1 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Что такое полость двигателя

Что такое полость двигателя

— Всеволод Александрович, давайте начнем с новой производственной площадки в Петербурге. Уже завершилось ее дооснащение, расширение, масштабирование производства? На каком этапе, на Ваш взгляд, сейчас находится само серийное производство двигателей в ОДК-Климов?

— Мы переехали на новую площадку в 2014 году. На площадке проведено несколько этапов оснащения производства. В основном здесь планировался выпуск двигателя ВК-2500. Но на ней сейчас ведутся и ряд ОКР — это ТВ7-117 самолетной и вертолетной модификаций, также размещено и серийное производство этих двигателей. Это, в основном, работы по изготовлению, испытаниям и сборке. Комплектацию (детали и узлы) мы также получаем в своей кооперации в рамках ОДК с другими российскими предприятиями.

Также на этой площадке мы ведем работу по новым проектам — двигателям ВК-650В и ВК-1600В. Сейчас мы делаем первую опытную партию, так называемую установочную, двигателя РД-93МА. В этом году мы должны двигатели изготовить, скомплектовать, испытать и отгрузить.

В прошлом году окончательно завершен переезд производственных мощностей с нашей первой площадки, она продана и там уже работает застройщик. Поэтому мы сейчас сконцентрированы на основной площадке. Она всегда исторически была закреплена за «Климов», но раньше там проводилась только финальная сборка двигателей и испытания. Сейчас на этой территории находится конструкторское бюро, административные службы, весь цикл производства – это сборка, изготовление закрепленной номенклатуры, термообработка, складской комплекс, корпус нанесения гальванических покрытий, лаборатории, испытательная база.

— Насколько вам удалось импортозаместить двигатели семейства ТВ3-117 на мощностях нового производства в Петербурге?

— Нам удалось полностью импортозаместить и ТВ3-117, и двигатель ВК-2500. Сейчас двигатели производятся в широкой кооперации с предприятиями Объединенной двигателестроительной корпорации Ростеха и предприятиями второго контура, и они все российские. Агрегаты российские, все детали и узлы российские. А финишером по сборке и испытаниям двигателя является ОДК-Климов. Мы производим до 300 двигателей в год и около 100 ремонтируем. Есть еще другие ремонтные предприятия, но мы сами специализируемся на выпуске двигателей первой категории. У нас имеется стендовая база, современное оборудование, а кооперация распределена так, что за нами закреплена часть узлов. Это турбина компрессора, мы ее сами полностью изготавливаем. Системы электронного управления двигателя нашей разработки также полостью производятся на нашем предприятии.

— Достаточно ли этой серии, чтобы закрыть потребности для новых вертолетов, замены двигателей и поддержания пула подменных двигателей?

— Существующей серии хватает, чтобы закрыть потребности производства новых вертолетов, замены двигателей и подменных двигателей. Но мы готовы развиваться и дальше. Все зависит от заявок «Вертолетов России».

Двигатель ВК-2500ПС-03

— Вопрос по двигателю, серийное производство которого уже начато — ВК2500П. Сколько вы планируете их производить в год, и есть ли машины (Ми-28), которые ими уже оснащены?

— Двигатель ВК-2500П применяется на модификации боевого вертолета Ми-28НМ. В прошлом году двигатель завершил государственные стендовые испытания.

Этот двигатель является модификацией ВК-2500, на котором применена современная САУ типа FADEC. Она обеспечивает управление двигателем, улучшает его технические характеристики и параметры, в том числе экономичность. А самая главная его особенность в противопомпажной системе. Т.е. при залповом применении вооружения вертолета, пороховые газы попадают на вход двигателя, что может привести к снижению мощности, помпажу, остановке. Система без участия пилота отрабатывает эту ситуацию и восстанавливает режим работы. Это особенно важно в боевых условиях.

Производство ВК-2500П уже запущено, часть двигателей установлена на вертолеты. Объемы выпуска этих моторов будут расти.

