Межотраслевая Интернет-система поиска и синтеза физических принципов действия преобразователей энергии

Стартовая страница

О системе

Технические требования

Синтез

Обучающий модуль

Справка по системе

Контакты
Искать:
  Расширенный   Формализованый   По связи разделов
 А Б В Г Д Е Ж З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Ы Э Ю Я 
Общий каталог эффектов

Мотокомпрессорные ВРД.
Воздушно-реактивный двигатель. Мотокомпрессорные ВРД.

Анимация

Описание

Воздушно-реактивный двигатель (ВРД) − реактивный двигатель, в котором при сжигании жидкого или твёрдого горючего в качестве окислителя используется кислород, содержащийся в воздухе. По способу сжатия воздуха, поступающего в камеру сгорания, ВРД делятся на бескомпрессорные, в которых сжатие происходит только в воздухосборнике − за счёт кинетической энергии набегающего воздушного потока (прямоточные воздушно-реактивные двигатели, пульсирующие воздушно-реактивные двигатели), и компрессорные, в которых кроме того, используется компрессор (турбореактивные двигатели). К ВРД относятся также некоторые комбинированные двигатели, например турбопрямоточные двигатели.
Мотокомпрессорный ВРД – двигатель, у которого для привода компрессора используется поршневой двигатель. Воздух входит через специальное отверстие в передней части фюзеляжа в трубу переменного сечения, где поджимается компрессором, который получает вращение от расположенного позади звездообразного поршневого авиамотора. Затем поток сжатого воздуха омывает этот поршневой мотор воздушного охлаждения и несколько нагревается. Перед поступлением в камеру сгорания воздух смешивается с выхлопными газами от этого мотора. В камере сгорания, куда впрыскивается топливо, в результате его сжигания температура воздуха повышается еще больше. Газовоздушная смесь, вытекающая из сопла в хвостовой части фюзеляжа, создает реактивную тягу этой силовой установки. Площадь выходного сечения реактивного сопла регулируется посредством конуса, способного перемещаться вдоль оси сопла.
ЯК-19
Рис.1
В феврале 1946-го ЦИАМ совместно с ОКБ Яковлева провел впервые в СССР стендовые испытания форсирования тяги по методу сжигания дополнительного топлива за турбиной. Форсажная камера или "вторичная топка" по терминологии 1946 г. состояла из удлиненного сопла, разработанного в ОКБ Яковлева, и топливо-впрыскивающей системы с шестью форсунками, ранее отработанной в ЦИАМ для мотокомпрессорного ВРД с авиадизелем. Горючее в ФК самовоспламенялось при температуре 65° С. Тяга возрастала на 28% с 860 до 1100 кгс при удельном расходе горючего 2,07 кг/кг тяги в час. Удлинение цилиндрической части сопла на 2,6 м привело к уменьшению тяги без форсажа на 80 кгс. Однако такое удлинение создало более благоприятные условия для дополнительного сгорания, а при форсировании эта потеря тяги компенсировалась.
 

 

 

Ключевые слова

 

Области техники и экономики

 

Применение эффекта

В Италии в августе 1940 года был совершен первый 10-минутный полет реактивного самолета-моноплана “Кампини-Капрони СС-2”. На этом самолете был установлен так называемый мотокомпрессорный ВРД. Воздух входил через специальное отверстие в передней части фюзеляжа в трубу переменного сечения, где поджимался компрессором, который получал вращение от расположенного позади звездообразного поршневого авиамотора мощностью 440 лошадиных сил. Затем поток сжатого воздуха омывал этот поршневой мотор воздушного охлаждения и несколько нагревался. Перед поступлением в камеру сгорания воздух смешивался с выхлопными газами от этого мотора. В камере сгорания, куда впрыскивалось топливо, в результате его сжигания температура воздуха повышалась еще больше. Газо-воздушная смесь, вытекавшая из сопла в хвостовой части фюзеляжа, создавала реактивную тягу этой силовой установки. Площадь выходного сечения реактивного сопла регулировалась посредством конуса, могущего перемещаться вдоль оси сопла. Кабина пилота располагалась вверху фюзеляжа над трубой для потока воздуха, проходящей через весь фюзеляж. В ноябре 1941 года на этом самолете был совершен перелет из Милана в Рим (с промежуточной посадкой в Пизе для заправки горючим), длившийся 2,5 часа, причем средняя скорость полета составила 210 километров в час. Реактивный самолет с двигателем, выполненным по такой схеме, оказался неудачным: он был лишен главного качества реактивного самолета способности развивать большие скорости. К тому же расход горючего у него был весьма велик.
Прообразом крылатых ракет являются автоматически управляемые беспилотные крылатые летательные аппараты с винтомоторной группой, идея создания которых впервые зародилась в конце 1909 г. одновременно в США и Германии. Эта идея основывалась на изобретении радио, развитии торпедного оружия, начальных экспериментах по его радиоуправлению и первых результатах практического применения самолета. Идея же создания крылатых ракет была выдвинута впервые французским инженером Рене Лореном. Он сначала в 1908 г. предложил конструкцию мотокомпрессорного воздушно-реактивного двигателя, а в 1910-1911 гг. на основе этого двигателя разработал первый в мире проект крылатой ракеты.  Дальнейшее развитие идея крылатой ракеты получила в начале первой мировой войны в работах Рене Лорена и французской фирмы «Леблан». Они опирались на перечисленные выше достижения и теоретические работы в области реактивных двигателей.

