WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     || 2 | 3 |

Объявление о защите кандидатской диссертации

Ф.И.О.:

ФЕТИСОВ МАКСИМ ВИКТОРОВИЧ

Тема диссертации:

Разработка и исследование модели управления дозвуковой реактивной струей плоского сопла воздушно-реактивного двигателя

Специальность:

05.07.05 - Тепловые, электроракетные двигатели и энергоустановки летательных аппаратов

Отрасль науки:

Технические науки

Шифр совета:

Д212.110.02

Тел. ученого секретаря диссертационного совета

915-31-29

E-mail:

dc2mati@yandex.ru

Предполагаемая дата защиты

диссертации:

20 декабря 2007г. в 13-00

Место защиты диссертации:

г. Москва, Берниковская наб., дом 14, каф. ИЛА, ауд. 102-5

Дата размещения на сайте Университета

www.mati.ru

15 ноября 2007 г.

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«МАТИ»- Российский государственный технологический университет имени К.Э. Циолковского

__________________________________________________________

На правах рукописи

Экз.№ ___

Фетисов Максим Викторович

РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ МОДЕЛИ УПРАВЛЕНИЯ ДОЗВУКОВОЙ РЕАКТИВНОЙ СТРУЕЙ ПЛОСКОГО СОПЛА ВОЗДУШНО-РЕАКТИВНОГО ДВИГАТЕЛЯ.

Специальность: 05.07.05

Тепловые, электроракетные двигатели и энергоустановки летательных аппаратов

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Москва 2007 г.

Работа выполнена в «МАТИ» - Российском государственном технологическом университете имени К.Э. Циолковского и ММПП «Салют»

Научный руководитель:

кандидат технических наук, профессор Малиновский К.А.

Официальные оппоненты:

- д.т.н., профессор Зуев Ю.В.

- д.т.н., профессор Шевченко И.В.

Ведущее предприятие: ФГУП «Омское моторостроительное объединение

имени П.И. Баранова»

Защита состоится «_20_»_декабря_2007г. в «_13_» часов

на заседании диссертационного совета Д 212.110.02

ГОУ ВПО «МАТИ»- Российского государственного технологического университета им. К. Э. Циолковского, по адресу:109240, г. Москва,

Берниковская наб.,14, стр.2.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО

«МАТИ»- Российского государственного технологического университета им. К. Э. Циолковского.

Автореферат разослан «__15__» _ноября 2007г.

Отзывы в двух экземплярах (заверенные печатью учреждения) просим присылать по адресу: 121552, г. Москва, Г-552, ул. Оршанская, 3 ГОУ ВПО «МАТИ»- Российский государственный технологический университет им. К. Э. Циолковского, ученому секретарю диссертационного совета Д 212.110.02

Ученый секретарь

диссертационного Совета Д 212.110.02

кандидат технических наук, доцент Силуянова М.В

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

АКТУАЛЬНОСТЬ ПРОБЛЕМЫ.

Одним из направлений развития современного авиастроения является создание многоцелевых, малоразмерных, беспилотных летательных аппаратов (БЛА), эффективное функционирование которых требует разработки специальных воздушно-реактивных силовых установок, обеспечивающих тактико-технические характеристики БЛА при приемлемом уровне затрат на их производство и эксплуатацию.

Важным узлом воздушно-реактивного двигателя, во многом определяющим его технические характеристики, является выходное устройство. Современная концепция создания выходных устройств для БЛА предполагает использование плоского (неосесимметричного) регулируемого сопла, обладающего рядом преимуществ по сравнению с круглыми соплами, среди которых следует отметить увеличение маневренности и устойчивости самолета, способность обеспечить большую величину коэффициента подъемной силы при небольших скоростях полета за счет отклонения вектора тяги сопла, простоту конструкции сопла и управляющего механизма.