— Предполагается ли интеграция двигателя ВК-2500П на какие-либо другие летательные аппараты?

— Да, конечно. Этот двигатель можно устанавливать и на Ка-52. Двигатель, который установлен на Ми-28НМ, это модель «01». Т.е. это модель с настройкой взлетной мощности 2500 л.с. А сам двигатель, как классический ВК-2500, так с индексом «П» и «ПС», т.е. это и военный, и гражданский, они имеют настройки в зависимости от модели 01, 02 и 03, которые разграничиваются по мощности: 2500, 2200 и 2000 л.с. на взлетном режиме соответственно. Поэтому этот двигатель в дальнейшем можно устанавливать на все вертолеты Ми и Ка и предлагать использовать на иностранных платформах.

— По перспективному двигателю ВК-1600В. Вы уже приступили к сборке двигателя-демонстратора? И когда можно ожидать начала его летных испытаний?

— У нас в 2019 году стартовали два проекта. Дело в том, что в этих рыночных нишах нет российского двигателя, они все зарубежные — либо это французские, либо американские. И задача была, в первую очередь, провести программу импортозамещения по двигателям в классе до 700 л.с. — это двигатель ВК-650В для вертолетов Ка-226, Ансат-У и других однодвигательных платформ взлетной массы порядка до 4 т. Двигатель ВК-1600В — это двигатель, который будет устанавливаться на вертолет Ка-62. Само собой его применение возможно и на иностранных платформах.

Есть заявка, и стартует проект создания и самолетной версии этого двигателя – ВК-1600С. Он предполагается к установке на пассажирские и транспортные самолеты местных воздушных линий, таких как «Байкал». В настоящий момент по двигателям ВК-650В и ВК-1600В выполнены эскизные проекты. Также поданы заявки в Росавиацию на сертификацию, проведены этапы макетов. Сейчас по двигателю ВК-1600В мы находимся на стадии изготовления демонстратора и планируем его показать на выставке МАКС-2021, в августе 2021 года начать инженерные испытания.

Двигатель ВК-1600В

По двигателю ВК-650В – демонстратор был собран в прошлом году. В этом году мы приступили к инженерным испытаниям, и сейчас пройден первый этап. Разработаны камеры сгорания и компрессор для проведения специальных автономных испытаний в ЦИАМ и подтверждения параметров, которые были заложены при расчетах.

Новые двигатели ВК-650В и ВК-1600В мы разрабатываем, используя современные технологии проектирования и технологическую базу. Так, на двигателях ВК-1600В не существует бумажной конструкторской документации, двигатель выпущен полностью в 3D. Подлинная КД – это электронная 3D-модель с аннотацией. Также при разработке двигателей и оптимизации расчетных работ узлов используется технология цифрового двойника. Т.е. это взаимоувязанная система расчетов в стационарной и нестационарной постановке. Данная система позволяет сократить время доводки и разработки двигателя путем, в том числе, проведения виртуальных испытаний, т.е. моделирования натурных испытаний.

Также на двигателях мы сейчас внедряем применение аддитивных технологий, это 3D-печать. На предыдущих модификациях это было редкостью — там были сложности и с нормативной базой, и с пониманием в отрасли всех преимуществ этой технологии. На обоих демонстраторах новых двигателей мы применили эти технологии. И это не только корпусные детали, но и сопловые аппараты и другое. Доля применения аддитивных деталей доходит до 15% и в одном, и в другом двигателе. В будущем эту технологию мы также будем закреплять и утверждать при выходе на сертификацию, это позволит, с одной стороны, упростить технологию изготовления узлов, с другой — снизить массу и, в принципе, снизить стоимость жизненного цикла.

Читать еще:  Что означает настройка двигателя

У нас есть отдельные планы с ЦИАМ, с ВИАМ, и уже стартовало несколько программ с точки зрения паспортизации аддитивных технологий и материалов по ним. По обоим двигателям начало летных испытаний планируются в 2022 году, а получение сертификата типа – 2023 год. Достаточно сжатые сроки. Это достигается опять же за счет применения новых технологий проектирования и производства опытных образцов.

