CC BY
118¡Проектирование, производство и испытания двигателей летательных, аппаратов
до 300 мм, и параметров реальных процессов в разделителях радиусом более 500 мм.
График зависимости параметров выворачивания
Данная работа направлена на анализ физической модели пластического выворачивания большеразмер-ных диафрагм и определение основных зависимостей и отличий параметров выворачивания и проектирования большеразмерных диафрагмам от диафрагм малого радиуса.
Библиографические ссылки
1. Ефремов В. Н., Журавлев В. Ю., Якубович О. П. Разделители топливных баков с отрицательной де-
формацией параллели : монография / Сиб. гос. аэро-космич. ун-т. Красноярск, 2005. 95 с.
2. Кубриков М. В., Журавлев В. Ю. Проектирование диафрагм-разделителей удлиненных топливных баков // Вестник СибГАУ. 2010. № 4 (30). С. 105-108.
3. Ефремов В. Н., Журавлев В. Ю., Ефремов К. В., Мясников С. П. Математическая модель процесса выворачивания металлических разделителей топливных баков // Вестник СибГАУ. 2005. № 3. С. 127-129.
References
1. Efremov V. N., Zhuravlev V. Y., Yakubovich O. P. Separators fuel tanks with negative deformation parallel : monograph / Feder. Agency for Education, Reshetnev Siberian State Aerospace University. Krasnoyarsk, 2005. 95. p.
2. Kubrikov M. V., Zhuravlev V. Y. Designing diaphragm separator elongated fuel tanks // Vestnik of the Reshetnev Siberian State Aerospace University. 2010. № 4 (30). P. 105-108.
3. Efremov V. N., Zhuravlev V. Y., Efremov K. V., Myasnikov S. P. A mathematical model of a reversing metal separators of fuel tanks // Vestnik of the Reshetnev Siberian State Aerospace University. 2005. № 3. P. 127-129.
© Бакулин Я. Ю., Журавлев В. Ю., 2016
УДК 621.454
ПЕРСПЕКТИВЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ КЛИНОВОЗДУШНОГО РАКЕТНОГО ДВИГАТЕЛЯ
А. М. Бегишев, А. С. Торгашин, А. П. Попова, М. В. Кубриков
Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31
E-mail: [email protected]
Рассматриваются конструктивные особенности клиновоздушного ракетного двигателя. Выявлены его особенности, достоинства и недостатки. Проведен анализ конструкции двигателя и представлены его преимущества.
Ключевые слова: клиновоздушный ракетный двигатель, тяга, сопло.
PROSPECTS OF USING AEROSPIKE ENGINE
A. M. Begishev, A. S. Torgashin, A. P. Popova, M. V. Kubrikov
Reshetnev Siberian State Aerospace University 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation E-mail: [email protected]
The research describes design features of aerospike engine. Specific properties, dignity, disadvantages of the engine are identified. The article analyses engine design and it proposes its advantages.
Keywords: aerospike engine, engine thrust, nozzle.
Клиновоздушный ракетный двигатель (КВРД) -это тип жидкостного ракетного двигателя (ЖРД) с клиновидным соплом, особенностью которого является поддержание аэродинамической эффективности в
широком диапазоне высот при разном давлении атмосферы над поверхностью Земли [1].
КВРД принадлежит к классу ракетных двигателей, сопла которых способны изменять давление исте-
<Тешетневс^ие чтения. 2016
кающей газовой струи в зависимости от изменения атмосферного давления, происходящего из-за набора высоты, в результате этого используется меньше топлива на низких высотах (25-30 %), где, как правило, требуется наибольшая тяга [2].
Основными преимуществами КВРД перед обычным ракетным двигателем являются:
1) нормализация потока в необходимом направлении, благодаря колоколообразной конструкции сопла;
2) максимизация тяги, путем преобразования движения струи в нужном направлении позади двигателя.
Недостатками такого ракетного двигателя являются:
1) большой вес центрального выступа;
2) неэффективность на различных высотах;
3) необходимость введения дополнительного охлаждения (в результате имеющейся большой охлаждаемой площади могут снизиться теоретические уровни давления на сопло);
4) относительно плохая производительность при скоростях 1-3М [1-3].
Проблема эффективности клиновоздушного ракетного двигателя на различных высотах разрешается следующим образом: в двигателе используется клиновидный выступ выхлопа, вокруг которого устанавливается ряд камер сгорания вместо одной точки в виде небольшого отверстия в центре сопла. Одну из сторон виртуального сопла формирует клин, в то время как другая часть формируется в ходе полета проходящим потоком воздуха. Название этого двигателя -«двигатель аэроспайк» - и обусловливает его первоначальное название [2-3].
