IP д ы
л Э РО‘ I идро д и 11 д мн ч f с: к < > г •
и v	Н. 1 /К > • 11 и<- >" 1 "
ИНС1И1УТЛ
Выпуск X 151
Il	II'В
РАЗМЕЩЕНИЕ СЕТОК
В ЛИНИИ ВСАСЫВАНИЯ МОТОРА
I I \НИ1	ГР‘ ЛЬНОГС ЧР< >-!  LI" : Н . УИ -	.   ; '
: пр ; 11 л  1 О) •<. кого
“ Г7в	' з °
ЦАГИ
СИСТЕМА ОСЕЙ КООРДИНАТ
Ф
Систем,1 осей
координат—правая « >
t	’ к. ‘ * *
г
Оси		Силы парал- лель- ное осям	1 Момент w от нос. и гельни | осей	J		Угли		Скорости л		Мо- менты инер- ции
Названия	Обо- значе- ния	Ооозначуния (названия как у осей)	Названии	Обоз- 1 наче- • НИИ	Названия	Обо»- каче- ния	| Компоненты irmeftuofi корости	Компонент : углоний скорост»»	
Продольная	с	X	Момент крена	п	Угол крена	ф	и,	р	А
Поперечная Нормальная . 1	У /		Момент танга- жа 	 Момент рыс- канья	. .	я	Угол тан- гажа . Угол рыс- канья . .	е Ф	V W	<1 1 Г	В С
Положительные направления >мппн<.. .ов сил и лги иной скорости n>ir-« i w с по-
ложительными направлениями ос й. Положительные направления компонентов моментов и
угловой скорости по правому хищению. .тЛ"" отклонения веет органов управления и до-
полнительных повепхиос- й иня. >тся то же правилу; для руля высоты, закрыл ив,
элеронов и триммеров на них поло- ;п**щ.ног отклонение вниз; для рулей направления и
триммеров на них—положи-’ *нре ет’-< *и влево.
УГОЛ ДТ^Й„ :0Л СКОЛЬЖЕНИЯ
Угол ;гаки а—угол _ .-жду. "чбра” "»; пней стсч-та, свяоанной с сатолетом (парал-
лельной пл 'кости симм“т»""<'	" • чэктора скорости на плоскость симметрии;
положителен, если вектор (	,^Г1 отклонен от линии отсч-та в направлении от
оси х к осн Z.	ТТН
Угол сколь*	угол	” Aw скорости и плоскостью симметрии само-
лета; поло—w .и, вр'-т (	ЧЛюлега расположен слплоскости сим-
метрии.
АЭРОДИНАМ. * СИЛЫ И МОМЕНТЫ
Комн, '«ты хеита.
’^Д^.С/^57	£тЧ$1	N -CnqSl
। v.o., и крена) ’	--ДшоАацт тангажа)	(момент рысканья)
(^ —динамическое давление; S и I— ^«актерные площадь и длина).
Подъемная сила l = CLqS. Лобовое сопротивление D = CDqS. Положительные на-
правления этих сил обратны положительным направлениям осей.
(см. 3 стр. обложки)
ТРУДЫ
ЦЕНТРАЛЬНОГО АЭРО-ГИДРОДИНАМИЧЕСКОГО
им. проф. Н. Е. Жуковского
ИНСТИТУТА
Выпуск № 451
ш
И. И. КОРОЛЕВ
РАЗМЕЩЕНИЕ СЕТОК
В ЛИНИИ ВСАСЫВАНИЯ МОТОРА
5».
У

ЫБЛГОТЕКА
Ки!всьхого Лв1о-
1вституту
Bi/ди
с? s
ДАНИЕ ЦЕНТРАЛЬНОГО АЭРО-I ВДРОДИНАМИЧЕСКОГО ИНСТИ'Щ ГА
им. проф. Н. Е. Жу К ОБСКОГО
|)сква
19 39
КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ
В статье приведены результаты исследований, проведенных в лаборатории ЦАГИ, по
рациональному размещению сеток во всасывающем трубопроводе авиационного мотора.