— У вас собственное аддитивное производство или комплектующие поступают в рамках кооперации с предприятиями ОДК?

— И так, и так. У нас есть зона развития с аддитивным производством, оно позволяет нам отрабатывать какие-то первичные конструкторские технологические решения. А так, как я говорил, мы в широкой кооперации отрабатываем эти узлы с предприятиями ОДК, с ВИАМ. Не все просто в этой технологии, не все сразу получается. И по обоим двигателям участвовало несколько предприятий. Т.е. эта технология вроде как развита у всех, но получается не у всех. По двигателям ВК-650В и ВК-1600В наши кооперанты – это ВИАМ, часть узлов сделана на их оборудовании, это ММП имени В.В. Чернышева. Часть деталей мы делали на своем производстве.

Двигатель ВК-650В

— Расскажите, пожалуйста, про новый гибридный двигатель, разработкой которого занимается ваше предприятие.

— Это новая амбициозная задача. В рамках ОДК в августе 2020 года было открыто данное направление. Сейчас идет трехлетний НИР с завершением в 2024 году. Итоги этого НИРа — это предложить некую линейку гибридных силовых установок для будущих потенциальных объектов и платформ. Смысл гибридных установок в том, что, несмотря на все ухищрения конструкторов авиационных двигателей по совершенствованию параметров, ресурсов, снижению расхода топлива, новые мировые вызовы и требования, в том числе требования ИКАО по вредным выбросам, по шуму – их все равно какими-то традиционными классическими методами не достичь. Т.е. снизить расход топлива на 40% или вредные выбросы на 70% нереально даже с учетом любых технологий, которые сейчас используются. Гибридизация, т.е. использование энергий топлива и электрической энергии это как раз и позволяет.

Но при решении этой задачи приходится решать и ряд серьезных технологических проблем — так называемые критические технологии. Одна из них – это создание топливных элементов, либо аккумуляторных батарей с высокой емкостью и, понятно, низкой удельной массой. Это создание блоков силовой электроники, которая может работать при больших температурах, это создание системы управления распределения энергии – механической, электрической, это применение новых технологий по системам управления, силовой электронике и САУ этой системы.

Соответственно, какие преимущества мы получаем? Мы можем отказаться от механической трансмиссии. Т.е. расположить любую архитектуру, силовые установки. Применить либо несколько движителей (это вентилятор, может быть, который приводится электромотором), либо 10 таких вентиляторов, которые будут располагаться на крыле. Либо это будет привод несущего винта, если мы говорим о вертолете. Причем мы сможем управлять частотой вращения этого винта, а трансмиссии не будет. Это и повышение технологичности, упрощение конструкции, это и снижение веса силовой установки и летательного аппарата в целом.

Сам привод будет работать на оптимальных режимах, что позволит и снизить расход топлива и увеличить ресурс и экономичность. И, соответственно, это снижение выбросов. Двигатель будет работать в оптимальном режиме во время полета (крейсерский режим), соответственно расход топлива понизится до 40% и даже больше.

Традиционными методами такого эффекта не достичь. Соответственно тема новая, она межотраслевая. Чтобы ее решить, нужны не только технологии в двигателестроении подтянуть, но это решения и по высокооборотным электрическим машинам — это и электродвигатели, и генераторы. Соответственно и по батареям питания нужен прорыв, и по системам управления силовой электроники. Все эти задачи будут решаться в широкой межотраслевой большой кооперации. Будет участвовать и уже занимается этим направлением и Центральный авиационный институт моторостроения, и другие центральные институты — достаточно большой пул кооперации, кто будет в этом проекте задействован.

— Правильно я понимаю, что в рамках ОДК эта тема поручена вам, и вы будете головным предприятием в разработке гибридной силовой установки?

— Да, в рамках ОДК головное предприятие в этой теме — это «Климов».