Однако, применение таких выходных устройств требует решения целого ряда научно-технических проблем, среди которых наиболее актуальными являются задачи компенсации повышенных газодинамических потерь, определяемых формой поперечного сечения сопла, неравномерным нагревом, вызывающим ко­робление створок и затрудняющим их уплотнение, что ведет к асимметричным утечкам газа и не управляемому отклонению вектора тяги.

Поэтому исследования направленные на разработку способов снижения газодинамических потерь и управления реактивной струей в плоских соплах малоразмерных ВРД являются актуальными для решения важной научно- технической проблемы современного авиадвигателестроения - обеспечения надежности и эффективности малоразмерных силовых установок для БЛА.

ЦЕЛЬ ИССЛЕДОВАНИЯ. Целью работы является: повышение эффективности малоразмерных ВРД путем компенсации газодинамических потерь и неуправляемого отклонения вектора реактивной струи плоских регулируемых сопел.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА. Научная новизна диссертационной работы состоит в следующем:

1. Разработана и верифицирована модель компенсации неуправляемого отклонения вектора реактивной струи плоского сопла малоразмерного ВРД.

2. Составлена методика расчета параметров реактивной струи плоского сопла ВРД, позволяющая на этапе проектирования определить ожидаемую величину и программу компенсации нефункционального отклонения вертикальной составляющей вектора реактивной струи из-за асимметричных утечек газа.

3. Установлены закономерности влияния утечек газа на эффективность их газодинамической компенсации путем асимметричного контакта дозвуковой реактивной струи плоских регулируемых сопел с окружающей средой.

4. Сформирован комплекс испытательных средств для имитационного моделирования условий взаимодействия реактивной струи плоского сопла с воздухом окружающей среды.

ДОСТОВЕРНОСТЬ РЕЗУЛЬТАТОВ.

Достоверность полученных в диссертации результатов обеспечена применением: адекватного математического аппарата газовой динамики, теории технических измерений; хорошей согласованностью экспериментальных и расчетных характеристик исследуемых объектов.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ РАБОТЫ.

Результаты проведенных исследований являются дальнейшим развитием научной базы для разработки малоразмерных воздушно-реактивных двигателей.

Разработанные: расчетно-экспериментальный комплекс оценки параметров реактивной струи, модель и конструкция выходного устройства двигателя позволили повысить технические характеристики малоразмерного ВРД за счет эффективной компенсации газодинамических потерь плоского сопла и управления вектором тяги двигателя, а также сократить сроки проектирования силовой установки.

АППРОБАЦИЯ РАБОТЫ.

Основное содержание работы отражено в 11 публикациях. Материалы диссертации доложены на 7-и международных и российских научно-технических конференциях.

ОБЪЕМ РАБОТЫ.

Диссертация состоит из введения, 5-и глав, списка литературы (84 наименования). Общий объем составляет 177 страниц машинописного текста, 74 рисунка, 5 таблиц,28 страниц приложения.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении приводится общая характеристика диссертационной работы, обосновывается актуальность исследуемой проблемы.

В первой главе проводится анализ состояния проблемы обеспечения надежности и эффективности малоразмерных воздушно-реактивных двигателей.

Исследование современного уровня развития методов конструкторско-технологического совершенствования ВРД базируется на изучении научных трудов С.А. Христиановича, Н.В. Баранова, Ю.Н. Васильева, А.С. Гиневского, Б.М. Киселева, Н.Ф. Краснова, Л.Г. Лойцянского, Л.А. Мас­лова, K.A. Deere, А. Karen и др.

Показано, что функциональные характеристики БЛА во многом определяются типом и конструктивно-технологическими особенностями выходных устройств воздушно-реактивных двигателей.

При этом отмечена перспективность применения плоских регулируемых сопел, обеспечивающих по­вышение маневренности летательного аппарата, отклонение и реверс тяги для сокращения длины пробега при взлете и посадке, снижение уровня демаскирующих при­знаков в радиолокационном и инфракрасном диапазоне длин волн для умень­шения дальности обнаружения самолетов и повышения их живучести при более высокой простоте конструктивно-технологических решений по сравнению с круглыми соплами.

