Latypov A.F.
К вопросу об организации рабочего процесса в прямоточных воздушно-реактивных двигателях.
Режим работы ПВРД определяется условием организации сгорания топлива таким образом, чтобы температура продуктов сгорания не превышала некоторого значения, зависящего от допустимой степени диссоциации продуктов сгорания и рабочей температуры стенок камеры сгорания. Диссоциация продуктов сгорания уменьшает удельные тягу и импульс двигателя, т.к. скорости рекомбинации существенно меньше скоростей диссоциации. Это требование определяет режимы работы двигателя: при числах Маха полета течение в камере сгорания целесообразно с дозвуковой скоростью (ПВРД), при числах Маха поток должен быть сверхзвуковым (ГПВРД). Для реализации ПВРД принципиальных проблем нет. При тепловыделении, соответствующем стехиометрическому соотношению, достоверные экспериментальные данные по ГПВРД отсутствуют. В экспериментах на моделях двигателя при сгорании топлива наблюдается значительная перестройка начального сверхзвукового потока. После завершения переходного процесса горение топлива происходит в дозвуковом потоке. В [1] получено, что в каждом сечении канала двигателя энтропия рабочего тела не должна превышать значения, вычисляемого по установленной формуле. С учетом этого ограничения разработана трех секционная схема подвода топлива, реализующая режим ГПВРД в диапазоне чисел Маха полета М=6-12 [2]. При распределенном подводе топлива вследствие эффекта дифференциального эжектора оказывается допустимы большие углы впрыска, что способствует сокращению длины пути смешения. С использованием законов сохранения энергии и расхода рабочих веществ получено соотношение для вычисления изменения эксергии в термодинамической системе при подводе/отводе тепла, совершении работы системой или над системой и наличии диссипативных процессов [3]. Эффективность камеры горения оценивается по значению эксергии продуктов сгорания, т.к. эксергия определяет максимальную скорость истечения газа во внешнюю среду и, следовательно, максимальную тягу двигателя. Так как эксергия является аддитивной функцией, то становится возможным раздельно оценивать потери эксергии различных процессов. Знание максимально допустимого значения энтропии в каждом сечении канала существенно снижает степень неопределенности коэффициентов потерь эксергии. Посредством эксергетического анализа получены результаты влияния вариаций определяющих параметров на характеристики (Г) ПВРД [4,5].
Литература.
1. А. Ф. Латыпов. Условие существования стационарного течения в канале переменного сечения при подводе тепла и диссипации кинетической энергии// Письма в ЖТФ, 2012, том 38, вып. 22, с.21-27.
2. А.Ф. Латыпов. Функциональная математическая модель камеры сгорания гиперзвукового прямоточного воздушно-реактивного двигателя// ПМТФ, 2015, т.56, №5, с. 76-90.
3. А.Ф. Латыпов. Эксергия потока газа при подводе тепла и диссипации кинетической энергии// Теплофизика и аэромеханика, 2016, т.23, №1, с. 149-151.
4. А.Ф. Латыпов. Эксергетический метод оценки удельного импульса прямоточного воздушно-реактивного двигателя// Теплофизика и аэромеханика, 2013, т.20, №5, с. 547-560.
5. А.Ф. Латыпов. Эксергетический анализ прямоточного воздушно-реактивного двигателя// Теплофизика и аэромеханика, 2009, т.16, №2, с. 319-330.
To reports list