- Лаваля сопло
Сопло Лаваля.
Лава́ля сопло́ — специально спрофилированный канал, сначала сужающийся, а затем расширяющийся, предназначенный для получения сверхзвуковой скорости истечения газа (см. рис.). Впервые Л. с. было применено в 1889 шведским инженером К. Г. П. де Лавалем (C. G. P. de Laval) в конструкции высокооборотной паровой турбины. Немонотонность изменения площади F поперечного сечения Л. с. следует из условия постоянства расхода G газа, которое в простейшем случае имеет вид G = ρuF = const, где ρ и u — плотность и скорость газа в рассматриваемом сечении сопла. При изоэнтропическом течении идеального совершенного газа удельный расход ρu с увеличением скорости возрастает в области дозвукового течения, достигает максимума в критическом сечении, где скорость потока сравнивается с местной скоростью звука a* и уменьшается в области сверхзвукового течения (см. Газовая динамика). Расход G связан с полным давлением p0, температурой торможения T0 и площадью F* критического сечения соотношением
,где γ — показатель адиабаты, R — газовая постоянная.
Значение сверхзвуковой скорости на срезе сопла определяется отношением Fc/F* где Fc — площадь выходного сечения сопла; расчетный режим истечения (сверхзвуковой поток однороден) реализуется при строго определенном перепаде давления между входным и выходным сечениями Л. с. (при этом давление pc на срезе сопла совпадает с давлением pa в окружающей среде). На нерасчётном режиме, когда pc≠pa внутри или вне сопла имеет место сложная картина течения с образованием системы волн сжатия и волн разрежения, что и приводит к выравниванию давлений в истекающей струе и в окружающей среде, но при этом эффективность Л. с. снижается. Расчёт профиля Л. с., обеспечивающего однородный сверхзвуковой поток, проводится обычно на ЭВМ различными методами численного анализа, например, характеристик методом, с учётом пограничного слоя и реального газа эффектов. Для расширения диапазона расчётных режимов используются осесимметричные Л. с. с центральным телом, перемещением которого осуществляется регулирование скорости и расхода газа, или регулируемые плоские Л. с., форма контура которых изменяется в зависимости от режима путём изгиба пластин вдоль по потоку. Используются Л. с. в реактивных двигателях (см. Реактивное сопло), сверхзвуковых и гиперзвуковых аэродинамических трубах и т. д.
А. Л. Искра.
Энциклопедия «Авиация». - М.: Большая Российская Энциклопедия. Свищёв Г. Г.. 1998.
