В настоящей книге рассматривается широкий комплекс вопросов связанных с горением углеводородных топлив,—
распыливание и испарение, процессы впрыска, струйного перемешивания и смесеобразования в потоке воздуха как для случая парообразных, так и для жидких топлив, явления зажигания и воспламенения углеводородов, процессы распространения пламен — ламинарного и турбулентного, стабилизация горения в скоростном потоке, явление углеводородных диффузионных пламен и ряд других вопросов.
Предисловие: В течение последних десяти лет интенсивные исследования в области горения проводились ведомственными научно-исследовательскими учреждениями, заводскими лабораториями и университетами. Большинство из этих работ, главным образом связанных с получением данных по горению, которые могут быть использованы в области реактивного самолетостроения, выполнялось по специальному заданию. В настоящее время опубликованы многочисленные экспериментальные данные самого разнообразного характера. Данный сборник был выпущен лабораторией Льюиса NACA с целью обобщения н интерпретации имеющихся данных по горению с точки зрения использования их в реактивном самолетостроении.
Основная проблема, возникающая в ходе таких исследований, касается непрерывного и эффективного горения топдив в небольших объемах при очень высоких скоростях. Чтобы получить большую тягу при малых удельных расходах топлива от двигателя малых размеров и небольшого веса, скорости тепловыделения должны быть большими, а полнота сгорания почти идеальной. Полеты обычно осуществляются в широких пределах скоростей, высот и климатических условий, причем эти факторы очень часто быстро изменяются. Таким образом, огневая система должна быть приспособлена к работе в широких пределах изменения скоростей потока топлива, воздушного потока на входе, давления н температуры.
Кроме того, для организации эффективного горения прн высоких скоростях потока в камерах сгорания реактивных двигателей необходимо учитывать еще и другие весьма важные факторы. При этом желательно соблюдать следующие условия. Потерн давления в огневой системе должны быть минимальными, ибо большие потери давления приводят к высокому удельному расходу топлива в двигателе. Смешение продуктов сгорания с несгоревшимн газами до выхода из камеры должно обеспечивать необходимое распределение температур на выходе. Это требование возникает как в результате анализа диаграмм распределения нагрузок и сопротивлений в газовой турбине, так и из необходимости иметь почти равномерный профиль скоростей истечения струн, чтобы она обладала высокой реактивной эффективностью. Отложения углерода н образование дыма при работе камеры сгорания нежелательны, причем первый фактор представляет более серьезную проблему вследствие неблагоприятного влияния на рабочие характеристики и продолжительность срока службы камеры сгорания. Огневая система должна быть прочной при небольшом весе; необходимо также надежное зажигание. К сожалению, некоторые из этих требований противоречивы с конструктивной точки зрения. Что касается авиационных двигателей реактивного или турбореактивного тнпа с высокими характеристиками, то в этом случае возникают специфичные проблемы горения, связанные главным образом с тем, что при работе двигателя происходят очень большие и быстрые изменения рабочих условий. Кроме того, в ходе работ выявляются многочисленные требования к камере сгорания, часть которых заставляет идти на компромиссные конструктивные решения.