Дан метод подсчета потерь и коэфициентов потерь в сетках, установленных в трубопро
воде под углом к потоку и сеток, помещенных в диффузоре с любым углом раскрытия.
УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ
ДР — гидравлические потери в мм Н2О;
Р'ср— средняя скорость потока в трубопроводе в м!сек-,
Йо — скорость полета самолета в км/час-,
&Н — повышение высотности мотора от скоростного наддува в м\
D — наибольший диаметр диффузора в мм',
d — наименьший диаметр диффузора в м.к\
а угол установки сеток в трубопроводе или угол раскрытия диффузора;
р — массовая плотность воздуха в кг.сек'1. л/4;
С— коэфициент потерь, отнесенный к скоростному напору средней скорости
в трубопроводе;
А постоянный коэфициеит, хара ’зующий потери на поворот.
ВВЕДЕНИЕ
Уменьшение гидравлических потерь в системе всасывания является
одним из основных путей повышения мощности и высотности авиационного
мотора. Рациональное использование скоростного напора набегающего по-
тока—скоростной наддув—на сегодняшний день является вопросом практи-
чески уже решенным. Как показали экспериментальные исследования всасы-
вающих патрубков в лаборатории и в полете \ получающийся эффект от
скоростного наддува зависит как от формы патрубка, так и его располо-
жения и обдувки набегающим потоком воздуха. .
Однако, на практике в большинстве случаев приходится считаться
с введением в систему всасывания некоторых дополнительных сопротивле-
ний. Для предохранения всасывающей линии мотора от попадания посто-
ронних предметов (песка, обрывков растений, насекомых и т. д.) в патрубки
перед карбюратором или нагнетателем устанавливаются сетки.
Кроме того, с целью предотвращения проникновения пламени в карбю-
ратор при обратных вспышках, во всасывающие трубопроводы устанавли-
ваются пластинчатые фильтры (антифламинги), которые также приводят
к увеличению гидравлических потерь системы.
1 См. Труды ЦАГИ, вып. 347 за 1938 г.; вып. 376 за 1939 г., а также Техн. зам.
ЦАГИ, №Z21 за 1936 г.
3
Ясно, чго введение дополнительного сопротивления во всасывающий
трубопровод приводит к неизбежному снижению получающегося эффекта
от скоростного наддува.
Как показали исследования, проведенные в ЦАГИ, эти потери мож!
значительно уменьшить за счет рационального размещения сеток и анти-
фламингов во всасывающем трубопроводе.
Уменьшить сопротивление сеток, устанавливаемых во всасывающий
трубопровод, можно либо за счет их установки под соответствующим углом
к потоку', либо за счет введения в трубопровод диффузора с сеткох
(фиг. 1).
Фиг. 1. Схема установки сеток под углом и в диффузоре
Фиг. 2. Схема установки аигифламингов под углом и в диффузоре
Совершенно аналогичное размещение во всасывающем трубопроводе
антифламингов показано на схеме фиг. 2. В обоих случаях уменьшение
потерь происходит вследствие уменьшения скорости потока перед сеткой
или* антифламингом.
1 Схема инж. Николаенко.
4
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ СЕТОК
С целью проверки описанного выше предположения в лаборатории
ЦА1 И было проведено исследование сеток, установленных в трубопроводе
под различными углами к потоку, и сеток с диффузорами, имеющими раз-
1ичные углы раскрытия.
Исследованию была подвергнута наиболее часто применяющаяся сетка
'азмером — 140 ячеек на 1 сзр, толщина проволоки 0,2 мм.
Все испытания проведены на всасывающей камере по схемам уста-
новок, приведенных на фиг. 3 и 4.
Фнг. 3. Схема установки 'для 'испытания сетки, установленной
под различными углами к потоку
Фнг. -I. Схема установки для испытания сеток в диффузорах: 1 — сетка,
2- диффузор, 3 — коллектор, 4, 3 и 6 трубы
Проверка Первого предположения -уменьшение потерь в зависимости
о угла установки сеток в трубопроводе -проведена по схеме фиг. 3, про-
верка второго предположения - влияние угла раскрытия диффузора на
уменьшение потерь — проведена по схеме фиг. 4.
