14.577.21.0084

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.

Актуальность и новизна предлагаемых разработок заключается в том, что для ракетных систем предельно малого калибра использование перспективных энергетических установок повышенной эффективности является серьезной проблемой.
В результате проведенной работы обоснована возможность и целесообразность применения предлагаемых инновационных технических решений двигательных установок для данного класса ракетных систем.
Это позволит создать образцы двигательных установок, соответствующие мировым аналогам, а по ряду показателей – превосходящие их.

Разработаны высокоточные математические модели взаимосвязанных физических процессов в энергодвигательных установках (ДУ), ориентированные на применение многопроцессорных вычислительных систем. Выполнена численная реализация и алгоритмизация разработанных комплексных математических моделей с целью моделирования функционирования ДУ на параллельных вычислительных системах. Создан программный комплекс прогнозирования состояний и процессов функционирования разрабатываемых ДУ, ориентированный на применение многопроцессорных вычислительных систем. 
Проведены расчетные теоретические исследования процессов аэродинамики сверхзвуковых течений, газовых реагирующих потоков с высоким содержанием конденсированной фазы, теплообмена высокотемпературных гетерогенных потоков с конструкцией при функционировании энергодвигательных установок, структурно построенных на новых инновационных технических решениях, с помощью высокоточных математических моделей.
Выполнен анализ результатов теоретических исследований элементов конструкций двигательных установок с целью выявления особенностей функционирования инновационных схем и научно-технического обоснования новых технических решений и рациональных вариантов конструкций двигателей.
Разработаны модельные образцы для стендовых испытаний воздухозаборного устройства для воздушно-реактивного двигателя предельно малого калибра и двухрежимного ракетного двигателя новой схемы с высоким коэффициентом заполнения топливом для лабораторных испытаний.
Разработана технология изготовления модельных образцов элементов конструкций двигательных установок.
Изготовлены модельные образцы элементов конструкций двигательных установок для лабораторных и стендовых испытаний.
Разработаны программы и методики испытаний модельных образцов.
Проведены лабораторные и стендовые испытания модельных образцов.

 

Результатами прикладного научного исследования являются:
– анализ перспектив развития высокоэнергетических двигательных установок, обеспечивающих повышение эффективности систем;
– патентные исследования, 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;
– методология проектирования, позволяющая создать образцы ДУ, превосходящие существующие;
– конструкторская и технологическая документация для изготовления модельных образцов;
– проведение лабораторных и стендовых испытаний предлагаемых конструкций;
– рекомендации по модернизации ДУ на базе разработанных инновационных схем, что является научно-технологическим приоритетом их развития.

 

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.