Предложена унифицированная малоресурсная технология численного моделирования нестационарных газодинамических узлов тепловых двигателей, образованная семействами моделей на основе метода особенностей типа источников-стоков массы, импульса и энергии, численных методов на базе схемы С.К.Годунова и средств программной реализации. Данная технология обеспечивает возможность расчета широкого спектра режимов работы тепловых двигателей, включая нештатные (например, связанные с помпажом компрессора), является универсальной и адаптивной к задачам исследования процессов в тепловых двигателях различных типов. Для идентификации режимов работы компрессора служит специальная методика, использующая энтропийный критерий газодинамической устойчивости.

Розроблено групу нестаціонарних комплексно-сполучених моделей мотокомпресорних повітряно-реактивних двигунів малих тяг (МК ПРД МТ) для легких безпілотних літальних апаратів з високою дозвуковою швидкістю польоту. Побудовано принципово нову схему МК ПРД МТ на основі двоблочного вільнопоршневого генератора газу з кривошипно-шатунною синхронізацією. Зазначено, що комплексно-сполучені моделі складаються з цілісних підмоделей всього газоповітряного тракту, граничні умови яких визначаються динамікою рухомих агрегатів. На підставі використання графічної оболонки, що відображає в масштабі реального часу фази робочого процесу у вигляді миттєвих станів фізичних полів та положень рухомих частин двигуна одержано віртуальний образ об'єкта моделювання. На базі методу особливостей уніфіковано групу розроблених моделей. Запропоновано універсальний метод числового розв'язання системи рівнянь моделі даного типу на основі принципу декомпозиції та модифікованої скінченно-різницевої схеми С.К.Годунова. З урахуванням умови досягнення прийнятного компромісу між змістовністю та ресурсоємністю побудовано технологію числових досліджень. Встановлено можливість використання запропонованих універсальних моделей та методів числової реалізації для вивчення робочого процесу в традиційних двотактних двигунах у складі гвинтомоторної силової установки. Виконано прогнозування висотношвидкісних характеристик МК ПРД МТ у широкому діапазоні змінних параметрів польоту. Наведено порівняльні оцінки дво- та одноконтурної схем МК ПРД МТ, одержано циклограми тяги та індикаторні діаграми процесів робочих і компресорних циліндрів.

Разработана универсальная технология комплексной численной диагностики нестационарных пространственно неоднородных газодинамических процессов во всем газовоздушном тракте газотурбинных и турбопоршневых двигателей, включающая в себя унифицированное семейство всережимных моделей течений в типовых элементах проточной части (камерах сгорания, лопаточных машинах, цилиндрах), базирующихся на методе особенностей; метод синтеза целостных моделей процессов в тепловых двигателях традиционных и перспективных типов; методы численного решения систем уравнений моделей и комплексы программ.

Описаны методы и показатели эффективности использования выхлопных газов в комбинированных двигателях внутреннего сгорания (ДВС). Приведены характеристики ДВС и методики согласования характеристик узлов комбинированного двигателя. Рассмотрены рабочие процессы в ряде ДВС особых конструкций. Представлены методики расчета теплового баланса в ДВС, общие сведения и методики расчета циклов двигателей Стирлинга, паротурбинных и бинарных силовых установок. Описаны преимущества и недостатки паровых машин. Раскрыто влияние изменений предельных параметров пара на к.п.д. цикла Ранкина. Внимание уделено комбинированным парогазотурбинным установкам, в частности с МГД-генератором.

Предложена технология опережающих численных исследований рабочего процесса в ракетном двигателе твердого топлива. Технология содержит в себе генератор сеток из среды твердотельного проектирования, газотермодинамическую пространственную модель, метод численного решения системы уравнений модели и средства программной реализации. Приведены результаты верификации технологии численного эксперимента путем их сравнения с результатами натурных испытаний на специальном огневом стенде.

Обоснована возможность применения катапульт с жестким телескопическим приводом для запуска тяжелых беспилотных летательных аппаратов. Изложен принцип действия устройства и его близкие аналоги. Представлен проектный инструментарий для численного исследования рабочих процессов в катапультах данного типа. Численным экспериментом получены интегральные характеристики устройства, а также поля газотермодинамических параметров в тракте расширительной машины катапульты.

Індекс рубрикатора НБУВ: О651.12-01

Рубрики:

Ракетні двигуни твердого палива

Шифр НБУВ: Ж69605 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Видному ученому и выдающемуся организатору науки, одному из инициаторов создания Харьковского авиационного института, академику Национальной академии наук Украины, доктору технических наук, профессору Проскуре Георгию Федоровичу посвящается.

