Термодинамическая оценка топливной эффективности высокоскоростного прямоточного воздушно-реактивного двигателя на углеводородном топливе с добавками бора и гидрида бериллия

ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Машиностроение. 2017. № 5

УДК 629.76:662.7

DOI: 10.18698/0236-3941-2017-5-75-88

ТЕРМОДИНАМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ТОПЛИВНОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ

ВЫСОКОСКОРОСТНОГОПРЯМОТОЧНОГО ВОЗДУШНО-РЕАКТИВНОГО

ДВИГАТЕЛЯ НА УГЛЕВОДОРОДНОМТОПЛИВЕ С ДОБАВКАМИ БОРА

И ГИДРИДА БЕРИЛЛИЯ

С.В. Кручков

kruchkov-93@mail.ru

А.М. Савельев

savelyev@ciam.ru

МГТУ им. Н.Э. Баумана, Москва, Российская Федерация

Центральный институт авиационного моторостроения им. П.И. Баранова,

Москва, Российская Федерация

Аннотация

Ключевые слова

Выполнен термодинамический анализ топливной

экономичности высокоскоростного прямоточного

воздушно-реактивного двигателя на углеводородном

топливе с энергетическим добавками — бором и

гидридом бериллия. На примере двигателя с камерой

сгорания постоянного сечения показано, что при

содержании бора в углеводородном топливе 10…20 %

(по массе) увеличение топливной экономичности не

превышает 1…3 % по сравнению со штатным углево-

дородным топливом. Поэтому использование бора в

качестве энергетической добавки к углеводородному

топливу нецелесообразно. В случае гидрида бериллия

эффект более выражен и составляет соответственно

4…9 %

Высокоскоростной прямоточный

воздушно-реактивный двигатель,

топливная экономичность, углево-

дородное горючее, энергетические

добавки, термодинамическая

оценка

Поступила в редакцию 27.03.2017

Работа выполнена при поддержке РФФИ (проект № 16-29-01098-офи-м) и ведущей

научной школы РФ (проект НШ 9774.2016.8)

Введение.

Одной из важнейших задач современной авиации является освоение

гиперзвуковых скоростей. Ожидается, что гиперзвуковые авиалайнеры, осна-

щенные высокоскоростными прямоточными воздушно-реактивными двигате-

лями (ПВРД), за счет преимуществ в скорости могут обеспечить авиакомпани-

ям более высокую транспортную производительность и создать тем самым

предпосылки для успешной конкуренции с самолетами дозвуковой авиации.

Очевидно, что экономическая эффективность гиперзвуковых лайнеров во мно-

гом будет определяться их топливной экономичностью и уже сейчас представ-

ляется актуальным анализ возможных путей снижения удельного расхода топ-

лива в высокоскоростных ПВРД. Как известно, удельный расход топлива

уменьшается с ростом теплоты его сгорания, поэтому в качестве одного из воз-

можных направлений повышения топливной эффективности гиперзвуковой

авиации целесообразно рассмотреть применение энергетических добавок, по-

вышающих калорийность основного углеводородного горючего. Наибольший