Прим. ред: Первый макет гибридной силовой установки для летательных аппаратов разработки Объединенной двигателестроительной корпорации будет представлен на Международном авиационно-космическом салоне (МАКС-2021) с 20 по 25 июля в подмосковном Жуковском в составе общей выставочной экспозиции стенда ОДК (Павильон С1).

Для чего нужны промывочные масла?

Промывочные жидкости предназначены для ухода за двигателем во время процедуры замены моторного масла. Они вымывают из полостей остатки отработанной смазки, растворяют шлам, уничтожают продукты горения и другие опасные загрязнения, которые вредят работе мотора.

Производители рекомендуют использовать промывочные масла при переходе на моторное масло другого производителя или иных характеристик. Промывка нужна, чтобы максимально удалить остатки старой смазки и не дать двум маслам смешиваться внутри двигателя и вступать в реакцию. К тому же это хорошее средство профилактики качества работы мотора, которая увеличивает его срок службы.

Однако если вы всегда своевременно меняете масло и используете только смазки по допускам, необходимости в промывке нет.

Разновидности стука гидрокомпенсаторов

Гидрокомпенсаторы могут стучать постоянно или периодически. Если стук возникает на холодном двигателе и пропадает через некоторое время после запуска, беспокоиться не стоит.

Если по мере прогрева посторонний звук не уходит, это уже сигнал к действию. Стук «на горячую» слышно, когда открыт капот, и звук идёт именно из-под клапанной крышки. Тональность звука специфическая — напоминает удар металлических деталей друг о друга. Некоторые сравнивают его со стрекотом кузнечика.

Читать еще:  Двигатель rpg13h схема подключения

Частота стука неисправных гидрокомпенсаторов в два раза превышает частоту оборотов двигателя. При увеличении или снижении оборотов звук будет учащаться либо становиться реже. Под сброс газа слышны звуки, как у неотрегулированных клапанов.

Причины стука ГК «на горячую» могут быть разными:

  • неисправности в системе смазки силового агрегата (низкое давление масла);
  • некачественное моторное масло (загрязнение ГК продуктами износа/ нагара);
  • механический износ ГК (износ деталей ГК: плунжера, пружины, обратного клапана).

Если гидрокомпенсаторы стучат «на горячую», двигатель нуждается в диагностике.

Требования к смазывающему материалу

Масло для двухтактного ДВС должно обеспечивать полноценную смазку трущихся и вступающих в соприкосновение деталей двигателя. Кривошипно-шатунный механизм силового агрегата относится к наиболее нагруженным узлам и нуждается в качественном смазывании всех рабочих поверхностей. Пленка, создаваемая моторным маслом, защищает внутренние поверхности двигателя от возникновения задиров и заусениц. Среди других требований к смазывающей жидкости:

  • способность быстро создавать однородную субстанцию при смешивании с бензином;
  • значения вязкости и текучести, достаточные для использования материала в условиях низких температур окружающей среды;
  • минимальная зольность (или полное ее отсутствие) для полного сгорания смеси в процессе работы;
  • наличие в составе специальных добавок, способствующих удалению из внутренних полостей нагара и продуктов износа;
  • устойчивость к воздействию высоких температур;
  • антикоррозийные свойства.

Состав поршневой группы

Поршневую группу образуют такие детали, как:

  • Поршни – реализует термодинамический процесс в ходе работы двигателя;
  • Поршневые кольца – надеваются на поршень и создают необходимое давление, уплотняющее поршень и цилиндр;
  • Поршневой палец – в поршневой группе отвечает за выполнение возвратно-поступательных движений;
  • Гильзы цилиндра – направляющая поршня, образующая вместе с головкой цилиндра полость для выполнения рабочего цикла.

