Исследование интенсивности взаимодействия частиц конденсированной фазы с элементами проточного тракта малоразмерного прямоточного воздушно-реактивного двигателя

Рассмотрены вопросы математического моделирования двухфазного течения в камерах дожигания малоразмерных прямоточных воздушно-реактивных двигателей. Приведена математическая модель для численного расчета траекторий движения частиц конденсированной фазы в проточном тракте малоразмерного прямоточного воздушно-реактивного двигателя и определения интенсивности воздействия частиц различной дисперсности на стенки камеры дожигания. Приведены результаты параметрического расчетного исследования интенсивности воздействия частиц (эрозии) на стенки проточного тракта камеры дожигания в зависимости от режимов инжекции продуктов газификации высокоэнергетичных конденсированных составов в воздушный поток и от конфигурации выходных отверстий системы инжекции. Разработаны рекомендации по минимизации воздействия частиц конденсированной фазы на элементы проточного тракта камеры дожигания малоразмерного прямоточного воздушно-реактивного двигателя

Литература

[1] Haddad A., Natan B., Arieli R. The performance of a boron-loaded gel-fuel ramjet // Progress in Propulsion Physics. 2011. No. 2. P. 499–518.

[2] Основные направления разработки твердых пиротехнических топлив для воздушно-реактивных двигателей с повышенными энергобаллистическими характеристиками / Н.М. Вареных, А.И. Шабунин, В.И. Сарабьев, М.В. Хрисантов, С.В. Шибанов, С.В. Калинин // Боеприпасы и спецхимия. 2013. № 1. С. 44–50.

[3] Энергоемкие горючие для авиационных и ракетных двигателей / В.Н. Бакулин, Н.Ф. Дубовкин, В.Н. Котова, В.А. Сорокин, В.П. Францкевич, Л.С. Яновский. М.: Физматлит, 2009. 320 с.

[4] Яновский Л.С., ред. Интегральные прямоточные воздушно-реактивные двигатели на твердых топливах. М.: Академкнига, 2006. 343 с.

[5] Kurth G., Bauer C., Hopfe N. Performance assessment for a throttleable ducted rocket powered lower tier interceptor // 51st AIAA/SAE/ASEE Joint Propulsion Conf. AIAA 2015-4234. DOI: 10.2514/6.2015-4234

[6] Макаровец Н.А., Белобрагин Б.А., Устинкин А.И. и др. Активно-реактивный снаряд. Патент РФ RU 2 546 355 C1. Заявл. 13.05.2014, опубл. 10.04.2015.

[7] Макаровец Н.А., Иванов И.В., Долганов М.Е. и др. Ракета с воздушно-реактивным двигателем. Патент РФ RU 2 585 211 C1. Заявл. 2015.05.13, опубл. 27.05.2016.

[8] Воронецкий А.В. Метод сравнительной оценки эффективности горения мелкодисперсного конденсированного горючего в камерах РПД произвольной геометрии // Машиностроение и компьютерные технологии. 2016. № 1. URL: http://technomagelpub.elpub.ru/jour/article/view/71

[9] Menter F.R., Kuntz M., Bender R. A scale-adaptive simulation model for turbulent flow predictions // AIAA Paper 2003-0767. DOI: 10.2514/6.2003-767

[10] Адаптация CAE-системы ANSYS для моделирования горения частиц конденсированного горючего в камерах дожигания РПД / А.В. Воронецкий, П.Д. Токталиев, С.А. Сучков, К.Ю. Арефьев, А.А. Гусев // Материалы Всероссийской научно-технической конференции «Ракетно-космические двигательные установки». М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2015. С. 95–96.

[11] Трусов Б.Г. Программная система TERRA для моделирования фазовых и химических равновесий при высоких температурах // III Международный симпозиум «Горение и плазмохимия». Алма-Ата, Казахстан, 2005. С. 52–57.

[12] Morsi S.A., Alexander A.J. An investigation of particle trajectories in two-phase flow systems // J. Fluid Mech. 1972. Vol. 55. No. 2. P. 193–208. 

[13] Арефьев К.Ю. Моделирование упругопластических деформаций конденсированных частиц при взаимодействии сверхзвукового двухфазного потока с преградой // Машиностроение и компьютерные технологии. 2011. № 8. URL: http://engineering-science.ru/doc/216784.html

[14] Алхимов А.П., Клинков С.В., Косарев В.Ф., Фомин В.М. Холодное газодинамическое напыление. М.: Физматлит, 2010. 536 с.

[15] Ильченко М.А. Устойчивость рабочего процесса в двигателях летательных аппаратов. М.: Машиностроение, 1995. 320 с.

[16] Averkov I.S., Aleksandrov V.Yu., Arefev K.Yu., Voronetskii A.V., et al. The influence of combustion efficiency on the characteristics of ramjets // High Temperature. 2016. Vol. 54. No. 6. Р. 882–891. DOI: 10.1134/S0018151X16050047 URL: https://link.springer.com/article/10.1134%2FS0018151X16050047

[17] Van Wie D., DAlessio S., White M. Hypersonic airbreathing propulsion // Johns Hopkins APL Technical Digest. 2005. Vol. 26. No. 4. P. 430–437.

[18] Гремячкин В.М., Михальчук М.В. К теории горения частицы бора в воздухе // Физико-химическая кинетика в газовой динамике. 2014. Т. 15. № 5. URL: http://chemphys.edu.ru/issues/2014-15-5/articles/250

[19] Ягодников Д.А. Воспламенение и горение порошкообразных металлов. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2009. 432 с.