CC BY
24Решетневскуе чтения. 2013
а для передней - уменьшает его возможность. Расчетное значение положения точки отрыва в канале РК при Wк = 1,15 без учета сдвига составляет 18 % длины лопатки. Таким образом, даже при безударном натекании потока незначительный диффузорный характер течения обеспечивает отрыв пограничного слоя на передней стороне лопатки [2].
На особый вид течения в криволинейных вращающихся каналах обращается внимание во многих работах, начиная с работ Л. Прандтля. На характеристики такого течения наряду с числом Яе оказывают влияние геометрические параметры проточной части канала, в частности отношение Dпр к радиусу кривизны Rл. С уменьшением Dпр/Rл, что характерно для узких каналов, потери на трение снижаются, особенно при ламинарном режиме течения.
Библиографические ссылки
1. Шлихтинг Г. Теория пограничного слоя. М. : Наука, 1969. 744 с.
2. Краева Е. М. Высокооборотные центробежные насосные агрегаты : монография / Сиб. гос. аэрокос-мич. ун-т. Красноярск, 2011. 212 с.
References
1. Schlichting. Theory of the boundary layer. Moscow: Nauka, 1969. 744 p.
2. Kraeva E.M. High-speed centrifugal pumps. SibSAU. 2011, 212 p.
© Краева Е. М., 2013
УДК 621.458
ЖИДКОСТНЫЙ РАКЕТНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ С ДОПОЛНИТЕЛЬНЫМ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫМ РАЗГОНОМ РАБОЧЕГО ТЕЛА
М. В. Кубриков, Я. Ю. Бакулин, А. В. Гайнутдинов
Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева Россия, 660014, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31 Е-mail: [email protected], [email protected], [email protected]
Рассказывается о возможности совершенствования жидкостной ракетной двигательной установки путем дополнительного разгона рабочего тела за счет действия электромагнитных сил, в результате чего обеспечивается возможность значительного повышения удельного импульса двигателя и уменьшения расхода топлива.
Ключевые слова: рабочее тело, электромагнитный разгон, удельный импульс.
A LIQUID-PROPELLANT ROCKET ENGINE WITH ADDITIONAL WORKING FLUID ELECTROMAGNETIC ACCELERATION
Ia. Iu. Bakulin, M. V. Kubrikov, A. V. Gainutdinov
Siberian State Aerospace University named after academician M. F. Reshetnev 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660014, Russia Е-mail: [email protected], [email protected], [email protected]
The paper shows the possibility of improving performance liquid rocket propulsion system by further acceleration of the working body through the action of electromagnetic forces. As a result it is possible to significantly increase the specific impulse of the engine and reduce fuel consumption.
Keywords: working fluid, electromagnetic acceleration, specific impulse.
Важнейшим направлением совершенствования ракетных двигателей космических аппаратов является повышение их экономичности, которая количественно оценивается с помощью удельного импульса. Повышение удельного импульса ракетных двигателей позволяет увеличить маневренные возможности космических аппаратов, повысить срок их активного существования, повысить экономическую выгоду от программ.
Электроракетные двигатели позволяют существенно увеличить удельный импульс по сравнению с традиционными жидкостными ракетными двигателя-
ми. Однако существенным недостатком этих двигателей являются малая тяга и большая потребляемая электрическая мощность.
Известен жидкостный ракетный двигатель, содержащий камеру сгорания и реактивное сопло. В реактивном сопле, выполненном из диэлектрического материала, установлены два кольцевых электрода, связанных через тоководы с внешним источником электрической энергии.
Данный двигатель позволяет повысить удельный импульс за счет повышения температуры рабочего
Ракетно-космические двигатели, энергетические установки и системы терморегулирования летательныхаппаратов
тела посредством дугового разряда в среде рабочего тела. Однако данное устройство не позволяет значительно увеличить удельный импульс, так как величина подводимой тепловой мощности ограничена допустимой температурой конструкционных материалов камеры двигателя.
