CC BY
78
Актуальные проблемы авиации и космонавтики. Технические науки
пряжении сделаны из разных металлов, и имеют разные коэффициенты линейного расширения, то нагрев может изменить значения натягов. В данной работе были рассчитаны натяги в сопряжениях при работе двигателя.
Сопряжение 1 Сопряжение 2 Сопряжение 3
Втулка 1 Вал бал Вту/ка 2 Втулка 2 диск
натяг 0.03..Д05 натяг" 02.022 натяг- 0,12...0,15
Сопряжение 4 Сопряжение 5 Сопряжение 6
Вту/ка 1 диск атифт диск Вту/ка С диск
натяг■ йО/.Д:У- натяг' ШШ натяг■ 0,02... ОМ
В результате данного расчета получается, что в некоторых сопряжениях значение натяга не изменяется, а в других натяг увеличивается. Зазор ни в одном из сопряжений не возникает.
Расчет удлинений диска от центробежных сил в месте соединения с валом. При вращении диска в нем возникают напряжения от действия центробежных сил. Эти напряжения вызывают деформацию диска, нас интересует величина деформации в радиальном направлении, потому что она может изменить значение натяга в сопряжениях. Для упрощения в качестве расчетной модели был взят сплошной диск постоянной толщины с внешней нагрузкой от лопаток.
Из проведенных расчетов можно сделать следующий вывод: при работе двигателя потеря натяга из-за действия центробежных сил не происходит. Так как в сопряжении 3 рост зазора из-за радиальных перемещений не превышает рост натяга из-за повышения температуры, а в сопряжении 4 и вовсе не превышает значения натяга заданного при сборке.
Также была рассмотрена возможность появления остаточных деформаций, которые после каждого цикла нагружения могут увеличиваться. Но, как следует из справочника конструктора, предел пропорциональности для материала диска лежит намного выше нагрузок, которые испытывает диск при работе двигателя.
Библиографические ссылки
1. Ковалев В. К., Степанов Г. А. Исследование причин возникновения осевых вибраций роторов ОК ТВД агрегатов ГТК-10-4 // Газотурбинные технологии. 2008. № 10. С. 1-4.
2. Газотурбинные установки. Атлас конструкций и схем. М. : Машиностроение, 1976.
© Нижегородцев В. В., Новиков Д. К., 2010
УДК 621.039.577.679.78
А. В. Окунев Научный руководитель - М. В. Краев Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Красноярск
ДВИГАТЕЛИ ДЛЯ МЕЖЗВЕЗДНЫХ ПЕРЕЛЕТОВ
Рассмотрены типы двигателей для межзвездных перелетов.
Общепризнано, что традиционные ракетно-космические системы позволяют в приемлемые сроки достичь любой точки солнечной системы. А вот технологии преодоления огромных пространств между Солнечной и ближайшими планетными системами находятся на грани возможного.
К настоящему времени предложено достаточно большое количество различных типов двигателей для межзвездных перелетов. Естественным образом возникает необходимость их классификации. По используемым физическим принципам все предлагаемые сегодня межзвездные двигатели можно распределить по пяти основным классам.
К первому классу относится первичные нам ракетные двигатели, построенные по принципу «все свое ношу с собой», в которых и источники энергии, и рабочее тело находится на борту аппарата.
В двигателях второго класса помимо ракетного двигателя необходимых для начального разгона, предлагается использовать в качестве источника топливо и/или рабочего тела вещество межзвездной среды.
Проекты двигателей третьего класса предполагают «подпитку» извне - передачу на космический аппарат энергии Солнечной системы. Четвертый класс предполагает использование естественных силовых полей - гравитационного и электромагнитного.
Секция «Энергодвигательные установки и системы терморегулирования»
И, наконец, пятый класс двигателей для межзвездных перелетов основан на физических гипотезах. В рамки описанных пяти классов ДУ укладываются сотни различных проектов, проработанных с различной степенью детализации и разным уровнем реалистичности. К классу «гипотетических КА» относятся разного рода «деформаторы» пространства-времени, использование гипотетических туннелей («червоточин») в пространстве «нырки» в чер-
ные дыры и многое другое. Несмотря на очень высокую гипотетичность такого рода проектов, США в 1996-2002 гг. был реализован («прорывной проект основы двигательных технологий»), в рамках которого рассматривались и широко обслуживались именно такие подходы.
© Окунев А. В., Краев М. В., 2010
УДК 533.6.011.72
В. А. Панченко, Р. Ш. Гулиев Научный руководитель - А. Л. Адрианов Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Красноярск
АНАЛИЗ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОГО АЛГОРИТМА РЕШЕНИЯ ПОЛНЫХ УРАВНЕНИЙ НАВЬЕ-СТОКСА И РЕЗУЛЬТАТЫ МОДЕЛИРОВАНИЯ УДАРНЫХ ПРОЦЕССОВ
Исследуется явно-неявный разностный алгоритм расчета двумерных нестационарных течений вязкого теплопроводного газа при умеренных числах Рейнольдса (Re ~ 103). Рассмотрена реализация данного алгоритма на ПЭВМ в среде Compaq Visual Fortran. Изучается влияние на ударную волну вариаций параметров перед ее фронтом.
В настоящей работе проводится численное исследование взаимодействия скачка уплотнения с плоским пограничным слоем и идеализированной поверхностью. Используется система уравнений (законов сохранения) вязкого теплопроводного газа.
I. Уравнение неразрывности:
др д(ры) д^) др г
— + к + к = 0 или — + = 0.
дt дx дy дt
II. Закон изменения количества движения по направлению оси X:
ды дp „ д ( ды Л р— = + 2—1 ц— 1 +
дt дх дх \ дх)
ду
du dv
Н| — + —
dy dx
2 d —
---(¡j.divW) = 0.
3 dx
III. Закон изменения количества движения по направлению оси Y:
dv dv dv 1 dp 2 д f dv ) — + u — + v— =---— +--1 ц— 1 +
dt дх ду p ду p dy ^ дУ)
1JL
p dx
du dv
h —+—
dy dx
A _d_
3P dy
du dv H| — + —
dx dy
= 0.
IV. Уравнение энергии:
р ■ Ср—— = —Р + ■ gradT) + цФ. dt dt
Известные задачи выбраны в качестве модельных для выявления различных свойств используемого вычислительного алгоритма.
В прямоугольной расчетной области решается система нестационарных разностных уравнений методом переменных направлений, реализуемых скалярными прогонками. Используемая неявная разностная «схема с весами» [1] несколько модифицирована и обладает практически вторым порядком аппроксимации по времени и пространству на гладком решении. Определенный выбор весов позволяет, с одной стороны, устранить нежелательные осцилляции, возникающие вследствие немонотонности, с другой - обеспечить достаточную локализацию разрывов в численном решении. Какие-либо нелинейные ограничители при этом не используются.
Исследуются свойства данного алгоритма, а также решаются следующие модельные задачи:
1. Расчет сжимаемого течения в пограничном слое при внешнем сверхзвуковом обтекании. Контролируется зависимость условной относительной толщины пограничного слоя от малого параметра задачи Яе-172; данная зависимость, в рабочем диапазоне параметров разностной задачи, должна быть строго линейной. Впоследствии в сформировавшийся пограничный слой запускается ударная волна.
2. Расчет падающего на идеализированную поверхность скачка уплотнения с маховским его отражением [2]. При этом на поверхности ставятся условия скольжения, вместо условий прилипания в предыдущем примере. В данном расчете контролируется толщина ударной волны, а также высота «махов-ской ножки» при нерегулярном отражении от границы области.
d