Реализации эффекта

Характерные размеры, веса двигателя и расходы рабочего тела через такой двигатель малы, и традиционные, общепринятые в настоящий момент, объемные винтовые двухтактные ДВС не позволяют обеспечить потребных тяг и энергообеспечения борта для требуемых в настоящий момент условий их применения. Это высота полета до 4 тысяч метров, требующая наддува двухтактных двигателей, который невозможно эффективно обеспечить без дополнительного отсечного клапана. Продувка без клапана существенно снижает экономичность двигателя и как следствие время и дальность полета. Существующая схема использования винта как движителя сказывается на ухудшении управляемости аппарата из-за возникающего вращающего реактивного момента.
В работе проведено теоретическое исследование возможности наддува малоразмерного двухтактного ДВС, приводимым им центробежным компрессором. Избыточная продувочная смесь, охлаждающая газодинамический тракт и дожигаемая в реактивной камере сжигается совместно с продуктами сгорания выхлопа ДВС. Тем самым, создавая результирующую тягу силовой установки. Рассмотрен вопрос пульсирующей струи на эжекторный увеличитель тяги понижающей Т выхлопа. Мощность серийного ДВС при увеличении коэффициента продувки и содержания горючего в топливе составила с 2.3 л.с. до 2.7 л.с. что повлекло за собой увеличение удельного расхода с 0.2*10-6 до 0.234*10-6 кг/(Вт*сек). Тяга силовой установки без включенной форсажной камеры составляет 2кгс, с включенной камерой 3.7кгс. При подключении эжекторного увеличителя тяги максимальная тяга установки достигает 6кгс. Во время полета на высоте до 4 тыс. метров ДВС будет работать в условиях, создаваемых ему компрессором, мощность его составит 2.7л.с., а удельный расход 0.24*10-6 кг/(Вт*сек). Суммарная тяга силовой установки упадет с 6 кгс до 4.67кгс с включенной камерой и с 2кгс до 1.5 кгс с выключенной. Удельный расход горючего форсажной камеры составит 0.17*10-4 кг/(кгс*сек).

 

Литература

1.Стечкин Б. С. Избранные труды. Теория тепловых двигателей. — М.: Наука, 1977. — 410 с.

2.Казанджан П. К., Алексеев Л. П., Говоров А. Н., Коновалов Н. Е., Ю. Н. Нечаев, Павленко В. Ф., Федоров Р. М. Теория реактивных двигателей. М. Воениздат. 1955

3.В. М. Акимов, В. И. Бакулев, Р. И. Курзинер, В. В. Поляков, В. А. Сосунов, С. М. Шляхтенко. Под редакцией С. М. Шляхтенко. Теория и расчет воздушно-реактивных двигателей. Учебник для вузов. 2-е издание, переработанное и дополненное. М.: Машиностроение, 1987

4.Кулагин В. В. Теория, расчет и проектирование авиационных двигателей и энергетических установок. Изд. 2-е. М. Машиностроение. 2003.

5.Клячкин А. Л., Теория воздушно-реактивных двигателей, М., 1969

Формализованное описание Показать

Стартовая страница  О системе  Технические требования  Синтез  Обучающий модуль  Справка по системе  Контакты 
Copyright © 2008 РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина