Я слышал, что диффузор позволяет сжатому воздуху после того, как впускной штырь «развёрнут». Что это значит? Если это означает расширение, не было бы выгодно сжать его перед входом в камеру сжатия, так зачем же оно распространяться?
Как правило, компрессор не может работать эффективно со сверхзвуковой скоростью из-за ударных волн, роль входного конуса и диффузор должен замедлять воздух ниже Маха 1. Аналогичная потребность в прямоходном двигателе нужна, так что сгорание может происходить внутри двигателя и производить тягу.
Положение конуса и геометрия диффузора регулируются в соответствии с воздушной скоростью. Общая форма диффузора расходится.
From Bernoulli's principle, the diffuser decreases velocity and increases pressure according to:
$ \ frac 1 \ rho \; dp = - \ mathrm V \; d \ mathrm V $, где $ \ rho $ - плотность воздуха.
Посмотрите на это видео: Конверсия расходящихся сопел для получения более подробной информации о том, как давление и скорость подвержены воздействию сопла/диффузора. Вот резюме:
J58 - турбореактивный двигатель. Передняя часть двигателя имеет сложную роль. Он адаптируется к большому диапазону скорости (от 0 до 3,2 м) и высоте (от 0 до 85 000 футов), а также изменяет воздушный поток для работы как в турбореактивном, так и в прямом режиме в зависимости от скорости.
Simplified adjustment of the airflow (source).
Actual mechanism used at different airspeed ranges in the J58:
(Source)
На самом деле задача диффузора заключалась в создании тяги. Звучит странно? Тогда читайте дальше!
При сверхзвуковой скорости шип впереди входа будет создавать каскад все более крутых ударов, чтобы замедлить и сжать воздух. Внутри поперечное сечение сужается дальше до тех пор, пока поток не будет замедлен до уровня ниже 1 в окончательном прямом ударе. Это точка наименьшего поперечного сечения, называемая горлом. Падение на дозвуковую скорость принципиально изменяет поведение потока: если раньше со сверхзвуковой скоростью он замедлялся в сужающемся профиле поперечного сечения, теперь ему необходимо расширить профиль поперечного сечения, чтобы замедлить дальнейшее движение. По мере того, как он замедляется, кинетическая энергия потока преобразуется в давление, поэтому на стороне компрессора поток составляет только Mach 0.4 быстро, но имеет почти 40-кратное атмосферное давление. Обратите внимание, что речь идет о соотношении давлений современных реактивных двигателей, таких как F120 или GE90, и выше, чем отношения давления турбокомпрессоров 1950-х годов.
При перемещении конуса положение горла регулируется таким образом, что впускное устройство работает по всему диапазону скоростей полета. От дозвукового до Маха 3.2 площадь захвата увеличивается на 112%, а ширина горла сужается до 54% его дозвукового значения.
Диффузор необходим для замедления дозвуковой области потока впуска. В то же время он наполнен воздухом высокого давления, который толкает его стены. Давление, действующее на площадь проецирования в направлении полета, составляет большую часть общей тяги J58. Работа двигателя заключается в том, чтобы отсасывать воздух в диффузор и, в конечном счете, ускорять его обратно до скорости полета и выше.
Я думаю, что претензия 80%, сделанная на этой странице , не совсем верна, но это иллюстрирует точку.
В кругосфере Mach 3.2 сама система впуска фактически обеспечила 80 процент тяги и двигателя всего 20 процентов, что делает J58 в действительности турбореактивный двигатель.
Немного вниз, он представляет нам более достоверные цифры:
На Мах 3 сам вход производит 54% полной тяги через восстановление давления, двигатель вносит только 17%, а эжектор система 29%. Коэффициент сжатия при круизе составляет от 40 до 1.
Кроме того, причина называть его турбо-рамже на самом деле отличается, как указано на этой странице :
The SR-71's Pratt & Whitney J58 engines were rather unusual. They could convert in flight from being largely a turbojet to being largely a compressor-assisted ramjet. At high speeds (above Mach 2.4), the engine used variable geometry vanes to direct excess air through 6 bypass pipes from downstream of the fourth compressor stage into the afterburner. 80% of the SR-71's thrust at high speed was generated in this way, giving much higher thrust, improving specific impulse by 10-15%, and permitting continuous operation at Mach 3.2. The name coined for this configuration is turbo-ramjet.
В том, что дизайн приема SR-71 был не одинок: см. Ниже для разбивки вкладов тяги внутри Olympus 593 двигатель и гондола:
Поперечное сечение Concorde гондолы и пробой (рисунок источник )