Инженерный журнал: наука и инновацииЭЛЕКТРОННОЕ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ИЗДАНИЕ
свидетельство о регистрации СМИ Эл № ФС77-53688 от 17 апреля 2013 г. ISSN 2308-6033. DOI 10.18698/2308-6033
  • Русский
  • Английский
Статья

Расчет температур стенок жаровой трубы камеры сгорания прямоточного воздушно-реактивного двигателя при завесном охлаждении

Опубликовано: 21.02.2023

Авторы: Андреев Е.А., Ковалёв К.Е., Шостов А.К.

Опубликовано в выпуске: #2(134)/2023

DOI: 10.18698/2308-6033-2023-2-2251

Раздел: Авиационная и ракетно-космическая техника | Рубрика: Тепловые, электроракетные двигатели и энергоустановки летательных аппаратов

В настоящее время крылатые ракеты наряду с турбореактивными двигателями оснащают и прямоточными воздушно-реактивными двигателями (ПВРД). Как правило, при использовании ракет с ПВРД камера сгорания функционирует в течение длительного времени при максимальном подогреве, в связи с чем она становится весьма теплонагруженным узлом, что требует решения сложных задач теплопрочности. Поэтому необходимо выполнять расчеты, позволяющие определить тепловое состояние элементов камеры сгорания, на основе которых могут быть приняты рациональные конструкторские решения. В данной работе представлено определение температур стенок жаровой трубы маршевой камеры сгорания ПВРД со стороны продуктов сгорания и охлаждающего воздуха. Схожесть до определенной степени конструкций жаровых труб турбореактивного и прямоточного двигателя на жидком топливе позволила адаптировать отработанные в турбореактивных двигателях методы расчета к камерам сгорания ПВРД. Определены основные участки камеры сгорания и их характерные особенности. Решена система нелинейных уравнений теплообмена с использованием эмпирических коэффициентов как для охлаждаемого, так и для неохлаждаемого участка. Построены графики распределения температур на участках жаровой трубы по всей длине камеры сгорания. Качественный анализ полученных результатов показал, что примененный метод можно применять для определения теплового состояния стенок жаровой трубы в первом приближении, без учета локальных конструктивных особенностей, а лишь оперируя условиями полета летательного аппарата и параметрами жидкого горючего.


Литература
[1] Кэрт Б.Э., Знаменский Е.А., Кравцов В.О., Панченко А.В., Чубасов В.А. Расчетная оценка баллистических возможностей артиллерийских снарядов с ракетно-прямоточными двигателями. Известия РАРАН, 2019, № 2 (107), с. 125–133.
[2] Бузулук В.И., Васильев Р.П., Воеводенко Н.В., Губанов А.А., Гуревич Б.И., Талызин В.А., Чернышев С.Л. Исследования концепций высокоскоростных гражданских самолетов в ЦАГИ. Общероссийский научно-технический журнал «Полет», 2018, № 11, с. 37–49.
[3] Бакулев В.И., Голубев В.А., ред. Теория, расчет и проектирование авиационных двигателей и энергетических установок. Теоретические основы. 2-е изд. перераб. и доп. Пермь, Пермский государственный университет, 2010, 368 с.
[4] Пчёлкин Ю.М. Камеры сгорания газотурбинных двигателей. Москва, Машиностроение, 1984, 280 с.
[5] Нечаев Ю.Н., Фёдоров Р.М. Теория авиационных газотурбинных двигателей. Ч. 2. Москва, Машиностроение, 1978, 336 с.
[6] Батенин И.А. Численное моделирование работы жаровой трубы в системе охлаждения камеры сгорания воздушно-реактивного двигателя. Политехнический молодежный журнал, 2019, № 8 (37). DOI: 10.18698/2541-8009-2019-8-516
[7] Скибина Н.П. Численное исследование нестационарного течения газа в камере сгорания прямоточного воздушно-реактивного двигателя с учетом процесса теплообмена. Вычислительные технологии, 2020, № 6, с. 50–61.
[8] Матвеев С.Г., Анисимов В.М., Зубрилин И.А., Коломзаров О.В., Миронов Н.С. Определение теплового состояния и доводка системы охлаждения стенок жаровой трубы с помощью методов трёхмерного моделирования. Вестник Самарского университета. Аэрокосмическая техника, технологии и машиностроение, 2015, № 2, с. 119–128.
[9] Авдуевский В.С., Галицейский В.М., ред. Основы теплопередачи в авиацион-ной и ракетно-космической технике. Москва, Машиностроение, 1992, 528 с.
[10] Сенюшкин Н.С., Харитонов В.Ф., Ялчибаева Л.Н. Расчет теплового состояния стенок камер сгорания ВРД. Вестник Воронежского государственного технического университета, 2012, № 5, с. 73–76.
[11] Лефевр А. Процессы в камерах сгорания ГТД. Пер. с англ. Москва, Мир, 1986, 566 с.