В авиации смеситель выхлопных газов / смеситель потоков является особенностью многих турбовентиляторных двигателей , где более медленный, холодный воздух байпаса смешивается с более быстрыми, горячими выхлопными газами основного вала , прежде чем выходить под атмосферное давление через общее (смешанное по потоку) реактивное сопло . [1]
Преимущества
Смеситель снижает скорость выходящего из ядра воздуха и, следовательно, снижает уровень производимого шума. Кроме того, температура выхлопа снижается, что способствует общему снижению тепловой сигнатуры самолета. Этот атрибут имеет решающее значение в военных самолетах, где используется тепловое обнаружение или тепловое наведение оружия, в частности, самолеты- невидимки . [2] [3] [4]
В идеале, смеситель также является преимуществом производительности для увеличения тяги. Тяга выхлопа реактивного двигателя равна массовому расходу выхлопа, умноженному на скорость выхлопа, т. е. Тяга = ṁv , в то время как энергия для создания этой тяги определяется как Энергия = 1/2 mv 2 . Смеситель помогает снизить самые быстрые скорости выхлопа из ядра двигателя, одновременно увеличивая среднюю скорость выхлопа, создавая большую тягу при той же энергии.
Двигатель Trent 700 , установленный на самолете Airbus A330 , имеет общее сопло, которое смешивает холодный и горячий потоки. [5]
Кольцевой - байпасный и основной потоки соединены кольцевым образом, смешивание достигается за счет эффекта сдвига на границе раздела потоков.
Принудительный - горячие и холодные желоба, переплетенные между собой, заставляют два потока смешиваться
Эффективность смешивания определяется несколькими способами, но просто сравнивает фактическое увеличение тяги (за счет смешивания) с идеальным случаем. Кольцевые смесители имеют низкую потерю давления , но низкую эффективность смешивания. Принудительные смесители могут иметь высокую эффективность смешивания, но это компенсируется высокой потерей давления.
Смесители чрезвычайно распространены на военных турбовентиляторных двигателях, поскольку длинные коаксиальные выхлопные трубы (т.е. горячие и холодные) избегаются. Дожигание , с соответствующим соплом переменной площади, также легче приспособить.
Некоторые турбовентиляторы с высокой степенью двухконтурности (например, гражданские) теперь оснащены смесителем, преимуществом которого является небольшое увеличение тяги, что улучшает удельный расход топлива. Хотя процесс смешивания не является полным, также есть преимущество в шуме струи.