Основная идея конструкции двигателя состоит в том, что на малой высоте атмосферное давление прижимает отработанный газ к выступающему клину. Затем рециркуляция в основании клина поднимает давление до значения окружающей атмосферы. В силу такой конструкции тяга не достигает предельно возможных значений, но и не претерпевает падения, в отличие от конструкции нижней части традиционного сопла из-за частичного вакуума. По мере того как аппарат достигает большей высоты, сдерживающее реактивную струю двигателя окружающее давление уменьшается, при этом падает давление на верхнюю часть двигателя, что сохраняет его эффективность неизменной, несмотря на то, что окружающее давление падает практически до нуля, зона рециркуляции сохраняет давление на основании клина до величин, сравнимых с давлением атмосферы у поверхности Земли, в то время как верхняя часть клина находится практически в вакууме. Это компенсирует падение окружающего давления, создавая дополнительную тягу с ростом высоты. В целом эффект сравним с традиционным соплом, которое имеет способность расширяться с увеличением высоты. В теории клиновоз-душный двигатель несколько менее эффективен по сравнению с традиционным соплом, спроектированным для заданной высоты, и по сравнению с ним более эффективен для любой другой высоты [3-4].
Существует несколько модификаций этой конструкции, которые отличаются по их форме:
а) конструкция с тороидальным клином (центральная часть имеет форму сужающегося конуса, по
краям осуществляется концентрический выход реактивных газов);
б) конструкция с плоским клином (центральный выступ состоит из центральной пластины, имеющей сужение в конце, с двумя реактивными струями, которые распространяются по внешним поверхностям пластины).
Клиновоздушные ракетные двигатели рассматривались на протяжении длительного времени в качестве основного варианта для одноступенчатых космических систем. Двигатели этого типа были серьёзным претендентом на использование в качестве основных двигателей на МТКК «Спейс шаттл» при его создании, но в то же время ни одного двигателя этого типа не используется и не производится. Наиболее удачные варианты находятся в стадии доводочных работ
[3-5].
Библиографические ссылки
1. Клиновоздушный ракетный двигатель [Электронный ресурс]. URL: https://ru.wikipedia.org (дата обращения: 23.09.2016).
2. Клиновоздушный ракетный двигатель [Электронный ресурс]. URL: http://dvigateli.vsesekreti.net/ m_klinovozdushniy-raketniy-dvigatel.htm (дата обращения: 23.09.2016).
3. Тимнат И. Ракетные двигатели на химическом топливе : пер. с англ. М. : Мир, 1990. 294 с.
4. Военное обозрение. Академия РВСН о создании комбинированного воздушно-ракетного двигателя [Электронный ресурс]. URL: https://topwar.ru/ 83830-akademiya-rvsn-obyavila-o-sozdanii-kombiniro-vannogo-vozdushno-raketnogodvigatelya.html (дата обращения: 23.09.2016)
5. Алемасов В. Е., Дрегалин А. Ф., Тишин А. П. Теория ракетных двигателей. М. : Машиностроение,
1989. 464 с.
References
1. Klinovozdushnyj raketnyj dvigatel' [Aerospike engine]. Available at: https://ru.wikipedia.org (accessed: 23.09.2016). (In Russ.)
2. Timnat I. Raketnye dvigateli na himicheskom toplive [Rocket engines on chemical fuel]. M. : Mir,
1990. 294 p.
3. Klinovozdushnyj raketnyj dvigatel' [Aerospike engine]. Available at: http://dvigateli.vsesekreti.net/m_ klinovozdushniy-raketniy-dvigatel.htm (accessed: 23.09.2016) (In Russ.)
4. Voennoe obozrenie. Akademija RVSN o sozdanii kombinirovannogo vozdushno-raketnogo dvigatelja [Military review. Academy of the strategic missile forces on the establishment of a combined air-rocket engine]. Available at: https://topwar.ru/83830-akademiya-rvsn-obyavila-o-sozdanii-kombinirovannogo-vozdushno-raketno-godvigatelya.html (accessed: 23.09.2016) (In Russ.)
5. Alemasov V. E., Dregalin A. F., Tishin A. P. Teorija raketnyh dvigatelej [Theory of rocket engines]. M. : Mashinostroenie, 1989. 464 p.
© Бегишев А. М., Торгашин А. С., Попова А. П., Кубриков М. В., 2016
