на вновь установленную мишень, определяют направление вектора тяги как направление вектора, проведенного через две точки найденных центров давлений до точки пересечения вектора со срезом сопла, являющейся точкой приложения вектора тяги, после чего рассчитывают боковые составляющие вектора тяги по найденной величине основной составляющей и найденному направлению вектора тяги с использованием общеизвестных формул аналитической геометрии.

3. Устройство для определения боковых составляющих вектора тяги, содержащее жесткий силовой каркас, на одном конце которого, посредством монтажного узла, смонтирован испытываемый ракетный двигатель, кабели подвода электрической энергии, трубопроводы подвода рабочего тела, отличающееся тем, что на том же каркасе, напротив выходного среза сопла испытываемого ракетного двигателя размещается распыляемая мишень с возможностью замены на аналогичную, при этом поверхность мишени, обращенная к выходному срезу сопла, перпендикулярна оси испытываемого ракетного двигателя. 4. Устройство по п.3, отличающееся тем, что на поверхность мишени, обращенную к выходному срезу сопла испытываемого двигателя, нанесен слой покрытия, разрушающийся под действием реактивной струи, толщина которого определяется как:

где V — скорость уноса, м/с;

t — заданное время экспозиции, с.

5. Устройство по п.3, отличающееся тем, что на поверхность мишени, обращенную к выходному срезу сопла испытываемого ракетного двигателя, нанесены неровности, разрушающиеся под действием реактивной струи, высота которых определяется как:

Отклоняемый вектор тяги [ править | править код ]

Отклоняемый вектор тяги (ОВТ) — функция сопла, изменяющая направление истечения реактивной струи. Предназначена для улучшения тактико-технических характеристик самолёта. Регулируемое реактивное сопло с отклоняемым вектором тяги — устройство с изменяемыми, в зависимости от режимов работы двигателя, размерами критического и выходного сечений, в канале которого происходит ускорение потока газа с целью создания реактивной тяги и возможностью отклонения вектора тяги во всех направлениях.

Принцип

Принцип векторной тяги состоит в том, чтобы ориентировать поток на выходе из реактора, например, с помощью ориентируемого сопла . Первые сопла могли вращаться только вертикально, воздействуя только на тангаж самолета. Появление второго поколения горизонтально ориентируемых сопел также сделало возможным воздействие на рыскание . Еще одно усовершенствование парных реакторов — это возможность асинхронного перемещения двух сопел , то есть независимо друг от друга. Это позволяет контролировать крен и дополнительно улучшает маневренность и траектории самолета.

Читать еще:  Что такое раскоксовка двигателя ваз

Управляемый компьютером, действие на вектор тяги встроено в органы управления рулевых поверхностей. На истребителях типа Су-37 сопла ориентированы благодаря расположенным вокруг них гидроцилиндрам. В случае выхода из строя гидравлической системы пневматическая система возвращается в исходное положение и блокирует форсунку в нейтральном положении. На некоторых самолетах, таких как X-31 , перемещается не сопло, а дефлекторные панели, приводимые в действие гидроцилиндрами, которые направляют поток тяги.

Перед производителями двигателей стояла задача создать систему, которая была бы достаточно прочной и мощной, чтобы выдержать ударную струю . Гидравлическая система была достаточно мощной, чтобы удерживать сопло под наклоном, в то время как материалы, устойчивые к нагреву выхлопных газов, уже существовали. На самолетах, использующих векторную тягу для увеличения маневренности, сопло наклоняется примерно от 15 до 25 ° со скоростью примерно 30 ° / с .

Векторная тяга дает истребителям преимущество перед врагами, у которых нет этой техники: делать очень крутые повороты, чтобы встретиться лицом к лицу с противником, заманивать доплеровские радиолокационные системы полетом на малой скорости и даже выходить из сваливания. Это также обеспечивает дополнительный запас прочности за счет компенсации частичного разрушения одной или нескольких поверхностей управления во время воздушного боя.

