Совершенствование золотниковой камеры периодического сгорания для повышения лобовой тяги пульсирующих реактивных двигателей

• Автор: Дормидонтов, Алексей Константинович
• Шифр специальности: 05.07.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Рыбинск
• Количество страниц: 134 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Основные условные обозначения
Основные условные сокращения
Введение
Глава 1. Обзор публикаций. Перспективность и проблемы энергодвигательных установок с периодическим сгоранием топлива
Глава 2. Золотниковая камера сгорания Г=сош1
2.1 Разработка системы топливоподачи низкого давления, отработка рабочего процесса. Совершенствование системы зажигания
2.2 Камера сгорания Г=сош1 с четырехполостным газораспределительным устройством золотникового типа
2.2.1 Предпосылки создания камеры сгорания Г=сош1 с четырехполостным золотником, рабочий процесс в ней и конструктивная реализация
2.2.2 Прочностная оценка четырехполостного золотника
2.2.3 Влияние уплотнения на параметры рабочего процесса
2.2.4 Проблемы воспламенения топливовоздушной смеси в камере сгорания Г=сопб1 и пути их решения
2.2.5 Усовершенствование физико-математической модели рабочего процесса четырехполостной камеры сгорания Г=сош1 и ее термогазодинамическое расчетное исследование
Глава 3. Экспериментальные исследования четырехполостной камеры сгорания Г=сош1
3.1 Экспериментальный стенд для исследований
3.2 Результаты исследований
3.2.1 Отработка плазменной системы зажигания
3.2.2 Способы повышения вращающего момента на четырехполостном золотнике камеры сгорания
3.2.3 Особенности протекания рабочего процесса в камере сгора-

ния Г=сопз1 с четырехполостным золотником
Глава 4. Камера сгорания Г=сош1 с многополостным продольным золотником - дальнейшее развитие четырехполостной камеры сгорания Г=сош1
4.1 Предпосылки создания камеры сгорания Г=сопз1 с продольным золотником. Конструктивная схема и принцип работы
4.2 Расчетное исследование камеры сгорания Г=сопз1 с продольным золотником. Результаты исследования
Глава 5. Оценка стоимости ПуВРД, выполненного на базе камеры сгорания Г=сош1 и перспективы применения камеры сгорания Г=сопэ1
5.1 Оценка стоимости ПуВРД, выполненного на базе камеры сгорания Г=сош1, и малоразмерных ТРД
5.2 Перспективы применения золотниковой камеры сгорания
Г=соп81 в двигательных установках
5.2.1 Применение камеры сгорания Г=сопз1 в пульсирующих детонационных двигателях
5.2.2 Применение камеры сгорания Г=сопз1 в поршневых двигателях
5.2.3 Применение камеры сгорания Г=сопз1 в авиационных ГТД
Заключение
Список использованных источников
Приложение А

ОСНОВНЫЕ УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ
а - коэффициент избытка воздуха

а« - коэффициент теплоотдачи,

X - степень повышения давления при сгорании; коэффициент теплопроводно-

сти,

Рг - давление сгорания, Па
Т7 - температура сгорания, К
тс*к - степень повышения давления в компрессоре
r|t - термический КПД
Tie - эффективный КПД
Ь0 - стехиометрический коэффициент
V„ - скорость полета, м/с
Я - высота полета, м
М - число Маха
R - тяга, Н
RyA - удельная тяга, Н-с/кг
СУд - удельный расход топлива, кг/(Н-с)
Св - расход воздуха, кг/с
qr - относительный расход топлива
Ф - коэффициент скорости сопла; текущий угол поворота золотника, °
/зол - частота рабочих пульсаций, Гц у - коэффициент остаточных газов Г)н - коэффициент наполнения Г|п - коэффициент продувки к - показатель адиабаты п - частота вращения золотника, об/мин

Уменьшение давления сгорания на больших частотах до Р7=0,3 МПа (рис. 26), обусловленное, в основном, меньшим временем пребывания ТВС в камере, потребовало повышения эффективности системы зажигания. Для чего свеча мощностью 200 Вт дорабатывалась следующим образом:
- устанавливались специальные экраны, уменьшающие «захолаживание» нагревательной спирали при продувке;
- спираль помещалась в корпус, наполненный материалом с повышенной теплопроводностью.
Однако это не обеспечило полного сгорания ТВС на высоких частотах пульсаций. Кроме того, после запуска на основных режимах работы спираль могла перегореть от непосредственного воздействия на нее продуктов сгорания с температурой более 2000 К.
Последующее применение плазменной системы зажигания со специально разработанной свечой даже с потребляемой мощностью 50 Вт обеспечило лучший запуск. Это объясняется струйным воздействием плазмы, истекающей из свечи специальной конструкции [28,29] на сравнительно большой объем ТВС.
На рис. 27, 28 показана свеча, создающая плазменную струю.
Рис. 27. Плазменная свеча зажигания
Создание плазмы происходит следующим образом. При работе КС в объеме полости происходит движение массы воздуха, ТВС и газа. При движении газа над торцевой поверхностью корпуса 1 (рис. 28) происходит отрыв потока, и в объеме полусферического углубления формируется устойчивое вихревое течение. Скорость движения газа в углублении 5 снижается в 4...5 раз по сравнению со скоростью основной массы газа, при этом статическое давление в уг-