47XIVМеждународная научно-практическая конференция УДК 621.431
Иванников Никита Михайлович Ivannikov Nikita Mikhaylovich
Магистрант Master's degree student Ефремов Алексей Владимирович Efremov Aleksey Vladimirovich
Аспирант Graduate student Беляева Анастасия Сергеевна Belyaeva Anastasiya Sergeevna
Магистрант Master's degree student БГТУ «ВОЕНМЕХ» BSTU «VOENMEH»
ПУЛЬСИРУЮЩИЙ ВОЗДУШНО-РЕАКТИВНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ. ИСТОРИЯ СОЗДАНИЯ И ПЕРСПЕКТИВЫ
A PULSING JET ENGINE. HISTORY OF CREATION AND PROSPECTS
Аннотация. В статье приводятся ключевые даты из истории пульсирующих воздушно-реактивных двигателей. Приводится хронология развития исследований. Также приводится хронология развития конфигураций двигателя. Обозреваются спортивные достижения авиамоделистов и конструкторов.
Abstract. The article presents key dates from the history of pulsating jet engines. The chronology of research development is given. The chronology of the development of engine configurations is also given. Sports achievements of aircraft modelers and designers are reviewed.
Ключевые слова. пульсирующий двигатель, энергоустановка, история пульсирующего двигателя, пульсирующий двигатель в спорте, конструкции пульсирующего двигателя.
Key words. pulsating engine, power plant, pulsating engine history, pulsating engine in sports, pulsating engine designs.
Основными источниками вдохновения, а также фундаментом проводимого исследования являются книги Емельянова В.Н. [1], ставшей настольным справочником при работе над проектом, и книга Сейфетдинова Р. [2] наиболее полно описывающая известные характеристики ПуВРД и методы моделирования протекающих процессов при работе двигателя.
132
«Научные междисциплинарные исследования»
Пульсирующий воздушно-реактивный двигатель (ПуВРД) более прост и
дёшев в изготовлении, благодаря чему он активно применялся и применяется в авиационных моделях, ракетах-мишенях. Сейчас ПуВРД вызвал новую волну интереса. Новые материалы позволяют реализовать новые конструкторские решения, а современные технологии вычислительного моделирования дают возможность описания сложных газодинамических и тепломассообменных процессов в ПуВРД.
Первые задокументированные упоминания ПуВРД появились в 1860-х годах. Независимо друг от друга первые патенты получили Шарль де Луврье из Франции и Николай Афанасьевич Телешов из России.
Двигатель этого типа применялся во времена второй Мировой войны в самолётах-снарядах ФАУ-1. В послевоенные годы советскими учёными были проведены испытания данных двигателей на самолётах Пе -2. На основе полученных данных был сконструирован самолёт-снаряд 10-Х.
В 1946 году был создан испытательный образец на основе истребителя Ла -9. Установка двух пульсирующих воздушно-реактивных двигателей под крылья самолёта была сложной задачей. Без доработок двигателей данная конструкция требовала изменения подачи топлива, усиление конструкции планера, разработки системы подвески двигателя, а также облегчения конструкции путём снятия бронепластин и двух пушек НС-23. Данные изменения в конструкции планера привели к ухудшению взлётно-посадочных и маневровых характеристик, значительно снизило время полёта, усложнило его эксплуатацию в целом. В перевес всем недостаткам такой модернизации стал прирост скорости лишь на 70 км/ч. Данная конфигурация применялась в испытаниях прямоточных двигателей, а также на парадах, чем производила сильное впечатление на публику.
Кульминационным испытанием пульсирующих воздушно -реактивных двигателей, применявшихся на ФАУ-1, стал воздушный парад в Тушино, на котором, в 1947 году, совершили пролёт девять Ла-9РД.
XIV Международная научно-практическая конференция
Соединённые штаты тоже проводили испытания пульсирующих
воздушно-реактивных двигателей. После войны оставалось много поршневых самолётов, на которых и было принято решение проводить испытания. В 1946 году был модифицирован истребитель Мустанг P-51D, под крылья которого подвесили два двигателя Ford PJ-31-1.
Американские инженеры столкнулись с аналогичными проблемами, а именно: не большой прирост скорости стоил большого объёма топлива. Данный недостаток пульсирующих двигателей тех времён не позволял составить конкуренцию уже набиравшим популярность турбо-реактивным двигателям. Было очевидно, что данный тип двигателей требует существенных доработок, однако, в послевоенные годы, не было достаточного количества ресурсов.
Пульсирующие воздушно-реактивные двигатели заняли свою нишу в авиамоделировании. Их простота конструкции, дешевизна изготовления, а также отсутствие требовательности к дорогостоящему горючему позволили привлечь к себе большой интерес.
Уже в 1948 г. были созданы надёжно работающие конструкции авиамодельных пульсирующих воздушно-реактивных двигателей, а в 1949г. установили первые рекорды моделей, силовым агрегатом которых был ПуВРД. Одним из таких достижений стал рекорд скорости полёта модели А. Анисимова и М. Шарова (Ленинград). Модель конструкции М. Шарова, с двигателем конструкции А. Анисимова, развила скорость на корде 110 км/час.
В 1950г. добавилось сразу два всесоюзных рекорда: по продолжительности и дальности полёта. Их установили на модели конструкции Р. Садовского, В. Попеля, с двигателем конструкции В. Давыдова (Ленинград). Данная модель смогла пролететь 3000 метров и находиться в полёте 14 минут и 15 секунд.
Однако в 1951г. ПуВРД конструкции А. Анисимова вновь показал себя, на сей раз в модели конструкции Э. Смирнова (Ленинград). Модели удалось преодолеть 16км, продержаться в воздухе 31 минуту и подняться на высоту 600 метров.
«Научные междисциплинарные исследования»
Особо интересен рекорд 1953г. кордовой модели, построенной М. Васильченко (Москва). Его модель, типа летающее крыло, показала скорость 264,776 км/час, что стало абсолютным мировым рекордом.
Позднее, мастер спорта И. Иванников, установил новые мировые скорости полёта: 275,004 км/час, в 1955г. в Чехословакии, на международных соревнованиях, и 301 км/час, в 1958г.
На этом история дальнейших исследований и развития пульсирующих воздушно-реактивных двигателей не заканчивается, однако она шла более медленными темпами. Современные технологии производства материалов, а также современные вычислительные системы, позволяют создать новый виток в развитии данного типа двигателей. Пульсирующие воздушно -реактивные двигатели обладают достоинствами, а именно, простота и дешевизна изготовления и эксплуатации, а также отсутствие движущихся элементов, что делает их незаменимыми двигательными установками для беспилотников, летающих мишеней и экспериментальных установок.
Библиографический список:
1. Емельянов В.Н. Численные методы: введение в теорию разностных систем. - 2-е изд., испр. и доп. - М. : Юрайт, 2018.
2. Сейфетдинов Р. Рабочий процесс пульсирующих воздушно-реактивных двигателей. Saarbrücken: LAP LAMBERT Academic Publishing, 2011.
