Принципиальная схема сверхзвукового прямоточного воздушно-реактивного двигателя.

F₁ F₂ F₃

F₁ > F₂ F₂ < F₃

Как видно, СПВРД отличается от дозвукового формами входного устройства и выходного сопла.

Входное устройство имеет центральное тело, позволяющее снизить гидравлические потери, резко возрастающие при замедлении сверхзвукового потока. Так как это сверхзвуковой ПВРД, следовательно он используется при сверхзвуковых полетах, т.е. на входе в двигатель скорость достигает 2 и более Маха. Спрофилированный канал входного устройства – конфузорного типа, что позволяет достичь в его выходном сечении скорости, равной скорости звука. А затем в диффузорном канале уменьшить скорость до дозвуковой. Это необходимо для организации устойчивого и полного сгорания топлива в камере сгорания.

Сопло (выходное устройство) представляет собой сопло Лаваля, т.е. 2 состыкованных конуса сужающегося и расширяющегося сечений. Так как это сверхзвуковой ПВРД, то дозвуковой поток необходимо разогнать до скорости звука, что позволяет сделать конфузорный канал. В критическом сечении: . Для получения сверхзвукового потока на выходе из сопла используется канал диффузорного типа.

СПВРД при скоростях полета М = 2÷3 обладают высокой экономичностью, развивают большие тяги при малой массе и относительно простом устройстве.

Таким образом, эффективность ПВРД полностью определяется величиной . Поэтому ПВРД не может обеспечить взлет летательного аппарата, когда , и при его применении необходимы специальные стартовые устройства для разгона летательного аппарата до достаточно большой скорости полета. Этим объясняется его использование в комбинации с турбореактивными двигателями либо с ракетными двигателями. Отсутствие взлетной тяги, и очень сильная зависимость данных ПВРД от не позволяют его использовать в качестве основного двигателя силовых установок самолета, которые эксплуатируются в широком диапазоне . Этот двигатель применяется главным образом на летательных аппаратах одноразового действия специального назначения (самолетах-снарядах и др.), т. е. в тех случаях, когда особенно ценны их преимущества – высокая эффективность при очень больших и относительная легкость и простота конструкции.

Для устранения основных недостатков ПВРД были разработаны так называемые пульсирующие ВРД (ПуВРД).

Лекция №4. 05.03.08.