О РОЛИ НЕСТАЦИОНАРНОСТИ В РАСЧЕТЕ ТЯГОВЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ВРД

Автор: Харис Фаритович Валиев

Соавторы: А.Д. Егорян

Организация: ЦИАМ им. П.И. Баранова

В работе, как и в [1,2], выполнен термодинамический и газодинамический анализ разных типов ВРД с дефлаграционным и детонационным горением. Идеальные характеристики ВРД зависят от двух безразмерных параметров: числа Маха полета М₀ и q – безразмерной удельной теплотворной способности горючей смеси. Рассмотрим нестационарный режим работы PDE, ввиду того, что идеальные характеристики его не учитывают.

PDE рассматривается как набор цилиндрических детонационных камер с мгновенно открывающимися и закрывающимися входными клапанами. При открытых входах в камеры поступает идеально перемешанная горючая смесь. Детонационная волна мгновенно без дополнительных энергозатрат инициируется у одного из концов камеры. Правый конец камеры – сечение внезапно сужающейся части сопла с заданным отношением f  площади его критического сечения к площади поперечного сечения камеры. Внезапное сужение удобно по конструктивным соображениям. На стационарном режиме такие сопла лучше сопел с плавным входом [3].

При заданных f, М₀ и q в течении периода работы детонационной камеры PDE отношение скоростей V_e/V₀ получается как функция времени. Его интегрирование по периоду дает средние значения V_e/V₀ и тяговые характеристики с учетом нестационарности и неизэнтропичности течения продуктов сгорания в детонационной камере.

Утверждения о возможном увеличении тяговых характеристик ВРД благодаря использованию детонационного горения необоснованны. Даже для малых чисел Маха полета, на которых ВРД с горением при постоянном давлении может по тяговым характеристикам уступать PDE, последние заведомо уступают ТРД с медленным горением. Поэтому преимущества ВРД с детонационным горением, если и возможно, то не по тяговым характеристикам, а по простоте конструкции или по меньшей теплонапряженности тракта двигателя.

1.Зельдович, Я.Б.: К вопросу об энергетическом использовании детонационного горения. Журнал технической физики. Т. 10. Вып. 17. С. 1453-1461 (1940)

2.Heiser, W.H., Pratt, D.T.: Thermodynamic Cycle Analysis of Pulse Detonation Engines. J. of Propulsion and Power. V. 18. No. 1. P. 68-76 (2002)

Kraiko A.N., Myshenkov E.V., P’yankov K.S., Tillyayeva N.I. Effect of gas non-ideality on the performance of Laval nozzles with an abrupt constriction // Fluid Dynamics. 2002. V. 37. No. 5. P. 834-846.