Регистрация / Вход
Прислать материал

Разработка технологии оптимальных ударно-волновых структур для непрерывно-детонационного двигателя воздушно-космической транспортной системы.

Докладчик: Булат Павел Викторович

Должность: Заведующий международным научным подразделением "Новых материалов и нанопленок для компонентной базы силовой, СВЧ электроники и микросенсорики"

Цель проекта:
1. Проблема - создание двигателя с непрерывным (а не пульсирующим) детонационным горением топлива в камере сгорания, не менее, чем на 15-25% превосходящего по удельным параметрам существующие образцы. 2. Разработка технологии создания оптимальной ударно-волновой структуры в детонационной камере сгорания с использованием различных методов инициирования детонации (лазерного/светодиодного, газодинамического) для воздушно-реактивных и комбинированных двигателей нового поколения воздушно-космических летательных аппаратов.

Основные планируемые результаты проекта:
1. В результате выполнения работы будет создана законченная методика формирования оптимальных ударно-волновых структур, в которых будет организовано детонационное горение топливно-воздушной смеси, а также методика управления оптимальными ударно-волновыми процессами.

2. За счет формирования оптимальной ударно-волновой структуры детонационное горение будет обеспечено в 85% объема камеры сгорания, что должно позволить реализовать потенциальные преимущества детонационного термодинамического цикла по сравнению с циклом Брайтона.

3. Теория оптимальных ударно-волновых структур и методика управления ударно-волновыми процессами являются новыми результатами. Новыми также являются методики расчета с использованием разностных схем повышенной точности и конструктивная схема инициирования и поддержания детонационного горения в камере сгорания.

4. В настоящее время работы в области непрерывной детонации в мире ведутся по двум направлениям: прямоточные воздушно-реактивные двигатели с детонационным горением и ротационные детонационные двигатели. Реализованная на экспериментальных стендах доля детонационного горения составляет не более 15% от объема камеры сгорания. Не решены и вопросы устойчивого горения. В рамках настоящей работы планируется довести долю детонационного горения до 85% от объема камеры сгорания и обеспечить устойчивость процесса детонационного горения.

5. Заявленный результат планируется получить за счет глубокой аналитической проработки, численного моделирования с помощью разностных схем повышенной точности, отработки ударно-волнового процесса на двух стендах, имитирующих работу реального двигателя. К рискам и ограничениям следует отнести сложность реализации натурных испытаний с горением, т.к. университет не обладает соответствующей инфраструктурой.

Назначение и область применения, эффекты от внедрения результатов проекта:
1. Результаты могут быть применены в области двигателей для аэро-космической техники, а также в газогенераторах энергетических и технологических установок.

2. Отработку планируется провести в привязке к задаче воздушного старта и вывода полезной нагрузки до 300 кг на низкие околоземные орбиты. В сфере энергетике наиболее вероятным внедрением являются энергетические системы, использующие сжигание сжиженного газа (европейская программа).

3. Реализация проекта будет способствовать фактически созданию в области двигателестроения нового технологического уклада, связанного с внедрением комбинированных термодинамических циклов работы тепловых машин.

Текущие результаты проекта:
1. Выполнен обзор в областях: детонационные двигатели, ударные волны и ударно-волновые системы, патентный поиск в области детонационных двигателей.

2. Начаты работы по формулированию математической модели, выполнена отработка на модельных задачах разностных схем с повышенной точностью.

3. Разработан экспериментальный стенд, закуплены комплектующие, ведется отработка.