В первом случае сетки были продуты в трубопроводе квадратного
ечения 200 X 200, во втором- трубопроводе с диаметром 100 мм. Как это
видно из схем установок фиг. 3 и 4, воздух через коллектор засасывался
в трубопровод, проходил через сетки и вентилятором выбрасывался наружу
Различные скорости в трубопроводе при постоянном числе оборотов
электромотора достигались при помощи задвижки, установленной за венти-
лятором. Скорость потока воздуха в трубопроводе менялась в пределах от
5 до 50 mi сек.
В первом варианте сетка была исследована под углами 90. 75, 60 и
45' по отношению к направлению потока воздуха в трубопроводе. Опре-
деление влияния угла раскрытия диффузора с сеткой, установленной в наи-
5
большем его сечении, было проведено на трех специально изготовление
диффузорах с углами раскрытия 15, 30 и 45° (фиг. 5).
При испытании сеток в трубопроводе, установленных под различными
углами, и сеток, размещенных в широком сечении диффузоров, замерялись,
динамический напор на входе и перепад статических давлений до и после
сетки (фиг. 3 и 4).
Средняя скорость потока для каждого режима исправлялась на коэфи-
циент поля скоростей, определяемый в обоих случаях в начале продувки.,
Результаты всех испытаний, проведенных с сетками, сравнивались
с результатами продувок сеток под углом 90J к потоку в трубе постоянного
сечения, рассматриваемых в качестве исходного варианта.
Обработка и। результаты испытаний
В качестве основного
принят коэфициент потерь,
рости в трубопроводе
критерия результатов, полученных из опыта,
отнесенный к скоростному напору средней ско-
ДР
^ср’
р-т
(1)
где ДР—гидравлические потери, приведенные к нормальным условиям,
Кр — средняя скорость потока в трубопроводе.
6
Потери УР в сетке, полученные при различных углах ее наклона к на-
правлению потока в зависимости от средней скорости воздуха в трубопро-
воде, приведены на фиг. 6.
Фиг. 6. Изменение потерь в сетке в зависимости от угла установки
На фиг. 7 для тех же скоростей и углов установки сеток приведены
коэфициенты потерь С.
Как видно из фиг. 6 и 7, потери и коэфициенты потерь имеют наиболь-
шее значение при положении сетки перпендикулярно к направлению по-
тока.
С уменьшением угла установки сетки потери и коэфициенты потерь
уменьшаются. Так, например, при положении сетки под углом 45 потери
снижаются на —-30%, при дальнейшем уменьшении угла а потери становятся
еще меньше. Изменение коэфициента потерь в зависимости от угла уста-
новки сеток в трубопроводе показано на фиг. 8, из которой видим, что
падение С в функции угла а происходит по линейному закону. Там же при-
ведена теоретическая кривая (пунктир) изменения коэфициента потерь в зави-
симости от утла а, протекание которой, как это видно из фиг. 8, подчи-
няется закону sin2 я.
7
Фиг. 7. Изменение коэфициентов потерь в сетке, установленной
в трубопроводе под различными углами
Фиг. 8. Изменение коэфициента потерь в сетке в зависимости
от угла установки
8
Последнее соотношение вытекает из следл ющих элементарных рассуж-
дений. Обозначая скорость потока перед сеткой, установленной под углом а
к направлению потока, через 14 и скорость потока перед сеткой, располо-
женной нормально к потоку, через V„, для любого \гла установки а. 90
V
будем иметь р" s.n 2. В теоретическом случае без учета потерь на пово-
рот значение коэфициента потерь будет равно
Ji _АР’
при этом А Рп = Д Ра -.р
Отсюда следует, что значение коэфициентов потерь в сетке, установлен-
ной под любым углом к направлению потока, выразится равенством
ДА
Cn-Sinsa = -п(1 -COS2 а),

(2)
где Сп - коэфициент потерь при
ению потока.
