Повышение эффективности пульсирующих реактивных двигателей

• Автор: Богданов, Василий Иванович
• Шифр специальности: 05.07.05
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 293 с. : ил.

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 У=соп8С Уточнение возможностей эффективной реализации его преимуществ

2.1. Анализ термодинамических особенностей цикла с подводом тепла при У^сопь!

2.2. Циклы У=сопз1 с охлаждением при сжатии и регенерацией тепла. Получение формул КПД этих циклов, их анализ
2.3. Удельная работа цикла с подводом тепла при У^сопбК сравнительный анализ с циклом Р=сопз1
Глава 3. Золотниковая камера сгорания со сгоранием топлива при У=соп8Г Конструктивные решения и расчетно-теоретическое исследование

3.1. Возможные варианты конструктивных схем камер сгорания У=сош1

3.2. Камера сгорания У=соп81 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 У=сош1. 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 У=соп«1 и совершенствовании процесса расширения
4.1. Тяговые характеристики ВРД, пути их повышения применительно к ПуВРД
4.2. Тяговые характеристики ПуВРД, выполняемого на базе камеры сгорания У=сош1. 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 У=сопз1 за счет применения расширительной машины объемного типа в качестве турбины высокого давления

Глава 5. Экспериментальные исследования камеры сгорания У=соп8І и эжекторных усилителей тяги
5.1. Экспериментальный стенд для исследований золотниковой камеры сгорания У=сопз1
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 У=соп8( и полученных результатов исследований
6.1. Схемно-концептуальная проработка реактивных двигателей с использованием полученных результатов исследований
6.2. Расчетно-конструкторская проработка ПуВРД для летательных ап-

паратов различного назначения
6.3. Турбовальные ГТД У=соп81 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 У^сопэ!
6.4.2. Турбостартер для запуска дизелей в условиях Севера
6.5. МГД-генератор и газодинамический лазер
Выводы
Литература

ре0 = К

:к к
1 к-1 ,

(2.5)
По данной формуле выполнен расчет зависимостей т|ео от лк для различных Tz при тех же условиях, что были приняты и для расчета г|е (с адиабатическим сжатием). Расчетные кривые приведены на рис. 2.5.
Из анализа кривых зависимостей г|ео , г|е по пК можно сделать следующие выводы:
1) Введение промежуточного охлаждения воздуха в компрессоре при принятых условиях дает увеличение ре по сравнению с адиабатическим сжатием на ~ 7% при тгк =32 и Tz=2600 К.
2) Во всем диапазоне реально достижимых тск при Tz >2000 К и адиабатическом сжатии воздуха при увеличении пк имеет место и рост рео. При этом как и для pt интенсивный рост наблюдается до лк
Известно [35], что наибольший эффект в повышении ре дает сочетание промежуточного охлаждения с регенерацией тепла (подогрева воздуха в теплообменнике на входе в КС от выхлопных газов).
Рассмотренный ниже ГТД V=const с объемной роторной расширительной машиной позволяет иметь температуру сгорания Тг до 3000 К. При этом даже при высоком уровне полезного использования тепла (ре > 0.5) температура выхлопных газов остается большой, на уровне 1000 К, что делает регенерацию особенно эффективной. Выведем формулы термического и эффективного КПД (pt ор, ре 0р ) ПРИ наличии изотермического сжатия и регенерации тепла (рис.2.3).
qi = Cv(Tz-TV); q2'=Cp(TB-Ta)-Cp(Tc-Tc); q" = R-Ta-ln Pc/Pa