Актуальные схемы сверхзвуковых ПВРД на детонационном горении. Нестационарные детонационные волны.


Просмотр статьи
PDF, 2,4 МБ

Actual schemes of supersonic ramjet on detonation combustion Unsteady detonation waves

The paper provides a brief overview of ramjet and conditionally ramjet engines with detonation combustion, studies on which are ongoing at present. The first part includes works that gave an initial impetus to the development of schemes with unsteady detonation waves: pulsed detonation engines (PDE), engines with continuously pulsating detonation, and so-called engines with continuously rotating detonation. A variant of a valveless aft engine is presented, in which volume combustion is implemented instead of detonation.

supersonic ramjet, unsteady detonation, pulse detonation, rotating detonation.

DOI: http://doi.org/10.33257/PhChGD.21.1.871


Том 21, выпуск 1, 2020 год



В работе представлен краткий обзор прямоточных и условно прямоточных воздушно-реактивных двигателей (ПВРД) на детонационном горении, исследования по которым продолжаются и в настоящее время. В первую часть включены работы, давшие начальный толчок развитию схем с нестационарными детонационными волнами: импульсные детонационные двигатели (PDE), двигатели с непрерывно пульсирующей детонацией и, так называемые, непрерывно – детонационные двигатели. Представлен вариант бесклапанного кормового двигателя, в котором вместо детонационного реализуется объемное горение.

сверхзвуковой прямоточный воздушно-реактивный двигатель, нестационарная детонация, пульсирующая детонация, вращающаяся детонация

DOI: http://doi.org/10.33257/PhChGD.21.1.871


Том 21, выпуск 1, 2020 год



1. Зельдович Я.Б. К вопросу об энергетическом использовании детонационного горения // Журнал технической физики. 1940. Т.10. № 17. С. 1453-1461.
2. BussingT., Pappas G. Introduction to Pulse Detonation Engines. AIAA Paper 94-0263, 1994.
3. Nicholls J. A., Wilkinson H. R. and Morrison R. B. Intermittent Detonation as a Thrust-Producing Mechanism // Jet Propulsion. -1957. - V. 27, № 5. - P. 534–541.
4. Hinkey J. B., Bussing T. R. A, Kaye L. Shock Tube Experiments for the Development of a Hydrogen-Fueled Pulse Detonation Engine. AIAA Paper 95-2578. – 1995.
5. Aarnio M. J., Hinkey J. B., Bussing T. R. A. Multiple Cycle Detonation Experiments During the Development of a Pulse Detonation Engine // AIAA Paper 96-3263. - 1996.
6. Hinkey, J. B., Williams, J. T., Henderson, S. E., and Bussing, T. R. A. Rotary-Valved, Multiple-Cycle, Pulse Detonation Engine Experimental Demonstration // AIAA Paper 97-2746. 1997.
7. Bussing, T. R. A. Rotary Valve Multiple Combustor Pulse Detonation Engine// U.S. Patent Number 5345758, Sept. 13, 1994.
8. Ma F., Choi J-Y., Yang V. Thrust Chamber Dynamics and Propulsive Performance of Single-Tube Pulse Detonation Engines// AIAA paper. 2004-0865. 2004.
9. Ma F., Jeong-Yeol Choi J-Y. , Yang V. Thrust Chamber Dynamics and Propulsive Performance of Multitube Pulse Detonation Engines// Journal of propulsion and power. 2005. Vol. 21, No. 4. Pp. 681-691.
10. P. G. Harris, R. A. Stowe, R. C. Ripley, S. M. Guzik . Pulse Detonation Engine as a Ramjet Replacement // Journal of propulsion and power. - 2006. - V. 22, No. 2. - Pp. 462-473
11. Kraiko A. N., Egoryan A. D. Comparison of thermodynamic efficiency and thrust characteristics of air-breathing jet engines with subsonic combustion and burning in stationary and nonstationary detonation waves// AIP Conference Proceedings 2027, 020006 (2018); https://doi.org/10.1063/1.5065084
12. Eidelman S., Grossmann W., Lottati I. Computational Analysis of Pulsed Detonation Engines and Applications//AIAA Paper 90-0460. 1990. 13 pp.
13. Александров В.Г., Ведешкин Г.К., Крайко А.Н., Огородников Д.А., Реент К.С., Скибин В.А., Черный Г.Г. Патент ЦИАМ 2157909. Публикация 20.10.2000.
14. Крайко А.Н. Теоретическое и экспериментальное обоснование концепции пульсирующегодвигателя с детонационной волной, движущейся против сверхзвукового потока // Импульсные детонационные двигатели / Под ред. С.М. Фролова. М.: ТОРУС ПРЕСС, 2006. С. 569–590.
15. Pratt D.W., Humphrey J.W. and Glenn D. E. Morphology of Standing Oblique Detonation Waves// Journal of Propulsion and Power. 1991. Vol. 7. No. 5. P. 837-845.
16. Menees G. P., Adelman H. G., Cambier J.L. and Bowles J.V. Wave Combustors for Trans-Atmospheric Vehicles// Journal of Propulsion and Power. 1992. Vol. 8. No. 3. P. 709–713.
17. Кузнецов М. М., Нейланд В. Я., Саяnuн Г. Н. Исследование эффективности ГПВРД с детонационным и безударным горением // Ученые записки ЦАГИ. 1992. Т. XXIII, № 2. С. 30-37.
18. Войцеховский Б.В. Спиновая стационарная детонация // Журнал прикладной механики и технической физики. – 1960. – Т. 1. – N. 3. – С. 157-164
19. Nicholls J. A., Cullen R. E., Ragland K. W. Feasibility Studies of a Rotating Detonation Wave Rocket Motor// Journal of Spacecraft and Rockets. 1966. Vol. 3, No. 6. Pp. 893–898.
20. Adamson T. C. Olsson G. R. Performance Analysis of a Rotating Detonation Wave Rocket Engine// Astronautica Acta. 1967. V. 13. No. 4. Pp. 405–415.
21. Быковский Ф.А., Ждан С.А. Непрерывная спиновая детонация. Новосибирск: изд-во СО РАН. 2013. 423с.
22. Аксенов В.С., Гусев П.А., Иванов В.С., Медведев С.Н., Фролов С.М., Шамшин И.О. Экспериментальные исследования непрерывного детонационного горения водорода в кольцевой камере сгорания. В книге «Горение и взрыв». Вып. 7. Ред. С.М. Фролова. 504 C. Изд-во М.: Торус Пресс. 2014. – C. 121-128.
23. Иванов В.С. Непрерывно-детонационные двигатели. Докторская диссертация. ИХФ им. Н.Н. Семенова, РАН. 2018. 288 с.
24. Фролов С.М., Звегинцев В.И. , Иванов В.С. и др. Модель детонационного прямоточного воздушно-реактивного двигателя: испытания в аэродинамической трубе при обтекании воздушным потоком с числом Маха 5.7 и температурой торможения 1500 К// ФГВ. 2018. Т. 11. № 1. С. 54 – 62.