установке сетки под
углом 90 к паправ-
Из сопоставления кривой Соп =/(?.), полученной из опыта, и теорети-
ческой кривой изменения 4 видим, что от угла 90 до 70 они практически
совпадают, при дальнейшем уменьшении угла а вследствие увеличения
потерь, связанных с поворотом потока, кривая, полученная из опыта, идет
выше теоретической кривой Сс; ниже угла установки а ~70 отрезки над
кривой Сс до кривой Соп выражают потери на поворот потока в сетке.
Как показал опыт (фиг. 8), выигрыш в потерях от установки сетки
под углом в среднем составляет -~65% от теоретического значения потерь,
что дало возможность изменение коэфициента потерь в зависимости от угла!
расположения сетки в трубопроводе выразить равенством
С = Л, (1 - k cos2 a),
(3)
где k — коэфпциент, изменяющийся в пределах 0,5	0,6.
Протекание кривой коэфициента потерь, подсчитанной по равенству (3),
как это видно из фиг. 8 (кривая пунктир с точкой), при углах от 90 до 30
очень близко совпадает с кривой, полученной из опыта.
Следовательно, зная коэфициент сопротивления сетки, установленной
в трубопроводе под углом 90', по равенству (3) легко определяется коэфи-
циент сопротивления сетки, установленной под любым углом в диапазоне
от 90 до 30°.
Результаты исследования сеток в диффузорах приведены на фиг. 9 и 10
На фиг. 9 в зависимости от скорости потока воздуха в трубопроводе
« угла раскрытия диффузора показаны гидравлические потери в сетке ДА
9
На фиг. 10 для тех же углов раскрытия в функции скорости приведе-
ны кривые коэфициентов потерь. Здесь так яке, как и в первом случае,
за счет увеличения площади проходного сечения сетки" и соответствующего
Фиг. 9. Изменение потерь в сетке в зависимости от угла
раскрытия диффузора
уменьшения скорости потока потери и коэфициенты потерь заметно сни
жаются.
Наиболее резкое снижение потерь ДР и коэфициентов С, как это
видно из фиг. 9 и 10, происходит до угла раскрытия 1Е (область углов
раскрытия эффективных диффузоров); дальнейшее увеличение угла раскры-
тия диффузора практически на уменьшение потерь не сказывается вслед-
ствие возрастания потерь в самом диффузоре, компенсирующих выигрыш,
получающийся от увеличения площади сетки.
Изменение коэфициента сопротивления в зависимости от угла раскры-
10
Фиг. 10. Изменение коэфициента потерь в сетке в зависимости
от угла раскрытия диффузора
тия диффузора отношения 1	- наиболее наглядно характеризует кривая,
приведенная на фиг. 11, из которой видим, что увеличение отношения
сверх 1,7, соответствующего углу раскрытия 15\ большого выигрыша
в коэфиниенте потерь не дает.
Там же нанесена теоретическая кривая ,!пунктир с точкой) изменения
коэфициента потерь в сетке, протекание которой, как это видно из фиг. 11,
Л	г г ( d V'
происходит по параболическому закону-  Сс=Сп1 —jy ) 
Очевидно, что теоретическая величина коэфициента потерь в сетке
с учетом потерь в диффузоре может быть подсчитана по равенству:
4-V -4--
’т ’с I -диф -л JJ I I -диф'
Теоретические значения Сдиф могут быть подсчитаны на основании
исследований работы диффузоров, проведенных Петерсом (Peters) и Гибсо-
ном (Gihsor.)1.
Кривые сопротивления диффузора, полученные Петерсом и Гибсоном,,
приведены на фиг. 12, где по оси абсцисс отложены центральные углы рас-
1 Peters. Energieumsetzung in Querscbnitts-erweiterungen bei verscbiedenen Zulu
ufbedingungen. Ingenieur — Archlv. Bd. II, Heft 1, 1931, а также Gibson A. H. Hjdrdiilics
and its applications. 1933.
