Повышение мощности турбореактивного двигателя с помощью охлаждения воздуха на входном устройстве

DOI: 10.34759/vst-2021-3-130-138

Авторы

Никитин И. С.^*, Магдин А. Г.^**, Припадчев А. Д.^***, Горбунов А. А.^****

Оренбургский государственный университет, просп. Победы, 13, Оренбург, 460018, Россия

*e-mail: zmii0005@gmail.com
**e-mail: magdin.sasha@yandex.ru
***e-mail: apripadchev@mail.ru
****e-mail: gorbynovaleks@mail.ru

Аннотация

Коротко рассмотрена возможность усовершенствования характеристик турбореактивных двухконтурных двигателей с форсажной камерой (ТРДДФ) с помощью инжекции воды во входное устройство. Также оценена вероятность внедрения данной силовой установки в транспортно-космическую систему вместо первой ступени при скоростях полета до 6 М. Выполнен экспертный анализ существующих исследовательских решений. Описаны и разъяснены итоги расчета необходимого количества воды, применяемой для охлаждения. Реализация данной технологии решает проблемы транспортировки грузов на международную космическую станцию (МКС), в перспективе существует возможность создания пассажирского летательного аппарата с огромными скоростями полета.

Ключевые слова:

повышение мощности турбореактивного двигателя, форсажная камера, охлаждение входного устройства, сверхзвуковые самолеты

Библиографический список

1. Trefhy С.J. Hypersonic engine technology. NASA Lewis Research Center, October 10, 1996, р. 679.

2. Скоростные самолеты. – М.: АСТ Астрель, 2017. – 426 c.

3. Фролов К.В. (гл. ред.) Машиностроение. Энциклопедия. Самолеты и вертолеты. Т. IV-21. Авиационные двигатели. Кн. 3 / В.А. Скибин, В.И. Солонин, Ю.М. Темис. – М.: Машиностроение. 2010. – 720 с.

4. Склярова А.П., Горбунов А.А., Зиненков Ю.В., Агульник А.Б., Вовк М.Ю. Поиск оптимальной силовой установки для повышения эффективности маневренного самолёта // Вестник Московского авиационного института. 2020. Т. 27. № 4. С. 181-191. DOI: 10.34759/vst-2020-4-181-191

5. Омар Х.Х., Кузьмичёв В.С., Ткаченко А.Ю. Повышение эффективности авиационных двухконтурных турбореактивных двигателей за счёт применения рекуператора // Вестник Московского авиационного института. 2020. Т. 27. № 4. С. 133-146. DOI: 10.34759/vst-2020-4-133-146

6. Старцев Н.И. Конструкция и проектирование основных узлов и систем авиационных двигателей и энергетических установок: Учеб. пособие.  – Самара: Изд-во Самар. гос. аэрокосм. ун-та, 2013. – 774 с.

7. Association of European Airlines: Short-Medium Range Aircraft AEA Requirements. – Brussel: AEA, 1989. G(T)5656.

8. Zhang C., Gümmer V. High temperature heat exchangers for recuperated rotorcraft powerplants // Applied Thermal Engineering. 2019. Vol. 154, pp. 548–561. DOI: 10.1016/j.applthermaleng.2019.03.119

9. Kim M., Ha M.Y., Min J.K. et al. Numerical study on the cross-corrugated primary surface heat exchanger having asymmetric cross-sectional profiles for advanced intercooled-cycle aero engines // International Journal of Heat and Mass Transfer. 2013. Vol. 66, pp. 139–153. DOI: 10.1016/j.ijheatmasstransfer.2013.07.017

10. Лохтин О.И., Разносчиков В.В., Аверьков И.С. Методика создания 3D-модели летательного аппарата с ракетно-прямоточным двигателем // Вестник Московского авиационного института. 2020. Т. 27. № 2. С. 131-139. DOI: 10.34759/vst-2020-2-131-139

11. Xie G.N., Sundén B., Wang Q.W. Optimization of compact heat exchangers by a genetic algorithm // Applied Thermal Engineering. 2008. Vol. 28. No. 8-9, pp. 895–906. DOI: 10.1016/j.applthermaleng.2007.07.008

12. Осипов Е.В., Припадчев А.Д., Белов С.В., Горбунов А.А., Кривошеев И.А. Характеристики прямоточных воздушно-реактивных двигателей: Учеб. пособие. – Оренбург: ОГУ, 2018. – 128 с.

13. Фокин Д.Б., Луковников А.В., Сунцов П.С. Особенности математического моделирования рабочего процесса двухрежимных гиперзвуковых прямоточных воздушно-реактивных двигателей // Вестник Московского авиационного института. 2011. Т. 18. № 2. С. 137-145.

14. Egorov I.N., Kretinin G.V., Kostiuk S.S., Leshschenko I.A., Babi U.I. The Methodology of stochastic optimization of parameters and control laws for the aircraft gasturbine engines flow passage components // Journal of Engineering for Gas Turbines and Power. 2001. Vol. 123. No. 3, pp. 495-501. DOI: 10.1115/1.1285841

15. Горбунов А.А., Припадчев А.Д. Имитационное моделирование в автоматизированном проектировании воздушных судов: Учеб. пособие. – Оренбург: ОГУ, 2014. – 103 с.

16. Эзрохи Ю.А., Фокин Д.Б., Нягин П.В. Применение методов математического моделирования для оценки характеристик двухконтурного турбореактивного двигателя с общей форсажной камерой // Вестник Московского авиационного института. 2020. Т. 27. № 2. С. 99-111. DOI: 10.34759/vst-2020-2-99-111

17. Filinov E., Tkachenko A., Omar H.H.O., Rybakov V. Increase the Efficiency of a Gas Turbine Unit for Gas Turbine Locomotives by Means of Steam Injection into the Flow Section // The 2nd International Conference on Mechanical, System and Control Engineering (ICMSC 2018). Vol. 220. DOI: 10.1051/matecconf/201822003010

18. Богданов В.И. Исследования по реализации пульсирующих рабочих процессов в реактивных двигателях // Вестник Московского авиационного института. 2017. Т. 24. № 4. С. 100-109.

19. Bowman C.L., Marien T.V., Felder J.L. Turbo- and hybrid-electrified aircraft propulsion for commercial transport // AIAA/IEEE Electric Aircraft Technologies Symposium EATS’2018 (09-11 July 2018; Cincinnati, Ohio, United States). AIAA 2018- 4984. DOI: 10.2514/6.2018-4984

20. Egorov I.N., Kretinin G.V., Leshchenko I.A. Optimal design and control of gas-turbine engine components: a multicriteria approach // Aircraft Engineering and Aerospace Technology. 1997. Vol. 69. No. 6, pp. 518-526. DOI: 10.1108/00022669710185977