Експериментальне дослідження методів підвищення ефективності двигуна прямого потоку з вибуховим повітряно-струминним зарядом.
Анотація
Засновано нове напрямок у розвитку ракетно-космічних двигунів - впровадження реактивних двигунів, що працюють на принципі детонаційного перетворення енергії робочого середовища. Використання детонаційного згоряння палива дозволяє підвищити термодинамічну ефективність двигуна та ефективність згоряння палива. Детонація - це гідродинамічний хвильовий процес поширення екзотермічної реакційної зони в речовині з надзвуковою швидкістю. Детонаційна хвиля - це основна ударна хвиля, за якою фронтом безперервно ініціюється хімічна реакція через нагрівання під час адіабатичного стиснення.
Двигуни, у яких час вивільнення енергії палива в кожному об'ємі менше часу початку розкладу газифікаційних продуктів, називаються детонаційними двигунами. Особливістю цього процесу є великий падіння тиску перед детонаційною хвилею та в індукційній зоні, де відбувається реакція. З таким швидким вивільненням енергії палива покращуються термогазодинамічні характеристики двигуна, створюються передумови для спрощення конструкції камери згоряння, зменшення розміру, об'єму та маси двигуна, покращення термодинамічної ефективності, значний приріст технічних характеристик та висока ступінь структурної досконалості перспективних двигунів. Повнота згоряння паливних сумішей у камерах під час режиму детонаційного згоряння може бути значно збільшена через виникнення великих градієнтів тиску та швидкості. Окрім цього, процеси змішування та випаровування змінюються, процес випаровування крапель рідкого палива залежить від теплового та масового обміну між краплями та гарячим газом. Детонація та акустичні коливання викликають додаткове конвективне переміщення газу та сприяють прискоренню процесів переносу. Предметом дослідження в статті є моделювання та вивчення процесів, що відбуваються в двигуні з прямим потоком повітря, який працює на принципі детонаційного перетворення енергії робочого середовища. Проблему підвищення ефективності детонаційних реактивних двигунів слід вирішувати у комплексі структурного синтезу з використанням накопичених знань про реактивні двигуни із згорянням палива дефлаграційного типу.
Завантажити
Посилання
Aksonov O. S., Zolotko O. E., Stolyarchuk V. V. Complex ap-proach to solving the problem of reliable cooling of the detonation engine chamber. Journal of Rocket-Space Technology. 2023. Vol. 30, no. 4. P. 23–29. URL: https://doi.org/10.15421/452204 (date of ac-cess: 29.05.2023).
Characteristic of rotating detonation wave in the H2/Air hollow chamber with Laval nozzle / H. Zhang et al. International journal of hydrogen energy. 2021. Vol. 46, no. 24. P. 13389–13401. URL: https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2021.01.143 (date of access: 29.05.2023).
Chen Y., Wang S., Liu W. Data-Driven transition models for aeronautical flows with a high-order numerical method. Aerospace. 2022. Vol. 9, no. 10. P. 578. URL: https://doi.org/10.3390/aerospace9100578 (date of access: 29.05.2023).
Curran D., Wheatley V., Smart M. High mach number opera-tion of accelerator scramjet engine. Published by the american insti-tute of aeronautics and astronautics. 2023. No. 2. URL: https://doi.org/10.2514/1.A35511.
Effects of cavity length on operating characteristics of a ramjet rotating detonation engine fueled by liquid kerosene / W. Feng et al. Fuel. 2023. Vol. 332. P. 126129. URL: https://doi.org/10.1016/j.fuel.2022.126129 (date of access: 29.05.2023).
Effects of chamber width on h2/air rotating detonations / H. Zhang et al. International journal of aerospace engineering. 2020. Vol. 2020. P. 1–14. URL: https://doi.org/10.1155/2020/8819667 (date of access: 29.05.2023).
Ejector detonation engine on environmentally friendly fuel components / O. V. Sosnovska et al. Aerospace technic and technol-ogy. 2021. No. 4. P. 20–27. URL: https://doi.org/10.32620/aktt.2021.4.03 (date of access: 29.05.2023).
Numerical investigation of mass flow rate effects on multiplici-ty of detonation waves within a H2/Air rotating detonation combus-tor / M. Salvadori et al. International journal of hydrogen energy. 2022. Vol. 47, no. 6. P. 4155–4170. URL: https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2021.10.270 (date of access: 29.05.2023).
Schematic diagram of the experimental sys-tem. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2022.126129. URL: https://ars.els-cdn.com/content/image/1-s2.0-S0016236122029532-gr1.jpg (date of access: 29.05.2023).
Structural diagram of the designed ram-RDE mod-el. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2022.126129. URL: https://ars.els-cdn.com/content/image/1-s2.0-S0016236122029532-gr3.jpg (date of access: 29.05.2023).
Tian S., Duan Y., Chen H. Numerical investigation on aero-dynamic characteristics of an active jets-matrix serving as pitch con-trol surface. Aerospace. 2022. Vol. 9, no. 10. P. 575. URL: https://doi.org/10.3390/aerospace9100575 (date of access: 29.05.2023).
Завантаження
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2024 Виклики та проблеми сучасної науки
Ця робота ліцензується відповідно до ліцензії Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Всі статті, опубліковані в журналі Challenges and Issues of Modern Science, ліцензовані за ліцензією Creative Commons Attribution 4.0 International (CC BY). Це означає, що ви можете:
- Поширювати, копіювати та передавати статтю
- Адаптувати, реміксувати та створювати похідні роботи на основі статті
за умови, що ви надаєте належне посилання на оригінальну роботу, вказуєте ім'я авторів, назву статті, журнал та наявність ліцензії CC BY. Будь-яке використання матеріалів не повинно припускати схвалення авторами або журналом використаного матеріалу.
