Регистрация / Вход
Прислать материал

Разработка конструкций и технологий изготовления инновационных двигательных установок для высокоэффективных ракетно-артиллерийских систем

Номер контракта: 14.577.21.0084

Руководитель: Устинов Лев Александрович

Должность: профессор

Организация: федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тульский государственный университет"
Организация докладчика: Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тульский государственный университет"

Аннотация скачать
Постер скачать
Ключевые слова:
двигательные установки ракет и ракетных систем, инновационные схемы двигательных установок, компьютерные технологии, виртуальное моделирование, инновационные технические решения, технологии проектирования и производства.

Цель проекта:
Обеспечение высокой эффективности двигательных установок для ракетных систем на базе инновационных технических решений, разработки технологий проектирования и изготовления двигательных установок с использованием новых концептуальных структурных схем и высокоинформативных математических моделей процессов в двигательных установках, в том числе воздушно-реактивных двигателей предельно малого калибра, ракетно-прямоточных на твердом топливе, с жесткими ограничениями по компоновке заборных устройств и широким диапазоном одновременного изменения высоты и скорости полета летательного аппарата при функционировании двигателей, двигателей на твердом топливе с максимально возможной плотностью заполнения камеры сгорания с оптимальными характеристиками.

Основные планируемые результаты проекта:
1. Анализ существующих технических решений в области ДУ РС, разработка инновационных схемных решений и формирование облика ДУ РС.
2. Построение высокоточных математических моделей процессов, ориентированных на виртуальное проектирование, моделирование и оптимизацию перспективных ДУ.
3. Разработка высокоэффективных компьютерных технологий, ориентированных на применение высокопараллельных вычислительных систем, обеспечивающих сокращение сроков проектирования и стоимость отработки новых конструкций ДУ.
4. Проведение исследований по разработке новых изделий в интерактивном режиме.
5. Разработка вариантов инновационных проектных решений и отбор рациональных схем.
6. Разработка конструкций основных узлов, обеспечивающих высокую эффективность ДУ РС.
7. Разработка технологий изготовления, обеспечивающих высокую эффективность ДУ РС.
8. Изготовление модельных образцов элементов конструкций.
9. Проведение экспериментальных исследований, в том числе для подтверждения результатов теоретических работ.


Краткая характеристика создаваемой/созданной научной (научно-технической, инновационной) продукции:
Результатами прикладного научного исследования являются:
– анализ перспектив развития высокоэнергетических двигательных установок, обеспечивающих повышение эффективности систем;
– патентных исследований, позволяющие обосновать новизну и эффективность принимаемых решений;
– научно-технические основы для создания перспективных двигательных установок на базе концептуально новых физических моделей, новые комплексные математических моделей, позволяющих проводить научно-техническое обоснование найденных технических решений в области ракетно-артиллерийского вооружения, в том числе в области аэродинамики сверхзвуковых и гиперзвуковых течений, гетерогенных газовых реагирующих потоков с высоким содержанием конденсированной фазы; теплообмена высокотемпературных гетерогенных потоков с конструкцией; в области горения диспергированных конденсированных веществ в потоках;
– методология проектирования, позволяющая создать образцы ДУ, превосходящие существующие;
– конструкторская и технологическая документация для изготовления модельных образцов;
– рекомендации по модернизации ДУ на базе разработанных инновационных схем, что является научно-технологическим приоритетом их развития.

Назначение и область применения, эффекты от внедрения результатов проекта:
Основное назначение работы - разработка двигательных установок с повышенными энергетическими характеристиками.
Созданный в процессе выполнения работы уникальный инструмент аналитического анализа сложных взаимосвязанных процессов тепломеханического функционирования в виде совокупности математических моделей, их численных реализаций и алгоритмов вычислительных экспериментов, в результате проведения которых созданы достоверные методики и программный комплекс прогнозирования состояний и процессов функционирования узлов и агрегатов ракет позволит поднять уровень научно-исследовательской базы отрасли. Наличие разработанных методик достоверного прогнозирования позволяет на этапе формирования технических предложений по разработке перспективных образцов двигательных установок оценить их работоспособность и создать интеллектуальную собственность в части патентоспособности будущих результатов исследований и их лицензионных возможностей.
Использование продукции, полученной на основе результатов данных исследований создает необходимые условия для обеспечения социально-экономических эффектов за счет коммерциализации в экономически целесообразных объемах.

Текущие результаты проекта:
Выполнен структурно-параметрический синтез вариантов технических решений по конструкциям вынесенных и утопленных воздухозаборных устройств для воздушно-реактивного двигателя предельно малого калибра, двухрежимного ракетного двигателя новой схемы с высоким коэффициентом заполнения топливом, и их анализ с целью определения вариантов, обеспечивающих повышение эксплуатационных характеристик двигательных установок: повышение дальности полета, полного импульса тяги, времени работы, удельного импульса, результирующей полноты сгорания твердого топлива в двигательной установке в широком диапазоне скоростей полета летательного аппарата с помощью математических моделей первого уровня. Обоснован выбор направлений разработки инновационных технических решений в области конструкций основных узлов двигательных установок.
Разработаны высокоточные математические модели взаимосвязанных физических процессов в энергодвигательных установках, ориентиро-ванных на применение высокопараллельных вычислительных систем. Выполнена численная реализация и алгоритмизация разработанных комплексных математических моделей с целью моделирования функционирования ДУ. Создан программный комплекс прогнозирования состояний и процессов функционирования разрабатываемых ДУ. Разработаны программы и методики испытаний программного комплекса. Выполнена отладка и тестирование программного комплекса.
На заключительном этапе планируется разработка вариантов инновационных проектных решений и отбор рациональных схем воздухозаборных устройств для воздушно-реактивного двигателя предельно малого калибра и двухрежимного ракетного двигателя новой схемы с высоким коэффициентом заполнения топливом, компьютерное моделирование разработанных вариантов инновационных проектных решений, обоснование конструктивных параметров воздухозаборных устройств для воздушно-реактивного двигателя предельно малого калибра и двухрежимного ракетного двигателя новой схемы с высоким коэффициентом заполнения топливом, обеспечивающих их высокую эффективность. По итогам исследований будет выполнена разработка эскизной конструкторской и технологической документации для изготовления модельных образцов воздухозаборного устройства для воздушно-реактивного двигателя предельно малого калибра, двухрежимного ракетного двигателя новой схемы с высоким коэффициентом заполнения топливом для комплексных стендовых испытаний с целью подтверждения эффективности разработанных инновационных технических решений.