Изобретение российских ученых Ермолаева В. И., Пилецкого А. В., Шатунова А. В. позволило повысить удельный импульс посредством дополнительного разгона рабочего тела в электромагнитном поле.
Это достигается тем, что внутренняя часть и выходной участок внешней части тарельчатого сопла выполнены из токопроводящего материала, соединены с камерой двигателя через проставки из диэлектрического материала и связаны через тоководы с разноименными полюсами источника электрической энергии.
Сущность изобретения поясняется рисунком.
Камера двигателя
Жидкостный ракетный двигатель содержит камеру двигателя, состоящую из кольцевой камеры сгорания 1, смесительной головки 2 и тарельчатого сопла 3. Тарельчатое сопло 3 состоит из внутренней части 4 и внешней части 5. Внутренняя часть 4 и выходной участок 6 внешней части 5 тарельчатого сопла 3 выполнены из токопроводящего материала, соединены с камерой двигателя через проставки 7 и 8 из диэлектрического материала и связаны через тоководы 9 и 10 с разноименными полюсами источника электрической энергии 11. Кольцевая камера сгорания 1 и тарельчатое сопло 3 снабжены охлаждающими трактами, которые связаны с коллектором 12 подвода горючего и с трубопроводом 13 подвода окислителя [1].
Устройство работает следующим образом. Окислитель поступает в кольцевую камеру сгорания 1 через трубопровод 13, охлаждающий тракт внутренней части 4 тарельчатого сопла 3 и смесительную головку 2. Горючее поступает в кольцевую камеру сгорания 1
через коллектор 12, охлаждающий тракт внешней части 5 тарельчатого сопла 3 и смесительную головку 2. В кольцевой камере сгорания 1 происходит смешение и горение компонентов топлива. На выходе из кольцевой камеры сгорания 1 образуется рабочее тело (продукты сгорания) с высоким теплосодержанием. Рабочее тело поступает в тарельчатое сопло 3, в котором происходит газодинамический разгон рабочего тела за счет преобразования тепловой энергии в кинетическую энергию направленного движения рабочего тела.
Дополнительный разгон рабочего тела осуществляется за счет действия электромагнитных сил и не требует повышения температуры рабочего тела. Вследствие этого предлагаемое устройство позволяет подводить к рабочему телу большую мощность от источника электрической энергии. В результате обеспечивается возможность значительного повышения удельного импульса двигателя [2].
Так как создание электромагнитного поля требует больших затрат электрической энергии, следовательно, использование данной двигательной установки ограничено мощностью бортового источника питания. Использование данного двигателя как маршевого или двигателя 2-3 ступени нецелесообразно, так как внесение в конструкцию такого элемента, как дополнительный источник питания, приведет к уменьшению надежности ракеты, увеличению стартовой массы и к усложнению конструкции.
Из всего вышесказанного можно сделать вывод, что использовать данный двигатель можно лишь в качестве корректирующего либо как двигатель малой тяги.
Библиографические ссылки
1. Пат. № 2303156 РФ, МПК F02K11/00. Жидкостный ракетный двигатель с дополнительным электромагнитным разгоном рабочего тела / Ермолаев В. И., Пилецкий А. В., Шатунов А. В. Опубл. 20.07.2007.
2. Жидкостный ракетный двигатель с дополнительным электромагнитным разгоном рабочего тела : [Электронный ресурс]. URL: http://www.freepatent.ru/ patents/2303156 (дата обращения: 11.09.2013).
References
1. Pat. Number 2303156 RF IPC F02K11/00. A liquid-propellant rocket engine with additional working fluid electromagnetic acceleration / Yermolaev V. I., Pilecki A. V., Shatunov A. V. Publ. 20.07.2007.
2. Liquid A liquid-propellant rocket engine with additional working fluid electromagnetic acceleration: [Еlectronic resource]. URL: http://www.freepatent.ru/ patents/2303156 (date of access: 11.09.2013).
© Кубриков М. В., Бакулин Я. Ю., Гайнутдинов А. В., 2013