Представлен метод получения оценок транспортного и скоростного совершенства аэродинамических летательных аппаратов на основании общих подходов теории размерности и подобия. Приведены примеры анализа тенденций развития основных подклассов аэродинамических транспортных систем и алгоритм формирования облика летательного аппарата на основе предложенных критериальных оценок.

Представлен метод получения оценок транспортного и энергетического совершенства летательных аппаратов с баллистическими и орбитальными траекториями полета на основании общих подходов теории размерности и подобия. Приведены примеры анализа тенденций развития обозначенного класса объектов на основе предложенных критериальных оценок.

Представлен метод получения оценок транспортного и энергетического совершенства аэродинамических и аэробаллистических летательных аппаратов с жидкостными ракетными двигательными установками на основе общих подходов теории размерности и подобия. Приведены примеры анализа тенденций развития крылатых ракет, зенитных управляемых ракет, авиационных управляемых ракет, ракетных истребителей и экспериментальных ракетопланов на основе предложенных критериальных оценок.

Приведена методика получения оценок энергетического совершенства наземных пусковых устройств на основании общих подходов теории размерности и подобия. Представлен анализ графических результатов исследования.

В интересах обеспечения начальных этапов проектирования легких скоростных беспилотных летательных аппаратов с пульсирующими воздушно-реактивными двигателями (ПуВРД) предложены модель и метод расчета теплового взаимодействия системы "камера ПуВРД - планер". Представлены результаты численного моделирования и их сопоставление с данными натурного эксперимента.

При проведении численного эксперимента адекватность моделей турбулентности определяет точность расчета отрыва пограничного слоя, ламинарно-турбулентного перехода и т.д. Предложено сравнение натурного и численного аэродинамического эксперимента.

Предложен универсальный метод исследования амплитудо-фазо-частотных характеристик, использующий метод дистанционной регистрации первичного сигнала. Метод позволяет непосредственно преобразовывать полученные звуковые осциллограммы в формат массивов данных для последующей математической обработки. Универсальность заключается в применении его для определения частоты любого колебательного процесса, в диапазоне звуковой частоты 20 - 20 000 Гц. Рассмотрен анализ полученных во время испытаний осциллограмм при помощи вейвлет-преобразования. Представлены результаты исследований рабочего процесса в пульсирующем воздушно-реактивном двигателе.

Представлено критериальное пространство ствольных комплексов с летательными аппаратами, позволяющее получить системное обобщение опыта, накопленного в области стрелково-артиллерийских систем. Предложен метод формирования облика ствольного комплекса в соответствии с заданными функциональными свойствами и проектными ограничениями. Показано, что предложенные критериальные оценки дают основания пересмотреть место и роль пневматических метательных устройств низкого поперечного давления (гранатометов и капсулометов).

Представлена комплексная аэрогазодинамическая модель свободнолетающего летательного аппарата. Сформулирована связь уравнений динамики полета с состоянием физических полей в контрольном объеме. Изложены способы визуализации полученных результатов и представлены непосредственно сами результаты численного эксперимента. Рассмотрена возможность распространения результатов численного эксперимента на разнообразный спектр практических задач. В частности, продемонстрирована возможность применения предложенной модели к задаче исследования газодинамического старта аэробаллистической ракеты с поверхности.

Разработана технология опережающих исследований рабочего процесса наземных пусковых устройств инерционного типа, включающая в себя физико-математическую модель, метод численного решения системы уравнений модели и средства программной реализации. Приведены результаты численных исследований в следующей форме: индикаторные диаграммы, цветовые карты. Состояние моделируемого объекта, как механической системы, отображено актуальным состоянием его упрощенного твердотельного образа. Продемонстрированы содержательные возможности метода прогнозирования, применяемого на начальных стадиях НИОКР.

Приведена методика получения оценок транспортного совершенства беспилотных летательных аппаратов воздушного старта на основании общих подходов теории размерности и подобия. Представлен анализ графических результатов исследования.

Приведен сопоставительный анализ двухступенчатых беспилотных летательных аппаратов (2С БЛА) с целью систематизации обширного многообразия технических решений в данной сфере. Оценка транспортного совершенства получена на основании общих подходов теории размерности и подобия. Проведен структурный анализ сложившейся ситуации в сфере 2С БЛА, выявлены основные тенденции развития данного направления. Представлены результаты исследования в виде графического материала. Применение методики представляется целесообразным для корректировки ранних стадий проектирования 2С БЛА.