Однако в настоящее время применение плоских сопел затруднено рядом факторов, основными среди которых, являются: - высокий технический риск, обусловленный недостатком данных по использованию плоских регулируемых сопел в составе летательного аппарата; - а также повышенные газодинамические потери, включая неуправляемое отклонение вектора реактивной струи от осевого направления, связанные с утечками газа, что существенно влияет на управляемость летательного аппарата и снижает эффективность функционирования его силовой установки.

При этом на базе анализа опубликованных работ установлено, что в настоящее время отсутствует систематизированное и достаточно полное научно–методическое обеспечение, необходимое для решения проблемы повышения технических характеристик малоразмерных воздушно-реактивных двигателей путем компенсации газодинамических потерь и неуправляемого отклонения вектора тяги.

На основании проведенного анализа состояния проблемы сформулированы цель и задачи, решаемые в диссертационной работе.

Во второй главе приведены результаты анализа научных предпосылок для разработки модели компенсации неуправляемого отклонения вектора реактивной струи плоского сопла. Для обоснования разрабатываемого метода компенсации газодинамических потерь проведена визуализация изотермического течения воздуха в плоском сопле при наличии асимметричных утечек через технологические зазоры в створках сопла. При этом величина относительного зазора в створках не превышала ~1% при изменении расхода воздуха в диапазоне 0,6-0,9 кг/с. Визуализация течения осуществлялась продувкой прозрачной модели сопла на газодинамическом стенде. Результаты визуализации течения представлены на рис.1.

а.) Реламиниризация турбулентного пограничного слоя при повышении давления на стенку сопла.

б.) Утолщение и отрыв пограничного слоя при обратном градиенте давления.

Рис. 1 Влияние асимметричности утечек газа на характер пограничного слоя у регулируемой стенки сопла

Визуализация течения при асимметричных утечках показала наличие изменения градиента давления потока на стенку сопла, достигающее 10-15%, что влечет за собой адекватное отклонение вектора потока от осевого направления.

Для компенсации газодинамических потерь в плоских регулируемых соплах предложен способ управления дозвуковыми газовыми струями, основанный на использовании плоского эжекторного насадка с управляемым с помощью поворотных заслонок асимметричным подводом воздуха из окружающей среды.

В основу разрабатываемой модели управления дозвуковыми газовыми струями положен зональный подход, суть которого заключается в том, что для рассматриваемого дозвукового течения газа у тел аэродинамической формы, можно пренебречь вязкостью и считать течение газа изоэнтропическим. Для математического описания процесса используются дифференциальные уравнения в частных производных второго порядка эллиптического типа (ДУЧПЭТ).

Так как давление изоэнтропически заторможенного газа на теле может быть найдено из условия торможения струйки газа, то в непосредственной близости от точки торможения пространственная задача может быть аппроксимирована одномерной.

При этих условиях уравнение неразрывности примет вид

, (1)

где: - плотность газа; - скорость газа, r – радиус; - угловая координата.

На поверхности тела решение уравнения (1) может быть представлено в форме:

(2)

где: - местная скорость газа; - максимальная скорость газа на поверхности тела; - коэффициент адиабаты; С коэффициенты дифференцирования.

После преобразований и интегрирования выражения (2) решение для величины удельного расхода газа на поверхности тела, принимает вид:

(3)

где :- местная плотность газа; - плотность газа на бесконечности.

Окончательное решение для величины давления газа может быть получено в виде:

(4)

где: - местное число Маха, - скорость газа; - плотность газа; - угловая координата.

В полученном решении (4) могут быть выделены сжимаемая и несжимаемая компоненты.

С учетом локального проявления сжимаемости газа на поверхности тела пространственное течение можно описывать несжимаемой компонентой, в этом случае существует возможность нахождения локальных решений для скорости и плотности газа с помощью разложения в ряд выражений (3)

или (4), которые для безразмерной скорости газа примут вид:

(5)

где:

Pages:     || 2 | 3 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»