Согласно Eurojet, векторная тяга снизит эксплуатационные расходы реактивного истребителя, увеличит срок службы двигателей и снизит расход топлива (от 3 до 5% на его двигателе EJ200 в типичной миссии).

Совместимость уретрального и анального векторов в одном человеке

Довольно сложно представить такого человека, в котором были бы хорошо развиты одновременно анальный и уретральный векторы.

В случае если они оба приняты, человек становится успешной личностью. Ведь тогда отлично справится и с рождением новых идей, и доведет начатое до логического конца. Он будет уметь работать на любой скорости и уметь смотреть на вещи как детально, так и более широко. Люди с уретрально-анальным вектором считаются самыми продуктивными.

К сожалению, таких людей совсем немного. Большинство из них так и не могут реализовать себя и свой потенциал. Виной тому чаще всего становится неумение или невозможность правильно развить необходимый набор векторов. Такие люди как будто бы живут одновременно в двух параллельных мирах. Их швыряет из одной крайности в другую.

В разные периоды внутри них борется то огромное количество новых идей и мыслей, то, наоборот, спокойствие и размеренность. Человек с уретральным вектором переживает из-за таких скачков и не может приспособиться и максимально продуктивно прожить обе эти ситуации.

Такое состояние может привести к неприятным последствиям: от эмоционального и профессионального выгорания до потери интереса к жизни. Как следствие, у человека появляется множество психологических и соматических заболеваний.

Чтобы помирить в себе две противоположности в виде уретрального и анального векторов, нужно уметь переключаться между ними, поочередно давая себе отдохнуть от каждого из них.

Системно-векторная психология: ее предназначение

Нет ни одного человека, способного отказаться от наслаждения; даже самой религии приходится обосновывать требование отказаться от удовольствий в ближайшее время обещанием несравненно больших и более ценных радостей в потустороннем мире. © Зигмунд Фрейд

Для чего же нужна восьми векторная психология? Какая ее функция и польза для человека?

Основной целью векторной психологии является познание себя и получение наслаждений от жизни, используя свои внутренние векторы. Данная система направлена на самопознание индивида, определение его роли в обществе, с целью избежать морального неудовлетворения собой и своей жизнью. Если человек не может реализовать себя в социуме, не знает своих истинных потребностей и желаний, то постоянно ощущение неудовлетворения может привести к депрессивному состоянию.

Системно-векторная психология также направлена на раскрытие сексуальных желаний и потребностей человека. Может применяться в качестве профессионально ориентированных тестов.

Психологическая теория, разработанная Виктором Толкачевым на основе постулатов Фрейда, позволяет открывать тайны подсознания, осознавать, что именно является двигательной силой человека, первопричиной всех его действий и поступков. Польза изучения векторов системно-векторной психологии также в построении коммуникативных связей с окружающими людьми: сотрудниками, родственниками, друзьями. Если два человека обладают одинаковыми векторами, то зачастую это является залогом дружественных отношений. И наоборот – контрастность векторов объясняет несовместимость в парах и неприязнь отдельных личностей друг к другу. Говоря словами невольного основоположника данного учения Зигмунда Фрейда:

Мы выбираем не случайно друг друга… Мы встречаем только тех, кто уже существует в нашем подсознании. ©

Системно-векторная психология не является доказанной или абсолютно верной. Это всего лишь одна из методологий выявления определенного типа личности. Количество критики опытных специалистов относительно учений В. К. Толкачева доказывает не совершенность данной психологической концепции. Дискуссии и споры не утихают между приверженцами классической психологии и учениками Толкачева.

Первые склонны считать векторный подход определения личности сектантским и гипнотически-навязчивым (якобы, тренинги по обучению данной методике проводятся исключительно с коммерческими целями). Вторые же искренне верят в объективность системно-векторной психологии и доказывают ее пользу для отдельных индивидов и человечества в целом.

Чтобы подробнее ознакомиться с тезисами и понятиями данного учения, можно просмотреть видео вводных лекций Юрия Бурлуна относительно системы векторов. Только собрав воедино полную картину учения, каждый человек сможет самостоятельно сделать вывод об истинности выдвигаемых идей.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector