Авиация и космонавтика 2001 08 - [2]
При проведении летных испытаний истребителей с выполнением пусков различных типов ракетного вооружения иногда приходится сталкиваться со случаями срывного течения в газо-воз-душном тракте силовой установки. Дело в том, что газовая струя ракетного двигателя имеет высокую температуру и на некоторых режимах полета может попадать в воздухозаборник двигателя самолета-носителя. Попадание горячих газов на вход в двигатель приводит к резкому увеличению температурной неравномерности воздушного потока, поступающего в двигатель. Вследствие этого в двигателе возникает срывное течение (помпаж двигателя). Помпаж характеризуется продольными колебаниями воздушного потока по тракту двигателя с выбросом пламени из основных камер сгорания.
Рис.9
Рис.10
Рис. 11а
Часто при проведении специальных испытаний, связанных с пусками ракетного вооружения, кроме специальной бортовой записывающей аппаратуры, используется киносъемка процесса с самолета-фотографа, сопровождающего самолет-носитель.
На рис.11 (см. 2-ю стр. обложки) показан пуск ракеты класса "воздух-воздух" с самолета МиГ-21бис на малых скоростях полета. На кинокадре видно, что в результате попадания горячих газов струи ракетного двигателя в воздухозаборник истребителя возник помпаж его двигателя. Виден характерный для помпажа выброс пламени из двигателя самолета. В связи с этим двигатель был остановлен. На основании изучения такого рода взаимодействия струи газов и двигателя были созданы специальные системы обнаружения, ликвидации помпажа и вывода двигателя самолета на исходный режим работы. Эти системы, наряду с другими мероприятиями, позволяют существенно расширить область применения ракетного вооружения, сохраняя устойчивую работу двигателя на всех режимах. На рис. 11а показан пуск ракеты РВВ-АЕ с истребителя МиГ-21-93.
Во время испытаний самолета МиГ-29 по дозаправке топливом, в одном из полетов произошел выброс топлива в атмосферу, вследствие нарушения герметичности топливного трубопровода. Кинокамера самолета-фотографа зафиксировала развитие этой нештатной ситуации. На рис.12, (см. 2-ю стр. обложки) показан момент начала выброса топлива.
Часть топлива при этом попала в тракт двигателя РД-33, что привело к помпажу и его остановке. Вследствие помпажа двигателя произошел выброс пламени из основной камеры сгорания против потока воздуха и воспламенение топлива, попавшего в воздушный
канал. Пламя перекинулось на всю струю топлива и под действием давления в канале вышло на наружную поверхность планера и было снесено набегающим потоком в район килей, где устойчиво протекал процесс наружного горения, пока пламя не сбило набегающей массой воздуха. На рис. 13 (см. 2-ю стр. обложки) виден огненный шар горящего топлива в зоне килей.
Двигатели современных самолетов-истребителей оснащены сверхзвуковыми регулируемыми соплами. Как правило, на форсажном режиме работы двигателя давление на срезе сопла превышает давление окружающего воздуха. На значительном удалении от среза сопла давление в струе и в атмосфере должны уравняться. По мере удаления от среза сопла давление в струе уменьшается, а скорость газа возрастает. Поперечное сечение струи увеличивается, что схематически показано на рис. 14. Газ по инерции продолжает расширяться, и в наиболее широком сечении струи давление становится ниже атмосферного. После этого струя начинает сужаться, давление в ней приближается к атмосферному, а скорость соответственно уменьшается. Торможение сверхзвукового потока приводит, естественно, к возникновению прямого скачка уплотнения. В результате в некоторой части струи скорости становятся дозвуковыми, а давление соответственно выше атмосферного. Как видно из рис.14, форма струи становится бочкообразной. Затем процесс повторяется.
Рис.16
Рис.17
Рис.18
Газовая струя имеет температуру более 2000 °К, поэтому ее свечение делает видимыми процессы, происходящие при ее истечении. На рис. 15 (см. 2-ю стр. обложки) видны области яркого свечения в тех местах струи, где образуются прямые скачки уплотнения.
При тушении пожаров на больших площадях широко применяются специальные самолеты, оборудованные системами забора и сброса больших масс воды в зону пожара. На рис. 16 показан начальный момент сброса многотонной массы воды с самолета-амфибии. На фотографии видно распределение масс воды при ее взаимодействии с набегающим потоком. Наиболее массивная часть движется по траектории, напоминающей баллистическую, меньшая часть вытекает свободно и сносится набегающим потоком. Подобное протекание процесса сброса заставляет оптимизировать в процессе летных испытаний режимы сброса воды по высоте и скорости полета для достижения максимальной эффективности применения такой схемы пожаротушения.
Рис.19
На авиационных шоу, проводимых во многих странах мира, огромный зрелищный эффект достигается при пилотаже группы самолетов, оборудованных специальными устройствами для визуализации пути самолетов в небе -трассерами. На рис.17 показан полет группы самолетов, оборудованных генераторами дыма. На рис. 18 – полет самолетов, оборудованных дымовыми шашками с компонентами окрашивающими дымный след в различные цвета.
