Повышение эффективности пульсирующих реактивных двигателей
![Диссертация: Повышение эффективности пульсирующих реактивных двигателей](https://westud.ru/work/2936317/cover.png)
Обоснована целесообразность проведения исследований по созданию пульсирующих реактивных двигателей повышенной эффективности. Уточнены возможности эффективной реализации преимуществ цикла с подводом тепла при V=const. Получены формулы термического и эффективного КПД (% т]е) сложных циклов V=const с охлаждением воздуха на сжатии и регенерацией тепла. Расчетно-теоретическим исследованием показана… Читать ещё >
Содержание
- Основные условные обозначения
- Глава 1. Состояние изучаемого вопроса. Обоснование целесообразности создания пульсирующих реактивных двигателей повышенной эффективности
- 1. 1. Состояние изучаемого вопроса, обзор публикаций
- 1. 2. Анализ технических характеристик ВРД в развитии. Их современное состояние и обоснование целесообразности применения пульсирующего рабочего процесса в реактивных двигателях
- Глава 2. Термодинамические особенности цикла с подводом тепла при V=const. Уточнение возможностей эффективной реализации его преимуществ
- 2. 1. Анализ термодинамических особенностей цикла с подводом тепла при V=const
- 2. 2. Циклы V=const с охлаждением при сжатии и регенерацией тепла. Получение формул КПД этих циклов, их анализ
- 2. 3. Удельная работа цикла с подводом тепла при V=const, сравнительный анализ с циклом P=const
- Глава 3. Золотниковая камера сгорания со сгоранием топлива при V=const. Конструктивные решения и расчетно-теоретическое исследование
- 3. 1. Возможные варианты конструктивных схем камер сгорания V=const
- 3. 2. Камера сгорания V=const с газораспределительным устройством золотникового типа, рабочий процесс в ней и конструктивная реализация
3.3. Уплотнение между золотником и корпусом, как ответственный элемент конструкции камеры сгорания V=const. Расчеты и конструктивная разработка Физико-математическая модель рабочих процессов в камере сгорания и её теплового состояния. Результаты исследований.
3.4. Расчетно-теоретическое обоснование способа создания вращающего момента на золотнике камеры сгорания.
3.5. Применение перспективных углерод-углеродных материалов в камере сгорания для повышения тяговой эффективности двигателя.
Глава 4. Повышение тяговой эффективности ПуВРД при использовании камеры сгорания V=const и совершенствовании процесса расширения. ИЗ
4.1. Тяговые характеристики ВРД, пути их повышения применительно к ПуВРД. ИЗ
4.2. Тяговые характеристики ПуВРД, выполняемого на базе камеры сгорания V=const. Оптимальные скорости полета.
4.3. Расчетное исследование возможности полного расширения нестационарной газовой струи в сопле с центральным телом.
4.3.1. Расчетное исследование возможности полного расширения при условии квазистационарного истечения.
4.3.2. Исследование возможности полного расширения нестационарного течения численными методами, профилирование сопла.
4.4. Повышение тяговой эффективности ПуВРД за счет присоединения дополнительной массы.
4.4.1. Расчетное исследование ПуВРД с эжекторными каналами в качестве атмосферного усилителя тяги и напорного.
4.4.2. Исследование возможности присоединения дополнительной массы без эжекторного канала.
4.5. Детонационное сгорание как перспективное средство повышения тяговой эффективности ПуВРД.
4.6. Повышение эффективности приводного ГТД V=const за счет применения расширительной машины объемного типа в качестве турбины высокого давления.
Глава 5. Экспериментальные исследования камеры сгорания V=const и эжекторных усилителей тяги.
5.1. Экспериментальный стенд для исследований золотниковой камеры сгорания V=const.
5.1.1. Экспериментальный стенд.
5.1.2. Цели и результаты исследований.
5.2. Экспериментальные исследования эжекторных усилителей тяги.
Цели и результаты исследований
Глава 6. Концептуальная и расчетно-конструкторская проработка энергодвигательных установок, выполняемых на базе камеры сгорания V=const и полученных результатов исследований.
6.1. Схемно-концептуальная проработка реактивных двигателей с использованием полученных результатов исследований.
6.2. Расчетно-конструкторская проработка ПуВРД для летательных аппаратов различного назначения.^'
6.3. Турбовальные ГТД V=const с объемной расширительной машиной в каскаде высокого давления.
6.4. Малогабаритные ГТД, использование эффекта самовращения золотника камеры сгорания.
6.4.1. Возможные варианты малогабаритных ГТД. Оценка эффективности применения камеры сгорания V=const.
6.4.2. Турбостартер для запуска дизелей в условиях Севера.
6.5. МГД-генератор и газодинамический лазер.
Выводы.
Список литературы
- Абрамович Г. Н. Прикладная газовая динамика, 4-е изд. М. Наука. 1976 г.
- Авиационная и ракетная техника. Экспресс информация № 1694, 18.01.92 г.
- Акатов Е.И. и др. Судовые роторные двигатели. Судостроение. 1967 г
- Богданов В.И. Камера сгорания для объемной машины. Авторское свидетельство СССР № 1 192 458,1983 г.
- Богданов В.И. Камера сгорания газотурбинного двигателя. Авторское свидетельство СССР № 1 067 893, 1982 г.
- Богданов В.И., Кудрин О. И. Авторское свидетельство СССР № 307 914,1989 г.
- Богданов В.И., Кудрин 0. И, Курзинер Р. И. Авторское свидетельство СССР № 305 816,1988 г.
- Богданов В.И., Кудрин О. И. Авторское свидетельство СССР № 325 131,1990 г.
- Богданов В.И., Кувтырев Д. В. Физико-математическая модель рабочих процессов золотниковой камеры сгорания V=const. Инженерно-физический журнал № 2003 г.
- Богданов В.И., Кудрин О. И., Семенов А. А. Положительное решение по заявке № 4 534 747/25/10 651,1990 г.
- Богданов В.И. Гибрид газотурбинного с поршневым «Изобретатель и рационализатор «№ 4,1993 г.
- Богданов В.И., Кудрин О. И. Керамический роторнокомпрессорный двигатель. Труды МАИ 1991 г.
- Богданов В. И., Крайко А. Н., Пьянков К. С., Тилляева Н. И. Профилирование несимметричного сопла при изменяющихся по времени параметрах торможения истекающего газа и размере минимального сечения.
- Журнал «Аэромеханика и газовая динамика». М, 2002 г., № 3
- Богданов В.И., Михальцев В. Е., Потапова И. А. Использование цикла периодического сгорания для повышения эффективности пуска ГТД. Известия ВУЗов машиностроения № 1−3.1997 г.
- Богданов В.И., Кудрин О. И. Камера сгорания V=const. Вариантыконструктивного исполнения. Результаты экспериментальных исследований.*
- Тезисы докладов 50-го Международного аэрокосмического конгресса (50th JAF-99). Голландия, Амстердам. 1999 г.
- Богданов В. И. ГТУ со сгоранием топлива при постоянном объеме. Новые концепции создания. Журнал «Газотурбинные технологии». 2002 г. № 2.
- Богданов В. И. Камера сгорания V=const с газораспределительным устройством золотникового типа и ее применение в перспективных энергодвигательных установках. Кандидатская диссертация. М. 1997 г.
- Богданов В.И., Кувтырев Д. В. Система запуска дизелей в условиях Севера на базе пульсирующего турбостартера. Тезисы докладов Всероссийской научно-технической конференции. Рыбинск. 2002 г.
- Богданов В.И., Кувтырев Д. В. Особенности теплового состояния камеры сгорания V=const. Тезисы докладов Всероссийской научно-технической конференции. Рыбинск. 2002 г.
- Богданов В.И., Кувтырев Д. В. Физико-математическая модель рабочих процессов золотниковой камеры сгорания V=const. Тезисы докладов Всероссийской научно-технической конференции. Рыбинск. 2002 г.
- Богданов В.И., Казарян Т. С., Кудрин О. И. ГТД со сгоранием топлива при постоянном объеме. Новые концепции создания. Тезисы докладов Международной научной конференции «Двигатели XXI века». Москва. 5−7 декабря 2000 г.
- Богданов В.И., Виноградова О. В., Шишкин В. Н. Цена двигателя как определяющий фактор в новых разработках. Сборник статей ЦИАМ «Новые технологии и надежность ГТД» Рыбинск. 2003 г.
- Богданов В.И., Кувтырев Д. В., Новиков И. Н. Оценка теплового состояния золотниковой камеры сгорания постоянного объема для ПуВРД. Сборник статей ЦИАМ «Новые технологии и надежность ГТД» Рыбинск. 2003 г.
- Богданов В.И., Кузменко М. JI. Патент на изобретение № 2 196 906. Опубл. 2003 г.
- Богданов В. И., Кудрин О. И., Сергиенко А. А. Камера сгорания V=const с самоприводящимся золотником для новых реактивных технологий. Доклад на III Международном симпозиуме во Франции «Возвращаемые космические аппараты», март 2003 г.
- Баум Ф.А., Орленко Л. П., Станюкович К. П., Шехтер Б. И. Физика взрыва. Наука. М., 1975 г.
- Вестник АН СССР № 10,1986 г. Описание открытия № 314.
- Влияние акустического возмущения на горение в сверхзвуковом потоке. Реферативный журнал «Авиационные и ракетные двигатели» № 2, 2001 г. ВИНИТИ (01.02−34.99).
- Вукалович М. П., Новиков И. И. Техническая термодинамика. Энергия, 1968 г.
- Газета «Деловой мир», 26.09 2.10.1994 г.
- Гельфанд Б. Е., Фролов С. Н., Цыганов С. А. Критерий возбуждения ударных и детонационных волн в реагирующей среде. Журнал «Химическая физика». Том 8, № 5.1989 г.
- Космонавтика. Энциклопедия. Гл. редактор Глушко В. П. «Советская экциклопедия». М. 1985 г.
- Девис Д. Энергия. Энергатомиздат. 1985 г.
- Елисеев Ю. С., Э. А. Манушин, В. Е. Михальцев и др. Теория и проектирование газотурбинных и комбинированных установок. М.: изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2000 г.
- Ененков В. Г. и др. Авиационные эжекторные усилители тяги.
- Зельдович Я. Б., Компанеец А. С. Теория детонации. М.: Гостехтеориздат, 1955 г.
- Леван В.А., Смехов Г. Д., Тарасов А. И. и др. Расчетно-экспериментальное исследование модели пульсирующего детонационного двигателя. Препринт № 42- 98. Институт механики МГУ. 1998 г.
- Итоги науки и техники. Турбостроение. Том 3. 1984 г.
- Казарян Т. С., Седых А. Д. И др. Мембранная технология в решении экологических проблем газовой промышленности. М. ОАО «Издательство «Недра». 1997 г.
- Каримбаев Т. Д., Николаев Д. И., Богданов В. И. Расчетное прочностное исследование корпусных элементов МГТД из углерод-углеродных материалов. Техническая справка ЦИАМ. Москва. 2001 г.
- Крайко А.Н., Ефремов Н. Л., Пьянков К. С. Численное исследование характеристик эжекторного увеличителя тяги на пульсирующих режимах работы. НТО ЦИАМ. 2003 г. Инв № 700−4190
- Конструкция и проектирование авиационных ГТД. Под общей редакцией Д. В. Хронина. Машиностроение, 1989 г.
- Крайко А. Н. и др. Сверхзвуковой пульсирующий детонационный прямоточный воздушно-реактивный двигатель (СПДПД) и способ функционирования СПДПД. Патент № 2 157 909, Россия, МПК F02K7/14, опубл. 20.10.2000 г.
- Пьянков К. С. Метод коррекции трансзвуковых профилей и обечаек мотогондол с целью получения безударного обтекания. НТО ЦИАМ. 2000 г. Инв. № 12 416. 46с.
- Кудрин О.И. Исследование пульсирующего составного реактивного сопла. Диссертация канд.техн.наук МАИ, 1951 г.
- Кудрин О.И., Орехов П. В. Влияние дожигания на тягу в пульсирующем реактивном патрубке. Отчет МАИ. 1948 г.
- Ланкастер О.Е. Реактивные двигатели. Военное издательство МО СССР М., 1962 г.
- Кудрин О. И. Отчет по теме N 202−03 П, лаб.202 МАИ, 1987 г.
- Кудрин О.И. Пульсирующее реактивное сопло с присоединением дополнительной массы. СБ. Труды МАИ вып.97,1958 г.
- Михаилов А.К., Ворошилов В. П. Компрессорные машины. Энергоатомиздат 7. 1989 г.
- Манушин Э.А., Михальцев В. Е. Теория и проектирование газотурбинных и комбинированных установок. Машиностроение. 1977 г.
- Манушин Э.А. Газотурбинные двигатели колесных и гусеничных машин. В сб. «Турбостроение» (Итоги науки и техники, ВИНИТИ АН СССР), М., 1984,1−132.
- Мерзликин В. Е. Микродвигатели серии ЦСТКАМ. М.: Патриот, 1991 г.
- Налимов В.В., Чернова Н. А. Статистические методы планирования экстремальных экспериментов. М., Наука, 1965 г.
- Нечаев Ю.Н., Федоров P.M. Теория авиационных ГТД. М., Машиностроение, 1978 г.
