Двигун майбутнього

Двигун майбутнього 

Підвищити швидкість пересування транспортних систем в атмосфері, створити системи виведення нового покоління неможливо без освоєння гіперзвукових швидкостей польоту і використання повітряно-реактивних двигунів (ВРД). Активні гіперзвукові літальні апарати (ГЛА), здатні здійснювати як розгін, так і тривалий крейсерський політ, — передові зразки авіаційнно-космічної техніки. В даний час в світі зростає інтерес до освоєння активних гіпер-звукових польотів в атмосфері. Головна проблема — створити двигуни, що мають велику економічність, чим ракетні. Згідно з оцінками, високошвидкісний прямоточний повітряно-реактивний двигун (ПВРД) для гіперзвукових швидкостей польоту (ГПВРД) найбільш економічний для силових установок перспективних ГЛА різних класів, призначених для вирішення завдань високошвидкісної транспортної авіації і подальшого освоєння космічного простору.

Проте, не дивлячись на більш ніж п'ятидесятирічну історію досліджень, реальна тягова ефективність ГПВРД, інтегрованого з літальним апаратом, і його спроможність як новий тип двигунів для перспективних літальних апаратів різного призначення поки що вимагають експериментального підтвердження. ГПВРД властивий високий рівень інтеграції двигуна з планером ГЛА. Це в значній мірі відрізняє високошвидкісні прямоточні ВРД для гіперзвукових швидкостей польоту від інших типів повітряно-реактивних двигунів. Практично весь фюзеляж гіперзвукового літального апарату розглядається як силова установка, що значною мірою позначається на тягово-економічних характеристиках ГПВРД і, в першу чергу, на ефективній тязі, безпосередньо використовуваній для руху літального апарату. Дані про ефективну тягу ГПВРД при фіксованих числах Маха можуть бути отримані на Землі в процесі висотних стендових випробувань двигуна-демонстратора, інтегрованого з фюзеляжем експериментального ГЛА

Спроможність же ГПВРД як новий тип двігателей може бути підтверджена лише в умовах реального гіперзвукового польоту літального апарату.

Насущні проблеми

У ГПВРД немає ні компресора, ні турбіни, а необхідне підвищення тиску в камері згорання (і перед соплом) здійснюється лише за рахунок швидкісного потоку набігаючого потоку. Основні завдання, які необхідно вирішити при створенні високошвидкісних прямоточних ВРД, — це забезпечення ефективного згорання палива, у тому числі, при надзвукових швидкостях потоку, а також забезпечення охолоджування конструкції камери згорання, робоча температура в якій досягає 3000 °С і вище. Повна температура повітря, що поступає в двигун, вище 1000 °С, що не дозволяє використовувати повітря для охолоджування камери згорання, як у ВРД інших типів. Паливо після охолоджування теплонапружених конструкцій повинне поступати в пропорціях, що задаються, в проточний тракт. Вочевидь, що система охолоджування має бути збалансована з геометричними розмірами (омиваною поверхнею) камерызгорання. Для створення необхідного у польоті рівня тяги робочий процес має бути досить ефективним, що має на увазі високі характеристики процесів змішення і горіння у високошвидкісних потоках, паливну ефективність, надійну стабілізацію горіння в умовах, поки що не зустрічалися в техніці. Для забезпечення працездатності теплонапружених елементів конструкції двигуна і, в першу чергу, камери згорання необхідно використовувати нові високотемпературні матеріали і покриття. При високому рівні інтеграції двигуна і літального апарату необхідно створити оптимальні характеристики вхідного пристрою і сопла з ділянкою зовнішнього розширення. Це вимагає нових рішень із застосуванням відповідних технологій просторового тривимірного комп'ютерного моделювання і експериментів на гіперзвукових стендах і гіперзвукових лабораторіях, що літають (ГЛЛ).

Комплекс досліджень по розробці інтегрованих силових установок для гіперзвукових транспортних систем з високою топлівной ефективністю ведеться в рамках Федеральної цільової науково-технічної програми (ФЦНТП) «Дослідження

1 2 3 4

Схожі роботи