11
Фиг. 12. Кривые коэфициентов смягчения удара в диффузорах:
кривая а — соответствует коническому диффузору с круглым попе-
речным сечением, кривая b — то же для пирамидального диффузора
с квадратным поперечным сечением, кривая с - - то же для плоского
Диффузора с прямоугольным поперечным сечением, в котором одна
сторона по длине диффузора не изменяется
12
I
г
крытия диффузора, по оси ординат коэфициенты Л"=Диф (Д - коэфи
’уд
ииент потерь на удар).
Потери на удар для диффузора с любым углом раскрытия легко
определятся по общеизвестной формуле Борда
Г
ЧУД
дут
о I
Окончательно потери в диффузоре определятся равенством
1де величина К' для любого угла раскрытия диффузора берется из фиг. 12.
Из сопоставления кривой изменения коэфициента потерь, полученной
из опыта, и теоретической кривой, подсчитанной вышеуказанным способом,
видим, что при любых углах раскрытия диффузора они практически совпа-
дают. Из фиг. 10 и 11 заключаем, что наивыгоднейшие углы раскрытия
диффузора, при которых получаются минимальные потери в сетке, следует
считать от 10 до 15 .
Увеличение или уменьшение угла раскрытия от углов 10 15 приве-
дет к повышению коэфициента потерь: в первом случае за счет увеличения
потерь в самом диффузоре, во втором за счет увеличения потерь от по-
вышения скорости перед сеткой.
Таким образом, если известен коэфициент потерь в сетке, полученный
из продувки в трубопроводе постоянного сечения, аналогичным способом
можно подсчитать потери в сетке, установленной в диффузоре с любым
углом раскрытия. При этом следует отметить, что при более густых сетках
коэфициент потерь в диффузоре, вследствие выравнивающего эффекта
сетки1, может оказаться ниже Сдаф, подсчитанного по кривой Гибсона, при-
веденной на фиг. 12. Практически же во всасывающих трубопроводах авиа-
ционного мотора более густые сетки не применяются, следовательно, рас-
чет потерь сетки в диффузоре следует производить по схеме, изложенное
выше.
Из сопоставления потерь, полученных в сетке, установленной под
углом 45и, и сетки, установленной в диффузоре с углом раскрытия 15',
видим, что снижение коэфициента потерь в обоих случаях, примерно,
получилось одно и то же. Следовательно, там, где это возможно из усло-
вия габаритов, следует отдать предпочтение легко приспособляемому
варианту—расположению сетки под углом в 45°.
Получающийся эффект от установки сетки в трубопроводе под углом
и сетки, установленной в диффузоре, рассмотрим на конкретном примере.
Для сетки, установленной в трубопроводе под углом 45J, уменьшение
коэфициента потерь (фиг. 7) выразится величиной
АС =Л=90.-:я = 46о = 1,74- 1,22 = 0,52.
Относя коэфициент потерь ДС к скоростному наддуву набегающего потока,
/ИД2
т. е. определяя ДС0 АС (1у I , для скорости полета Ио=5ОО км/час
= 139 м/сек и скорости воздуха во всасывающем патрубке V>= 70 м/сек,
будем иметь
/ 70 V
^о = °,52(— ) =0,13.
1 См. К. А. У таков. Исследование работы диффузора с сетками. Труды ЦАГИ
выл. 211, 1935.	" *
13
Уменьшение коэфициента [потерь ДС0 на 13% соответствует повышению
высотности мотора от скоростного наддува на величину 1
ДА = ДЛ/(,=;0.ДС0= 120 м,
где ДАА=0— теоретическое ^повышение высотности мотора от скоростного
.наддува при коэфициенте потерь в патрубке С = 01 2.
Фиг. 13
С сеткой, установленной в диффузоре с оптимальным углом раскры-
тия,’возможно получить, примерно, те же результаты в снижении потерь
и сохранении высотности мотора, какие получаются с сеткой, установленной
под углом 45' к направлению потока.
Таким образом, сохраняя основное назначение сетки путем рациональ-
ного ее размещения в трубопроводе, можно существенно снизить потери
во всасывающей системе и тем самым уменьшить потерю высотности,
связанную с установкой сетки. Примерное расположение сетки в трубо-
проводе под углом и сетки в диффузоре приведено на фиг. 13.
