гиперзвуковой прямоточный воздушно-реактивный двигатель

гиперзвуковой прямоточный воздушно-реактивный двигатель
Схема ГПВРД внутреннего сгорания несимметричной формы:I — воздухозаборник;II — камера сгорания;III — реактивное сопло.

Рис. 1. Схема ГПВРД внутреннего сгорания несимметричной формы.

гиперзвуково́й прямото́чный возду́шно-реакти́вный дви́гатель (ГПВРД) — прямоточный воздушно-реактивный двигатель со сверхзвуковой скоростью потока в камере сгорания. В отличие от прямоточного воздушно-реактивного двигателя со сгоранием топлива в дозвуковом потоке в ГПВРД воздух тормозится в меньшей степени — до скорости, превышающей скорость звука. Степень торможения определяется главным образом условиями достижения максимальной эффективности и существенно зависит от режима работы двигателя и условий полёта — Маха числа M и высоты полёта. Различают ГПВРД внутреннего и внешнего сгорания. Схематично ГПВРД внутреннего сгорания представляет собой тело с каналом переменного сечения, основные элементы которого (воздухозаборник, камера сгорания и реактивное сопло), выполняя те же функции, что и соответствующие элементы прямоточного воздушно-реактивного двигателя, имеют отличия, связанные со спецификой теплоподвода к сверхзвуковому воздушному потоку (рис. 1). Контуры ГПВРД внешнего сгорания образованы внешней поверхностью летательного аппарата и зоной теплоподвода, возникающей при подаче топлива в обтекающий летательный аппарат сверхзвуковой поток и сгорании топливовоздушной смеси (рис. 2). Сгорание смеси в ГПВРД обоих типов может происходить без сильных скачков уплотнения, переводящих сверхзвуковой поток на входе в сверхзвуковой поток меньшей скорости на выходе из зоны горения (ГПВРД с камерами постоянного сечения при малой степени теплоподвода и ГПВРД с расширяющейся камерой), или с сильными скачками уплотнения перед зоной теплоподвода (ГПВРД со стабилизацией горения на выступающих в поток плохообтекаемых телах или при любых способах стабилизации, но при большой степени теплоподвода). Предельная степень теплоподвода в камере, при которой перед ГПВРД появляется отошедшая ударная волна (или скачок уплотнения) и изменяется режим течения воздуха на входе, зависит от формы камеры сгорания (камера постоянного сечения, расширяющаяся или сужающаяся) и режима полёта. Для расширения диапазона работы ГПВРД без отошедшей волны в сторону меньших М используется либо расширяющаяся камера, либо комбинированная, состоящая из участка с постоянной площадью поперечного сечения, в котором реализуется теплоподвод с торможением потока до звуковой скорости, и расширяющегося участка, реализующего теплоподвод при М≥1. Значительное расширение диапазона работы ГПВРД может быть достигнуто применением так называемых двухрежимных прямоточных воздушно-реактивных двигателей (ДПВРД). работающих в начальном диапазоне М на режиме дозвукового горения, а при больших М — на режиме сверхзвукового горения, то есть при подводе теплоты к сверхзвуковому потоку (рис. 3). Переход с одного режима на другой в зависимости от конструкции ДПВРД может происходить автоматически или в результате переключения поясов подачи топлива.

Идеальным термодинамическим циклом ГПВРД является так называемый цикл Брайтона с изменением процесса теплоподвода в зависимости от условий протекания процесса сгорания в камере — изобарический процесс в расширяющейся камере и процесс с ростом давления в камерах постоянного сечения и в сужающейся (рис. 4). Действительная работа цикла ГПВРД зависит от скорости полёта, степени и условий теплоподвода, степени торможения воздушного потока и уровня потерь в элементах двигателя.

В ГПВРД могут использоваться жидкие, твёрдые и гибридные топлива. Наибольшая эффективность (коэффициент полезного действия, тяга и т. п.) ГПВРД достигается при гиперзвуковых скоростях полёта (отсюда название). Соответственно и предполагаемая область применения ГПВРД; силовые установки гипёрзвукового летательного аппарата и ракет различного назначения при полётах в атмосфере с М > 6.

