3 / 14
Термодинамическая оценка топливной эффективности…
ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Машиностроение. 2017. № 5
77
импульс, то положим, что сопло ПВРД работает всегда на расчетном режиме.
В этих условиях удельный импульс двигателя определяется выражением [4]
c
н
0
(1 )
,
,
у
m
m
m m
I
K v K v K K
(1)
где
K
m
— отношение расходов воздуха и топлива;
v
c
— скорость продуктов го-
рения (ПГ) на срезе сопла двигателя;
н
v
—
скорость набегающего потока;
—
коэффициент избытка воздуха в КС;
K
m
0
— стехиометрическое массовое отно-
шение воздух/топливо.
Рис. 1.
Схема гиперзвукового лайнера, оснащенного высокоскоростным ПВРД
Из (1) следует, что для определения
T
y
при заданном
K
m
необходимо опре-
делить скорость отходящих газов
v
c
. Эта скорость, так же как и другие парамет-
ры в характерных сечениях ПВРД («в», «к» и «с» — выходы из ВЗ, КС и срез соп-
ло, см. рис. 1), определялась термодинамическим расчетом рабочего процесса.
Методика термодинамического расчета.
Методика расчета рабочего про-
цесса ПВРД, предлагаемая в настоящей работе, основана на следующих упро-
щающих допущениях.
1. Поток импульса топлива на входе в КС много меньше потока импульса
воздуха.
2. Потери импульса на трение в КС малы, и ими можно пренебречь.
3. Продукты горения на выходе из КС и ниже по потоку находятся в состо-
янии химического равновесия.
4. К отдельным газам и в целом к газовой фазе применимо уравнение со-
стояния идеального газа.
5. Конденсированные компоненты ПГ не образуют между собой и с газовой
фазой растворов.
6. Давление броуновского движения частиц
k
-фазы мало.
Поскольку скорость газа во всех элементах проточного тракта ПВРД сверх-
звуковая, то термодинамический расчет сводится к последовательному расчету
ВЗ, КС и сопла. Целью расчета ВЗ являлось определение давления
p
в
, скорости
v
в
и температуры
T
в
воздушного потока за замыкающим скачком уплотнения
(СУ) трехскачкового ВЗ внешнего сжатия (рис. 2). Расчет ВЗ состоял из двух