6.2.2. Профилирование сопла

В сопле камеры двигателя происходит расширение и разгон продуктов сгорания (рабочего тела), т.е. преобразование тепловой энергии, получаемой в камере сгорания, в кинетическую энергию движения газов. От качества работы сопла, его массовых характеристик зависят качество и масса всей двигательной установки.

Задача проектирования сопла состоит в определении такого контура сопла, при котором удовлетворялись бы следующие основные требования, предъявляемые к соплам:

1. Сопло должно иметь возможно меньшие потери тяги;

2. Поверхность стенки сопла при заданных , должна быть минимальной, что уменьшает массу сопла и облегчает его охлаждение;

3. Конструкция и технология изготовления сопла должны быть возможно более простыми.

Однако, как часто бывает в технике, указанные требования являются в известной мере противоречивыми и полное удовлетворение одного из них приводит к некоторому ухудшению других свойств сопла. Поэтому при проектировании сопла в зависимости от назначения двигателя принимают то или иное компромиссное решение.

При выполнении эскизного проекта для расчета характеристик двигателя, расчета охлаждения, оценки массы двигателя достаточно знать приближенный контур сопла, размеры которого незначительно отличаются от размеров точного контура, рассчитываемого из газодинамических соображений. В этом случае используют приближенные методы построения контура сопла, которые позволяют достаточно быстро найти оптимальный контур. Один из таких методов (сопло с угловой точкой) приведен ниже (рис.6.3). Радиус скругления дозвуковой части на участке докритического сечения составляет .

На основании анализа семейства контуров оптимальных сопел построены графики зависимостей углов θ_m и θ_a от безразмерной длины сверхзвуковой части сопла и безразмерного радиуса сопла на срезе . Сверхкритическая часть контура на участке АС приближенно аппроксимируется параболой.

Расчеты показали, что замена точного контура параболическим приводит к расхождению радиальных размеров сопла на (1÷3)%. Значение θ_a находится в пределах 10°÷14°. Зная , задаваясь значением θ_a из рис. 6.4 находим значения θ_m и