Сверхзвуковой ПВРД за кормой летательного аппарата


Просмотр статьи
PDF, 1,6 МБ

Supersonic ramjet behind the aft of the flying vehicle

The scheme of a supersonic ramjet, the combustion chamber of which is located behind the end wall of the aft of the flying vehicle, is considered. A numerical experiment is being carried out to simulate the combustion of hydrogen at an altitude of 16 km with a flight Mach number equal to 9. It is shown that the proposed engine scheme implements diffusion combustion, which under similar flight conditions is several times higher than continuous detonation combustion of hydrogen in a nozzle direct-flow combustion chamber in terms of thermal efficiency, specific thrust and impulse.

hydrogen, aft combustion chamber, diffusion combustion, thermal efficiency, numerical experiment

DOI: http://doi.org/10.33257/PhChGD.21.1.899


Том 21, выпуск 1, 2020 год



Рассматривается схема прямоточного сверхзвукового воздушно-реактивного двигателя, камера сгорания которого расположена за торцевой стенкой кормы летательного аппарата. Проводится численный эксперимент по моделированию горения водорода на высоте 16 км при полетном числе Маха равном 9. Показано, что в предлагаемой схеме двигателя реализуется диффузион-ное горение, которое в аналогичных условиях полета в разы превосходит непрерывное детонационное горение водорода в сопловой прямоточной камере сгорания по термическому КПД, удельной тяге и импульсу.

водород, кормовая камера сгорания, диффузионное горение, термический КПД, численный эксперимент

DOI: http://doi.org/10.33257/PhChGD.21.1.899


Том 21, выпуск 1, 2020 год



1. 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.
2. Bussing, T. R. A. Rotary Valve Multiple Combustor Pulse Detonation Engine// U.S. Patent Number 5345758, Sept. 13, 1994.
3. Ma F., Choi J-Y., Yang V. Thrust Chamber Dynamics and Propulsive Performance of Single-Tube Pulse Detonation Engines// AIAA paper. 2004-0865. 2004.
4. 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.
5. Eidelman S., Grossmann W., Lottati I. Computational Analysis of Pulsed Detonation Engines and Applications//AIAA Paper 90-0460. 1990. 13 pp.
6. Зельдович Я.Б. К вопросу об энергетическом использовании детонационного горения // Жур-нал технической физики. 1940. Т.10. № 17. С. 1453-1461.
7. Туник Ю.В. Детонационное горение водорода в сопле Лаваля с центральным коаксиальным цилиндром// Изв. РАН. МЖГ. 2014. № 5. С. 142-148.
8. Туник Ю.В. Запуск сопла в набегающем потоке// Изв. РАН. МЖГ. 2011. № 5. С. 106-113.
9. Зубин М.А., Туник Ю.В. Запуск осесимметричного сопла Лаваля в гиперзвуковом потоке// Изв. РАН. МЖГ. 2014. № 4. С. 155-160
10. Годунов С. К. Разностный метод численного расчета разрывных решений уравнений гидро-динамики // Математический сборник. 1959. Т. 47(89), № 3. С. 271-306.
11. Туник Ю. В. Численное решение тестовых задач на основе модифицированной схемы С.К. Годунова // Журнал вычислительной математики и математической физики. 2018. Т. 58. № 10. С. 1629-1641.
12. Туник Ю.В. Проблемы численного моделирования на основе некоторых модификаций схемы Годунова //Физико-химическая кинетика в газовой динамике. 2018. Т. 19, № 1.С.1-11.
13. Белоцерковский О.М. Численное моделирование в механике сплошных сред. М. Наука. 1994. 442 с.
14. Азатян В.В., Андрианова З.С., Иванова А.Н. Моделирование ингибирования распространения пламени в водородовоздушной среде// Кин. и катализ. 2012. Т. 51. № 4. С. 461–468.
15. Азатян В.В., Андрианова З.С., Борисов А.А., Иванова А.Н. Основные реакции, определяющие тепловыделение в процессе горения водорода с кислородом// Кинетика и катализ. 2012. Т. 53. № 6. С. 683-689.
16. Варнатц Ю., Маас У., Диббл Р. Горение. Физические и химические аспекты, моделирование, эксперименты, образование загрязняющих веществ/ Пер. с англ. Г.Л. Агафонова. Под ред. П.А. Власова. — М.: Физматлит, 2003. - 352 с.
17. Starik A.M., Titova N.S., Sharipov A.S. Kinetic mechanism of H2-O2 ignition promoted by singlet oxygen O2(a1∆g)//Deflagrative and detonative combustion / Ed. by G.D. Roy, S.M. Frolov. Torus 19Press. Moscow, 2010. Pp. 12-19.
18. Гурвич Л.В., Вейц И.В., Медведев В.А. и др. Термодинамические свойства индивидуальных веществ. Справочник. Т.1. Кн.2. М.: Наука. 1978. 327с.
19. Седов Л.И. Механика сплошной среды. Т. 2. Москва. Наука. 1970. 568 с
20. Morley C. Gaseq: A Chemical Equilibrium Program for Windows. Version 0.79. -2005. http://www.gaseq.co.uk
21. Зубин М.А., Туник Ю.В. О стабилизации детонационного горения водорода в сопле Лаваля. Журнал Физико-химическая кинетика в газовой динамике, издательство Институт механики МГУ (Москва), 2015, том 16, № 3, с. 1-8
22. Аэромеханика сверхзвукового обтекания тел вращения степенной формы. Под ред. д-ра физ-мат. наук проф. Г.Л. Гродзовского. М., Машиностроение, 1975, 184 с.