1 Следует отметить, что скорость полета при неизменной скорости во всасывающем
патрубке и заданном коэфициенте потерь, отнесенном к скоростному напору в патрубке,
на снижение высотности мотора практически не влияет. Другими словами, получающаяся
величина прироста высотности, за счет уменьшения потерь при протекании воздуха через
сетку, практически получается одного и того же порядка при любой скорости полета.
2 Повышение высотности для случая патрубка без потерь (£ = 0) для любой скоро-
сти полета может быть определено либо теоретически либо по графикам, приведенным
в вышецитированных трудах ЦАГИ, вып. 347 и 376.
.14
выводы
В результате проведенных исследований по рациональному размеще-
сеток1 во всасывающем трубопроводе можно сделать следующие
воды
1.	Сетки во всасывающем трубопроводе следует устанавливать или
под углом или в широком сечении диффузора.
2	Выбор угла установки сетки в трубопроводе в каждом отдельном
случае определяется длиной прямого участка до карбюратора, однако,
наиболее рациональным следует считать углы порядка 45°.
3.	При установке сетки в диффузоре угол раскрытия следует выби-
рать в пределах 15	30' и отношение диаметров крайних сечений в ин-
тервале 0,6 -ь 0,8.
Б1БЛ1ОТЕКА
Кх!*с»кого Ав(о-
1вституту
М BUaU |
1 Выводами ио результатам исследования сеток, установленных в
илом, и сеток в диффузоре практически можно руководствоваться
« трубопроводе антифламингов.
трубопроводе под
и при установке
15
ОГЛАВЛЕНИЕ-
Краткое содержание .	.
Условные обозначения	.	.
Введение	.........
Экспериментальное исследование сеток	..........
Обрабоита и результаты испытан пт
Выводы
Отв. редактор В. И. П о Л и к о В с к и й	Техн, редактор С. Н. Бабочкины
Сдано в набор 13/IX 1939 г.	Подписано к печати 15/XI 1939 г.
Формат бумаги 70X1081'16	1 печ. л., кол. знаков 66 000 в п. л.
Уполн. Мособлгорлита Б—11179 Тираж 800 экз.	. Зак 153
Тип. ЦАГИ, Москва, ул. Радио, 1/.
ОСНОВНЫЕ АЭРОДИНАМИЧЕСКИЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ
S — Площадь
Ъ — Размах
с — Длина хорды
h — Толщина профиля
Л; h/c — Относительная толщина
профиля
Л; —---. длинение относительное
а — Угол установки
3— Угол отклонения органов
управления
0— Угол траектории полета
с горизонтом
К — Скорость
р — Плотность воздуха
а --= р , Относительная плотность
(ро — плотность воздуха у
земли)
а V2
а - ----- — Динамическое давление
2
K = CLCD — Качество аэродинами-
ческое
Н—-Высота полета
р.— Коэфициент вязкости
•I — Кинематический коэфи-
циент вязкости
п VI VI	„	,,
Це > —	----Число Рейнольдса (I—ха-
Р v рактернаи длина)
V
Ва = ——Числр Берстоу (а—ско-
рость 3BJ ка)
ОСНОВНЫЕ ВИНТОВЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ
D Диаметр винта
F—Ом~таемая винтом, пло-
щадь
i—Число лопастей винт.1
р— Шаг винта
р-, p/D — Относительный шаг винта
п — Число оборотов винта в
секунду
К; -ууу- Характеристика р жима
винта
Т— Тяга винта
Т
В— -	— Коэфициент нагрузки
Я С винта
N\ Р Мощность винта
(N- в л. с.-, Р—в кгм/сек)
75 М
рпл №
—	—Абсолютный коэфициент мощности винта
pn’D^
cz^_Z_
1 ptflDi
Абсолютный коэфицн£н
тяги винта
р	Л
Cs~Vl/ 75ЛЧг® = —5—~~ — Коэфициент быстро одности винта
I ‘ уСР
С-1
——X—Коэфициент поле зного действия винта