Mercalloy®: Запатентованная эффективность

Мы не смогли найти сплава алюминия, который был бы достаточно хорош для наших винтов. Поэтому мы разработали свой: алюминиевый сплав Mercalloy. Сплав настолько уникален, что его пришлось запатентовать. Mercalloy позволяет получать отливки большей прочности. Что позволяет делать лопасти меньшей толщины, которые создают меньшее сопротивление. Результат? Оптимальные характеристики, оптимальная долговечность, более приятное плавание.

К вопросу о влиянии геометрии канала заряда и свойств топлива на неустойчивость рабочего процесса в камере сгорания РДТТ

  • Статья
  • Об авторах
  • Cited By

Аннотация

Ключевые слова

Для цитирования:

Глебов Г.А., Высоцкая С.А. К вопросу о влиянии геометрии канала заряда и свойств топлива на неустойчивость рабочего процесса в камере сгорания РДТТ. Вестник Концерна ВКО «Алмаз – Антей». 2017;(1):67-75. https://doi.org/10.38013/2542-0542-2017-1-67-75

For citation:

Glebov G.A., Vysotskaya S.A. On the influence of the charge channel geometry and fuel properties on the working process instability in the solid propellant rocket combustion chamber. Journal of «Almaz – Antey» Air and Space Defence Corporation. 2017;(1):67-75. https://doi.org/10.38013/2542-0542-2017-1-67-75

Испытания РДТТ часто сопровождаются возникновением пульсирующего (вибраци­онного) горения, которое характеризуют ин­тенсивные пульсации давления в камере сго­рания двигателя. Последние приводят, как правило, к недопустимо большим пульсациям тяги двигателя. Практика показывает, что раз­работка методов подавления пульсирующего режима горения на стадии испытаний опыт­ного образца изделия требует больших вре­менных и материальных затрат.

В работе [1] предпринята попытка соз­дать метод диагностики пульсирующего ре­жима горения в РДТТ. В результате был разра­ботан метод для двигателей с каналом заряда L/d ≥ 4, где L — длина; d — диаметр, в котором устанавливаются продольные колебания.

Данный метод основан на решении нели­нейных уравнений газовой динамики с исполь­зованием программного пакета ANSYS Fluent, включающего в себя вихреразрешающий метод LES с пристеночной функцией WALE, и может быть полезен на стадии проектиро­вания изделия. В качестве начального и гра­ничного условия необходимо задать нестационарный профиль распределения давления вдоль канала заряда в виде первой гармоники стоячей волны, аналогичной возникающей в трубе, закрытой с концов. Частоту автоколе­баний давления и скорости в первом прибли­жении можно определить на основе линейной акустики [2].

Локальный массовый расход или газоприход продуктов сгорания в любом сечении канала заряда в функции времени вычисляется с использованием закона скорости горения, по­лученного для стационарного режима работы РДТТ, применение которого при нелинейных акустических пульсациях давления в камере сгорания РДТТ требует обоснования.

В работе [2] показано, что при частотах пульсаций давления 25 Гц нестационарная ско­рость горения в функции времени практически совпадает со стационарной. На частоте 500 Гц при положительной пульсации давления ско­рость горения возрастает на 30 %, а при отри­цательной, наоборот, уменьшается примерно на ту же величину. Заметим, что в РДТТ воз­никают продольные акустические пульсации с более низкими частотами. Так, для двига­телей первой ступени ракет 9М82 эта частота составляет 160 Гц [3, 4].

В качестве объекта численного иссле­дования, как и в работе [1], выбрана камера сгорания двигателя первой ступени ракеты 9М83. Расчеты проведены в осесимметричной постановке. Топливом служило металлизиро­ванное смесевое твердое топливо, близкое по составу ПХА-4М с содержанием Al

20 % [5]. Термодинамические свойства продуктов сго­рания твердого топлива рассчитаны в при­ближении равновесного состава двухфазной смеси Тг = Tz, иг = Uz, где U1. , Тг и Uz, Tz — соответственно скорость и температура газа и частиц Al2O3 [5, 6]. Заметим, что допуще­ние иг = Uz исключает возможность учета влияния конденсированной фазы на акусти­ческие процессы в камере сгорания РДТТ. Однако, как показано в работе [7], демпфи­рующие свойства к-фазы проявляются в ос­новном для радиальных и тангенциальных акустических колебаний, характеризующихся более высокой частотой, чем продольные авто­колебания.

