Анализ тепловых процессов в жидких углеводородных горючих и охладителях двигателей летательных аппаратов

Язык труда и переводы:
УДК:
629.7.036
Дата публикации:
13 января 2022, 20:38
Категория:
Секция 07. Развитие космонавтики и фундаментальные проблемы газодинамики, горения и теплообмена
Аннотация:
На основе результатов экспериментальных исследований и анализа научно-технической литературы показаны особенности тепловых процессов в двигателях летательных аппаратов на жидких углеводородных горючих и охладителях. Выполнен анализ аномальных тепловых процессов в системах топливоподачи и охлаждения двигателей летательных аппаратов. Увеличение коэффициента теплоотдачи в 2–3 раза в зоне критических давлений происходит из-за теплофизических свойств жидких углеводородных горючих и охладителей в зоне их критических давлений. Это положительный эффект, его можно использовать при создании новых двигателей и их рубашек охлаждения.
Ключевые слова:
углеводородные горочие, углеводородные охладители, система топливоподачи, осадкообразование, зона критических давлений
Основной текст труда

На основе результатов экспериментальных исследований и анализа научно-технической литературы показаны особенности тепловых процессов в двигателях летательных аппаратов на жидких углеводородных горючих и охладителях.

В докладе проводится анализ аномальных тепловых процессов в системах топливоподачи и охлаждения двигателей летательных аппаратов (ЛА).

Экспериментально установлено, что в жидких углеводородных горючих (УВГ) и охладителях (УВО) происходят следующие аномальные тепловые процессы:

а) увеличение коэффициента теплоотдачи в 2–3 раза в зоне критических давлений;

б) возникновение термоакустических автоколебаний (ТААК) давления;   

в) процесс осадкообразования.

Увеличение коэффициента теплоотдачи в 2–3 раза в зоне критических давлений происходит из-за теплофизических свойств (ТФС) жидких УВГ и УВО в зоне их критических давлений. Это положительный эффект, его можно использовать при создании новых двигателей и их рубашек охлаждения.

ТААК давления возникают, как правило, в рубашках охлаждения жидкостных ракетных двигателей (ЖРД) в области критического сечения сопла. Этот процесс увеличивает коэффициент теплоотдачи на 40 % (это положительный эффект), создает локально-чередующиеся зоны перегревов и прогаров каналов рубашки охлаждения (это негативный эффект), циклично откалывает (удаляет) слой твердого углеродистого осадка (это положительный эффект) с дальнейшим засорением каналов осколками осадкообразования (это негативный эффект).

Процесс осадкообразования — это негативный эффект, так как способствует уменьшению тяги двигателя (при частичной закоксованности каналов и форсунок), способствует полной потере тяги (при полной закоксованности всех форсунок).

В воздушно-реактивных двигателях (ВРД) частичное закоксовывание даже только одной форсунки приводит к нерасчетному струйному распылу жидкого УВГ, к прогару жаровой трубы. Осадкообразование в системе управления ВРД приводит к заклиниванию подвижных деталей, к неуправляемости и разносу двигателя. Данные процессы являются негативными и могут привести к разрушению летательного аппарата (ЛА).

 В докладе показаны новые способы борьбы с ТААК давления, с осадкообразованием в ВРД, ЖРД и других двигателях, энергоустановках и техносистемах одно- и многоразового использования наземного, воздушного, аэрокосмического и космического базирования.

 На основе результатов исследования разработаны и запатентованы новые способы борьбы с ТААК давления и осадкообразованием.

Доклад сопровождается новыми и запатентованными конструктивными схемами каналов, форсунок, фильтров, ЖРД, ВРД и их систем контроля.

Применение материалов доклада будет способствовать созданию новой отечественной авиационно-космической техники повышенных характеристик по ресурсу, надежности, безопасности, выживаемости, экономичности, эффективности и экологичности.

Литература
  1. Алемасов В.Е., Дрегалин А.Ф., Тишин А.П. Теория ракетных двигателей / под ред. В.П. Глушко. М.: Машиностроение, 1989. 464 с.
  2. Алтунин В.А. Памяти академика В.Е. Алемасова — посвящается // Тр. 53-х науч. Чтений, посв. памяти К.Э. Циолковского (Калуга, 18–19 сентября 2018 г.). Казань: Изд-во Казанского ун-та, 2019. С. 5–22.
  3. Алтунин В.А., Алтунин К.В., Абдуллин М.Р., Платонов Е.Н., Яновская М.Л. Некоторые пути развития реактивных двигателей летательных аппаратов // Военмех. Вестник БГТУ. 2019. № 55. С. 419–424.
  4. Алтунин В.А., Алтунин К.В., Алиев И.Н., Платонов Е.Н., Коханова С.Я., Яновская М.Л. Разработка способов борьбы с термоакустическими автоколебаниями давления в топливно-охлаждающих каналах двигателей и энергоустановок летательных аппаратов наземного, воздушного, аэрокосмического и космического применения // Известия вузов. Машиностроение. 2017. № 10 (691). С. 77–90.
Ваш браузер устарел и не обеспечивает полноценную и безопасную работу с сайтом.
Установите актуальную версию вашего браузера или одну из современных альтернатив.