- Новости зарубежной науки и техники. Сборник обзоров и рефератов по материалам иностранной печати. ЦИАМ. № 2 1988 г., № 3 1989 г.
- Отчет ЦИАМ. Обоснование схемных решений и параметров перспективных МГТД. 1985 г.
- Орлин А.С. и др. Теория рабочих процессов поршневых и комбинированных двигателей. Машиностроение. 1971 г.
- Орлин А. С. Двигатели внутреннего сгорания. Машиностроение, 1990 г.
- Патент 5 205 119 США, опубл. 27.04.93 г.
- Потапова И.А. Исследование ГТД периодического сгорания с двухклапанной камерой. Автореферат диссертации на соискание ученой степени канд.техн.наук. МГТУ им. Баумана, 1995 г.
- Программы создания и развития перспективных двигателей. Экспресс-информация. Серия: Авиационное двигателестроение, № 16. 2000 г. ЦИАМ.
- Раздолин М. В. Сурнов Д.Н. Агрегаты воздушно-реактивных двигателей. «Машиностроение». 1973 г.
- Реферативный журнал «Авиационные и ракетные двигатели» № 4, 1987 с. 7. Расчетная модель пульсирующей камеры сгорания.
- Сакун И.А. Винтовые компрессоры. «Машиностроение». 1970 г.
- Слободкина Ф. А., Евтюхин А. В., Купцов В. И. Расчетное исследование ПуВРД в обеспечение повышения его тяговой эффективности. Технический отчет ЦИАМ. М. 2002 г.
- Смирнов А. Д., Максимова В. Ф. Рыночная экономика: Учебник. В 3 т. Т. 2 Часть 1.М.: «Соминтэк». 1992 г.
- Станюкович К.П. Неустановившееся движение сплошной среды. 1955 г.
- Соловьев В. О. Факторы, влияющие на КПД многоимпульсных взрывных устройств с отражателями. Журнал «Проблемы машиностроения и автоматизации». М.- № 3 2002 г.
- Такалюто Татэо. Вращающаяся камера сгорания ГТД. Заявка 60−16 426. Япония, Заявл. 08.02.84 г. Опубл. 27.08.85. МКИ F02 07/00, F02 C3/073.
- Теория и расчет ВРД. Под редакцией О. М. Шляхтенко.1. Машиностроение. 1987 г.
- Уонг X. Основные формулы и данные по теплообмену для инженеров. М.: Авомиздат. 1979 г.
- Федоров В. В. Теория оптимального эксперимента. М.: Наука, 1978 г.
- Чечеткин А. В., Занемонец Н. А. Теплотехника. М.: Высшая школа. 1986 г.
- Черный Г. Г. Газовая динамика. М.: Наука, 1988. 424 с.
- Шерлыгин Н.А., Шахвердов В. Г. Конструкция и эксплуатация авиационных ГТД. «Машиностроение». 1969 г.
- Шнеэ Я.И. Газовые турбины. Машгиз. 1960 г.
- Шишкин В. Н. Кандидатская диссертация «Газодинамическое совершенствование сложнопрофильных элементов проточной части ГТД методами структурного анализа». Рыбинск, РГАТА, 1997 г. 116 с.
- Щеголевский М., Гордиенко В. и др. Взрывогенератор Журнал «Наука и жизнь» N 10, 1985 г.
- Экспресс информация ЦИАМ. Серия: «Авиационное двигателестроение» № 6 февраль 2001 г.
- Advances in Confined Detonations/ Edited by G. D, Roy, S.M. Frolov, R.I. Santoro, and S.A. Tsyganov. TORUS PRESS Ltd., 2002.
- Bohachevski I.O., Torrey M.D. Pulsed hidrojet propulsion. «AIAA Pap»., 1985 r. n 1416.
- Helman D., Shreever R.P., Eideman S. Detonation pulse engini, «AIAA Pap»., 1986 г. n 1683.
- R.I. Pegg, B.D. Couch, L. G. Hunter. Pulse Detonation Engine Air Indukction System Analysis. AIAA 96−2918/
- Air@ Cosmos/ Aviation Magazine International, 10/XI 2000, № 1770,p. 21.
- Romakanth Munipalli, Vijaya Shankar, Donald R, Wilson, Frank K. Lu. Preliminary Desing jf a Pulsed Detonation Baset Combined Cycle Engine/ISABE2001−1213.
- Paul Proctor ASI Hot-Fires PDRE Powerplant. Aviation week & space technology/july 17,2000.