4.4. Характеристики устройств создания управляющих усилий

4.4.1. Обтекание выдвижного щитка и дефлектора

При погружении выдвижного щитка в сверхзвуковую струю в области среза сопла часть потока отклоняется от стенки соплами обтекает щиток (рис. 4.9).

Пограничный слой перед линией отрыва обычно турбулентный, высота ступеньки (глубина погружения щитка) больше толщины погра­ничного слоя б. В косом скачке линии тока отклоняются от первоначаль­ного направления, между отклоненным потоком и стенкой образуется турбулентная область (см. подразд. 4.5).

Общая картина турбулентного отрыва не зависит от того, каким способом он создается: ступенькой (различного вида), противодавле­нием, падающей ударной волной, поперечным вдувом газа или впрыс­ком жидкости.

Боковая сила, вызванная турбулентным отрывом плоского сверх­звукового потока перед ступенькой, может быть записана в виде суммы интегралов прироста давления по области перед отрывом (примерно 2,5) и по области отрыва (около 4,5h).

Приближенно

,

где Р- пустотная тяга двигателя при выведенном щитке; h_a — высота поперечного сечения плоского сопла шири­ной, равной 1; К_у=2,3- коэффициент относительной боко­вой силы;F_m=h/h_a — относительная площадь погружения щитка.

Рис. 4.9. Обтекание сверхзву­ковым потоком препятствий на стенке:

а - выдвижного щитка; б -распределение давления; в -струйного препятствия.

Потери тяги вследствие погружения щитка в поток (или относитель­ное сопротивление щитка) без учета давления на его тыльной стороне

,

где - коэффициент относительных потерь (табл. 4.12).

В последней колонке табл. 4.12 для сравнения приведены значения коэффициента в формуле для относительной боковой силы газового руля, установленного на срезе сопла .

Выдвижной щиток РДТТ имеет не только верхнюю, но и боковые кромки.

В области отрыва возникают течения, параллельные линии пересе­чения плоскостей щитка и сопла. Трехмерные эффекты становятся осо­бенно существенными, если высота щитка превышает размах в пять и более раз.

Опытные, характеристики щитка, вводимого в поток в выходном се­чении, приведены в табл. 4.13.

Обтекание дефлектора аналогично рассмотренной картине течения в сопле с выдвижным щитком. Однако поверхность дефлектора состав­ляет отличный от нуля угол с направлением оси у, перпендикулярной к оси сопла. Поэтому равнодействующая сил давления на дефлектор яв­ляется не только сопротивлением, но и имеет составляющую по оси у. Кольцо дефлектора воспринимает примерно 2/3 полной боковой силы, а около 1/3 боковой силы приходится на стенку сопла в области отрыва потока.

Таблица 4.12

Характеристики выдвижного щитка и газового руля

2 3 4	1,9 6,4 28	0,80 0,59 0,46	0,55 0,34 0,24	1,5 1,7 1,9	0,81 0,50 0,36

Таблица 4.13

Опытные характеристики выдвижного щитка

Относительная площадь щитка	0,05	0,10	0,15
Угол отклонения вектора тяги Относительные потери тяги	3 0,02	6 0,05	9 0,08

При увеличении утечки газа через зазор между срезом сопла и деф­лектором уменьшаются, размер отрывной зоны, образующейся на стен­ках сопла при повороте дефлектора, и поперечная сила, а также увели­чиваются Р.