Основные параметры, принятые в рас­четах:

Амплитуда пульсаций давления в пуч­ности стоячей волны задавалась равной

Расчеты проведены с шагом по времени, равным 10 -6 с. Число Куранта CFL = 1. Для не­стационарного расчета принята неявная схема. Для создания сетки использован сеточный ге­нератор ICEM CFD. Сетка — структурирован­ная, размер элемента 0,002 м со сгущением к стенке до 0,0004 м, количество элементов

На рис. 1 представлены результаты расчета гидродинамической и акустической картины течения в исследуемом РДТТ с уто­пленным соплом на момент работы двигателя τ = 0,7 с. Мгновенная картина течения в виде линий тока соответствует движению акусти­ческой волны от заднего днища к переднему. Хорошо видны тороидальные (кольцевые) вихри A, образующиеся при взаимодействии потока из-за утопленной части сопла с основ­ным встречным потоком, а также вихри B, срывающиеся с выступа заряда твердого то­плива у переднего днища. Как показано в ра­боте [1], частота образования данных вихрей подстраивается под собственную акустиче­скую частоту продольных колебаний камеры сгорания РДТТ.

Читать еще:  Двигатель hr16de его расход масла

Рис. 1. Структура течения и акустические волны в камере сгорания РДТТ: а — акустическая волна давления вблизи поверхности заряда твердого топлива; б — линии тока продуктов сгорания; в — акустическая волна давления вдоль оси двигателя

Также на рисунке представлены профи­ли стоячей волны давления вдоль поверхности заряда твердого топлива (рис. 1, а) и на оси двигателя (рис. 1, в). Видно, что продольные автоколебания в камере двигателя существен­но неодномерные.

Амплитуды пульсаций P’ в пучности давления у заднего днища и на входе в уто­пленное сопло меньше, чем у переднего дни­ща. Меньшие значения пульсаций давления на входе в сопло можно объяснить выносом акустической энергии через его проходное се­чение.

Расчетные данные по автоколебаниям давления P’ и пульсациям скорости V’, осред- ненных по поперечному сечению, в функции времени в разных областях камеры сгорания двигателя представлены на рис. 2. Автоколе­бания давления вблизи переднего и заднего днищ, а также на входе в сопло и в минималь­ном (критическом) сечении близки к гармони­ческому закону.

Рис. 2. Пульсации давления P’ (а) и скорости V’ (б) в камере сгорания РДТТ: 1 — у переднего днища; 2 — у заднего днища; 3 — на входе в утопленное сопло; 4 — в критическом сечении сопла

Пульсации скорости на входе в сопло характеризуются несколько иной периодич­ностью. Представленные расчетные значения пульсаций давления (см. рис. 1, 2) в исследуе­мом двигателе составили 8 % от осредненно- го давления в камере РДТТ. Отметим, что они практически совпали с результатами натурных испытаний [8, 9].

При доводке двигателя в рамках приня­той конструкции были предприняты много­численные попытки подавить существенно завышенные акустические колебания давле­ния и тяги. Для решения поставленной задачи были применены реактивные гасители коле­баний давления типа резонатора Гельмгольца, установлены микросопла на заднем днище для выноса акустической энергии [9]. Кроме того, были приняты меры по увеличению жестко­сти корпуса для исключения резонанса, вы­званного совпадением собственной частоты колебаний корпуса с частотой газового столба внутри канала заряда [10], а также установлен специальный конфузорный насадок на входе в сопло [8].

Из перечисленных способов отметим, что установка микросопел привела к сниже­нию пульсаций давления в камере РДТТ, одна­ко при этом существенно возросли двухфазные потери двигателя. Наилучший результат дало применение конфузорного насадка, устанав­ливаемого на входе в сопло [8, 11]. Данное конструктивное решение позволило умень­шить амплитуду пульсаций давления в каме­ре двигателя на 75 %, а амплитуду пульсаций тяги — в 4-5 раз.

