Богданов В.И., Боровкова О.С.
ОАО «НПО
«Сатурн»,
ФГБОУ ВПО
«Рыбинский государственный авиационный технический университет имени П.А.
Соловьева», г. Рыбинск, Россия
АНАЛИЗ ТЯГОВЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ПУЛЬСИРУЮЩИХ
РЕАКТИВНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ И ВЫВОД СООТНОШЕНИЙ ДЛЯ ИХ ОПРЕДЕЛЕНИЯ
Опыт расчётных и
экспериментальных исследований пульсирующих реактивных двигателей выявил проблему
достоверной оценки их тяговых характеристик, особенно в полётных условиях.
Проблема в основном определяется присоединением отработанной (собственной) массы
газа в выходном устройстве, повышающим импульс, который зависит от параметров и
условий протекания пульсирующего рабочего процесса [1, 2].
Выполнен анализ
газодинамических, тяговых характеристик, а также геометрических параметров известных
пульсирующих ВРД [3]. Характерно сильное влияние отношения длины L двигателя
к его диаметру d на удельный расход топлива. При увеличении данного отношения,
и соответственно объёма выходного устройства двигателя, растёт присоединённая масса
газа, что приводит к увеличению импульса и снижению удельного расхода топлива (рис.1). При этом максимальное давление
сгорания изменяется незначительно. На рис. 2 показана схема ПуВРД SNECMA
3340 «Escopette» с увеличенным L/d с удельным расходом
топлива, близком к уровню, соответствующим малоразмерным ТРД. Результаты
анализа соответствуют полученным ранее в ОАО «НПО «Сатурн» результатам
расчетных и экспериментальных исследований пульсирующего рабочего процесса в
реактивных двигателях.
Расчётно-теоретическим
исследованием, при корректных допущениях, получены соотношения для определения
тяговых характеристик с учётом присоединения отработанной (собственной) массы
газа в условиях пульсирующего рабочего процесса для ВРД [4].
Рис. 1 – Зависимость
удельного расхода топлива от отношения длины двигателя к его диаметру (1 – AS014,
2 - АУ-8-75С (США), 3 - SNCAN (Франция), 4 - Саундерс-РО
(Англия), 5 - AS.1 (Германия), 6 - Escopette (Франция))
Рис. 2 – Пульсирующий
воздушно-реактивный двигатель SNECMA 3340 «Еscopette»
Тяга для пульсирующего
ВРД с присоединением собственной массы газа по аналогии с известным эжекторным усилителем
тяги:
где: - 
- коэффициент
присоединения массы определяется отношением
присоединённого расхода газа Gпр к расходу воздуха Gв;
- 
- кпд
процесса присоединения массы,
а
удельная тяга определится
соотношением:
Из анализа полученных соотношений следует,
что скорость истечения газа не может определять удельную тягу как в обычном ВРД.
Для её определения необходимо использовать известное отношение измеренной тяги к
расходу воздуха через двигатель. А скорость полёта может быть больше скорости истечения,
при этом характер протекания полётного кпд будет таким же как у ракетного двигателя,
с оптимумом ηп max=1,0
(рис.4).
Рис.3 – Полетный КПД
пульсирующего воздушно-реактивного двигателя
Сложность протекания нестационарных
процессов в пульсирующем реактивном двигателе требует для определения его тяговых
характеристик применения современных численных методов с последующим экспериментальным
подтверждением.
Литература:
1. Богданов В.И.
Взаимодействие масс в рабочем процессе пульсирующих реактивных двигателей как средство
повышения их тяговой эффективности//ИФЖ.-2006.-Т.79.-№3.-C.85-90.
2. V.I. Bogdanov. Pulse Increase at Mass Interaction in
an Energy Carrier. American Journal of Modern Physics. Vol.2, №4, 2013, pp.195
-201.
3. Развитие бесклапанных
ПуВРД. Маршал Р., П. Серванти – Bull. Assoc. maritime and airborne. 1963. №63. С.611-630.
4. Богданов
В.И., Боровкова О.С. Некоторые особенности определения тяговых характеристик
пульсирующих реактивных двигателей. Вестник РГАТУ им. П.А. Соловьева. Рыбинск.
2013. №2. С.29-35.