ГОРЯЧИЕ СЛЕДЫ РАКЕТ
При проведении летных испытаний истребителей с выполнением пусков различных типов ракетного вооружения иногда приходится сталкиваться со случаями срывного течения в газо-воздушном 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.
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 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.
Рис.11а
ОГНЕННЫЙ ШАР В ВОЗДУХЕ
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 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 виден огненный шар горящего топлива в зоне килей.
 |
 |
| Рис. 12 | Рис. 13 |
ЯРКИЙ СЛЕД ФОРСАЖА
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. 14
Газовая струя имеет температуру более 2000 °К, поэтому ее свечение делает видимыми процессы, происходящие при ее истечении. На рис. 15 видны области яркого свечения в тех местах струи, где образуются прямые скачки уплотнения.
Рис. 15