Анализ полученных расчетных данных показал, что наиболее наглядную информацию о структуре течения в камере сгорания РДТТ отражает такой параметр, как завихренность (англ. vorticity).

На рис. 3 представлены результаты рас­чета поля завихренности, соответственно, для штатного двигателя, двигателя с конфузор- ным насадком и штатного двигателя в момент времени, когда выступ передней части заряда практически выгорел.

Рис. 3. Поле завихренности в зависимости от геометрии проточной части камеры сгорания РДТТ: а — исходный двигатель; б — двигатель с конфузорным насадком; в — исходный двигатель на момент времени τ = 2 с

Рис. 3, а, б соответствуют моменту ра­боты двигателя τ = 0,7 с. Проанализировав их, можно заключить, что при наличии конфузорного насадка интенсивность вихревого течения существенно уменьшилась. По мере выгорания заряда (рис. 3, в), когда выступ в пе­редней части выгорел, вихри не образуются. По результатам испытаний в этот момент вре­мени амплитуда пульсаций давления в камере сгорания РДТТ резко уменьшилась. Представ­ленные расчетные данные (см. рис. 3) показы­вают, насколько сильно форма канала заряда влияет на возникновение пульсирующего ре­жима горения.

На рис. 4 приведены результаты расчета газодинамических и акустических процессов в двигателе в момент времени работы τ = 0,7 с для канала заряда, в котором выступ в перед­ней части заряда был удален. Видно, что ин­тенсивных тороидальных вихрей в этом случае не образуется. Амплитуда пульсаций давления в камере РДТТ, как показали расчеты, умень­шилась почти в 3 раза по сравнению со штат­ным двигателем.

Рис. 4. Мгновенные линии тока и поле завихренности для формы канала заряда без выступа заряда у переднего днища во время фаз колебаний давления: а — линии тока продуктов сгорания при φ = 0; б — линии тока продуктов сгорания при φ = π; в — поле завихренности при φ = π

На основе численного метода в работе было исследовано также влияние закона ско­рости горения твердого топлива на нестацио­нарную гидродинамику и акустику камеры РДТТ. В расчетах использован закон скорости горения в виде [5]:

Здесь — член, учитывающий влияние начальной температу­ры заряда Тн (где πu — коэффициент темпера­турной чувствительности);

P( х, τ) — мгновенное значение давления по длине заряда;

ν — показатель степени в законе горения.

Отметим, что в предыдущих расчетах был использован закон скорости горения с по­казателем степени ν = 0,4.

Для определения влияния закона скоро­сти горения на нестационарные процессы в ка­мере сгорания РДТТ были проведены расчеты для законов горения с показателем степени ν, равным 0,1 и 0,7. При этом член В(Тн ) был по­добран таким образом, чтобы при Тн = 293 K и давлении в камере двигателя Рк = 7 МПа ско­рость горения была одинаковой. Результаты расчета представлены на рис. 5.

Рис. 5. Поле завихренности для топлив с разным законом горения: а — ν = 0,7; б — ν = 0,1

По сравнению с ν, равным 0,7 и 0,4 (см. рис. 3, а), для ν = 0,1 интенсивные тороидаль­ные (кольцевые) вихри практически не образу­ются. Также было выявлено, что уровень пуль­саций давления у переднего и заднего днища в этом случае не превышает P’ = ±1 атм.

Расчетные данные по максимальной ам­плитуде пульсаций давления во всех исследуемых вариантах формы канала заряда и законов скорости горения топлива представлены в та­блице. Там же приведены данные по амплитуде пульсаций скорости на входе в сопло и в кри­тическом (минимальном) сечении.

Расчетные значения пульсаций давления и скорости в характерных областях камеры сгорания РДТТ

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector