CC BY
46Снимок правого берега г. Красноярска (26.06.2014 г.)
References
1. Musabaev T. A., Moldabekov M. M., Nurguzhin M. R., Dusenev S. T., Murushkin S. A., Albazarov B. Sh., Ten V. V. Earth observation system of the Republic of Kazakhstan // 64th International Astronautical Congress, IAC-13-B1.2.3. Beijing, 2013.
2. Murzakulov G. T., Nurguzhin M. R., Murushkin S. A., Albazarov B. Sh., Ten V. V. Image quality definition for
EO missions // 9th International Academy of Astronautics Symposium on Small Satellites for Earth Observation, Berlin, 2013.
© Myca6aeB T. A., M0^ga6eK0B M. M., Hypry^HH M. P., TeH B. B., A^b6a3apoB B. ffl., 2014
УДК 629.7.036
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ВОДОРОДНЫЙ ПРЯМОТОЧНЫЙ ВОЗДУШНО-РЕАКТИВНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ
Ц. Г. Надараиа1, И. Я. Шестаков2, Л. А. Бабкина2
1ООО «КВОНТ»
Российская Федерация, 660041, г. Красноярск, просп. Свободный, 75. Е-шаП: svoy_2010@list.ru
2Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева Российская Федерация, 660014, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31
Е-шаП: yakovlevish@mail.ru
Рассматривается водородный электрический прямоточный воздушно-реактивный двигатель, в котором электричество получают с помощью пьезоэлементов. Электрическую энергию накапливают в ионисторах и затем высоковольтными импульсами подают на электроды, расположенными в камере сгорания, куда поступает водород и воздух.
Ключевые слова: воздухозаборник; камера сгорания; сопло; каналы для подвода газа.
Решетневскуе чтения. 2014
ELECTRIC HYDROGEN JET ENGINE
C G. Nadaraia1, I. J. Shestakov2, L. A. Babkina2 1OOO "CVONT"
75, Svobodniy prosp., Krasnoyarsk, 660041, Russian Federation. E-mail: svoy_2010@list.ru 2Siberian State Aerospace University named after academician M. F. Reshetnev 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660014, Russian Federation. E-mail: yakovlevish@mail.ru
The hydrogen electric ramjet engine is studied. The electric power is produced by using piezoelectric elements. Electrical energy is accumulated in the electric double layer capacitors, and then high-voltage pulses are fed to the electrodes disposed in the combustion chamber which receives the hydrogen and air.
Keywords: air intake; a combustion chamber; nozzle; channels for gas supply.
В последние годы в ведущих странах мира стали активнее разрабатывать гиперзвуковые летательные аппараты (ГЛА) различного назначения. Несмотря на то что акцент в этих работах делается на отработку демонстраторов технологий в виде малоразмерных гиперзвуковых летающих лабораторий, таких как Х-51А, НТУ-2, ШРие и др., концептуальная проработка полноразмерных ГЛА продолжается [1].
Руководитель программыХ-51А Чарли Бринк утверждает [2], что лидерство в области военно-воздушных сил по прежнему зависит от исследований в области гиперзвуковых прямоточных воздушно-реактивных двигателей, образ аппарата, способного преодолеть 600 морских миль за десять минут, приобретает всё больший вес в глазах военных.
Из работы [1] следует, что при высоком уровне совершенства по массе конструкций ГЛА наиболее перспективным горючим для прямоточных воздушно-реактивных двигателей является водород. Однако получение дешёвого водорода в настоящее время -сложная проблема [3]. Поэтому предлагается прямоточный воздушно-электрический двигатель [4] с четырьмя источниками электрической энергии для создания высокочастотных электрических и магнитных полей, при прохождении которых воздух нагревается, и образуется высокотемпературная плазма. Далее плазма попадает в сопло, где ускоряется.
Интересное решение предлагается в статье [5], согласно которой двигатель состоит из трех ступеней. В первой ступени газ ионизируется радиочастотным излучением специальной антенной в присутствии магнитного поля. Во второй ступени высокочастотное ре-
1
зонансное поле ускоряет ионы во вращательном движении. В третьей ступени магнитное поле преобразует вращательное движение частиц в поступательное.
Из-за высокой температуры плазмы срок службы таких двигателей ограничен. Затраты энергии на ионизацию и диссипацию рабочего тела не восстанавливаются (теряются безвозвратно).
В качестве источника тока наибольшее применение в технике получили электрохимические аккумуляторы. Однако из-за малой ёмкости они используются только для пуска установки или как резервный источник питания для непродолжительного времени работы.
Сотрудники Центрального института авиационного машиностроения считают, что наиболее перспективным горючим для прямоточных воздушно-реактивных двигателей является водород (российские гиперзвуковые летающие лаборатории «Холод», «Холод-2»).
Предлагается (см. рисунок) в воздухозаборнике 1 часть кинетической энергии газа преобразовать в электрическую с помощью пьезогенератора 2, накапливать эту энергию в ионисторах 3 и затем высоковольтные импульсы напряжения подавать на электроды 7 в камере сгорания 4. В камере сгорания предусмотрены каналы для подачи водорода 6. Между электродами возникает искровой разряд, сопровождающийся ударной волной, энергия которой передается потоку продуктов сгорания. Кроме того, в канале разряда, температура достигает 10000 К [6], что приводит кувеличению температуры продуктов сгорания, за счёт чего растёт скорость истечения газов из сопла 5.
Схема электрического водородного прямоточного воздушно-реактивного двигателя
Пьезоэлектрический генератор может работать на основе эффекта Казимира [7]. В этом случае пьезоэле-менты не подвергаются механическому воздействию.
Известны пьезогенераторы [8], в которых вращается одно из биморфных пьезоэлектрических колец, а между кольцами расположены ролики из пьезоэлек-триков. Данное техническое решение может быть использовано в качестве пьезогенератора, причем механическое усилие создается за счет центробежной силы, действующей на вращающееся внутреннее би-морфное кольцо.
Энергия ионистора определяется по известной формуле. Если предположить, что при разряде вся накопленная электрическая энергия превратится в энергию ударной волны и тепловую энергию, то увеличится скорость истечения продуктов сгорания, а значит, и тяга двигателя.
Для испытания представленной выше установки была изготовлена модель, в которой вместо воздухозаборника был установлен баллон со сжатым воздухом. Испытания модели подобной конструкции подтвердили правильность заложенных технических решений. Двигатель позволит достичь сверзвуковых и гиперзвуковых скоростей летательного аппарата, уменьшить потребление водорода.
Библиографические ссылки
1. Дулепов Н. П., Ланшин А. И., Луковников А. В., Семёнов В. Л. Харчевникова Г. Д., Фокин Д. Б., Сун-цов П. С. Эффективность применения двухрежимного ГПВРД в составе комбинированной силовой установки авиационно-космической системы // Вестник машиностроения. 2011. № 8. С. 51-57.
2. Шор А. Ставка на гиперзвук // Популярная механика. 2013. № 1. С. 96-99.
3. Санников В. Серийное будущее // Популярная механика. 2008. № 9. С. 100-104.
4. Патент РФ № 2122651. Прямоточный воздушно-электрический реактивный двигатель / Кириллов Л. И. Опубл. 27.11.1998.
5. Мамонтов Д. Космический марш для плазмы и геликона: плазменный двигатель Батищева // Популярная механика. 2010. № 2. C. 35-37.
6. Райзер Ю. П. Физика газового разряда. М. : Наука, 1987. 320 с.
7. Патент РФ № 2499350. Пьезоэлектрический генератор постоянного тока на основе эффекта Казимира / Ской В. Р. Опубл. 20.11.2013.
8. Патент РФ № 2264687. Пьезогенератор / Туры-шев Б. И., Соловьёв А. П.
References
1. Dulepov N. P., Lanshina A. I., Lukovnikov A. V., Semenov V. L., Kharchevnikova G. D., Fokin D. B., Suntsov P. S. Effectivnostprimeneniydvuchregimnogo GPBRD v sostavekombinirovannoysilovoyustanovkiavia-cionno-kosmicheskoysistemy (The effectiveness of the dual-mode scramjet in a combination power plant aerospace system) // Vestnik engineering, 2011. № 8, p. 51-57.
2. Adam Shore. Stavkanagiperzvuk(Bet on hyper) // Popular Mechanics. 2013. № 1, p. 96-99.
3. Sannikov, V. Seriynoebudushee(Serial future) // PopularMechanics. 2008, № 9, p. 100-104.
4. Kirillov L. I. (1998), Prymotochniyvozdushniyelec-tricheskiy (Line air electric jet engine), RU, Pat. № 2122651.
5. Mamontov D. Kosmicheskiy marsh dlyplazmyigeli-cona(Space March for plasma and helicon: plasma thruster Batishcheva). Popular Mechanics, 2010, № 2, p. 35-37.
6. Raiser Y. P. Phizikagazovogorazryda(Physics of gas discharge). M. : Science, 1987. 320 p.
7. Scoy V. R. (2013), Pezoelectricheskiy generator postoynnogotoka (The piezoelectric constant current generator based on the Casimir effect), RU, Pat. № 2499350.
8. Turishev B. I. Pezogenerator. RU, Pat. № 2264687.
© Надараиа Ц. Г., Шестаков И. Я., Бабкина Л. А., 2014
УДК 621.372.8
НАНЕСЕНИЕ ТОКОПРОВОДЯЩЕГО ПОКРЫТИЯ НА ВНУТРЕННЮЮ ПОВЕРХНОСТЬ
ВОЛНОВОДА МАЛОГО СЕЧЕНИЯ
А. В. Оськин, И. И. Хоменко, А. В. Гирн
Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева Российская Федерация, 660014, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31
Е-шаП: nedoper@mail.ru
Рассмотрены особенности нанесения токопроводящего покрытия на внутреннюю поверхность волновода малого сечения. Предложен новый способ нанесения токопроводящего покрытия. Описаны основные его преимущества.
Ключевые слова: металлизация, волноводы, токопроводящее покрытие.