Литература:
Зуев В. С., Макаров В. С., Теория прямоточных и ракетно-прямоточных [авиационных] двигателей, М., 1971;
Горение в сверхзвуковом потоке, Новосиб., 1984;
Курзинер Р. И., Реактивные двигатели для больших сверхзвуковых скоростей полета, 2 изд., М., 1989.

Р. И. Курзинер.

Схема ГПВРД внешнего сгорания на летательном аппарате несимметричной формы:1 — летательный аппарат;2 — скачки уплотнения;3 — подача топлива;4 — зона горения.

Рис. 2. Схема ГПВРД внешнего сгорания на летательном аппарате несимметричной формы.

Схема двухрежимного ПВРД несимметричной формы:I — камера сверхзвукового горения;II — камера дозвукового горения;1 — скачки уплотнения;2—5 — пояса подачи топлива в камеру на режиме сверхзвукового горения (2 и 3) и на режиме дозвукового горения (4 и 5);6 — сечение «запирания»(М = 1 на режиме дозвукового горения).

Рис. 3. Схема двухрежимного ПВРД несимметричной формы.

Идеальные циклы ГПВРД в p—V-диаграмме (давление — удельный объём):H—g—Γ—C—Н — цикл с камерой сгорания постоянного сечения;H—g—Γ'—С'—Н — цикл с камерой сгорания постоянного давления;Н—g—Γ

Рис. 4. Идеальные циклы ГПВРД в pV-диаграмме (давление — удельный объём).


Энциклопедия «Авиация». - М.: Большая Российская Энциклопедия. . 1998.

Нужно сделать НИР?

Полезное


Смотреть что такое "гиперзвуковой прямоточный воздушно-реактивный двигатель" в других словарях:

  • Гиперзвуковой прямоточный воздушно-реактивный двигатель — летающей лаборатории ГЛЛ АП на МАКС 2009 …   Википедия

  • гиперзвуковой прямоточный воздушно-реактивный двигатель — Рис. 1. Схема ГПВРД внутреннего сгорания несимметричной формы. гиперзвуковой прямоточный воздушно реактивный двигатель (ГПВРД) — прямоточный воздушно реактивный двигатель со сверхзвуковой скоростью потока в камере сгорания. В отличие от… …   Энциклопедия «Авиация»

  • Прямоточный воздушно-реактивный двигатель — (ПВРД) бескомпрессорный воздушно реактивный двигатель, в котором сжатие воздуха производится в воздухозаборнике за счёт кинетической энергии набегающего потока атмосферного воздуха (схему ПВРД см. в статье Воздушно реактивный двигатель). ПВРД… …   Энциклопедия техники

  • Прямоточный воздушно-реактивный двигатель — Основная статья: Воздушно реактивный двигатель Огневые испытания ПВРД в лаборатории NASA …   Википедия

  • прямоточный воздушно-реактивный двигатель — Рис. 1. Компоновки ЛА с ПВРД. прямоточный воздушно реактивный двигатель (ПВРД) — бескомпрессорный воздушно реактивный двигатель, в котором сжатие воздуха производится в воздухозаборнике за счёт кинетической энергии набегающего потока… …   Энциклопедия «Авиация»

  • прямоточный воздушно-реактивный двигатель — Рис. 1. Компоновки ЛА с ПВРД. прямоточный воздушно реактивный двигатель (ПВРД) — бескомпрессорный воздушно реактивный двигатель, в котором сжатие воздуха производится в воздухозаборнике за счёт кинетической энергии набегающего потока… …   Энциклопедия «Авиация»

  • прямоточный воздушно-реактивный двигатель — Рис. 1. Компоновки ЛА с ПВРД. прямоточный воздушно реактивный двигатель (ПВРД) — бескомпрессорный воздушно реактивный двигатель, в котором сжатие воздуха производится в воздухозаборнике за счёт кинетической энергии набегающего потока… …   Энциклопедия «Авиация»

  • прямоточный воздушно-реактивный двигатель — Рис. 1. Компоновки ЛА с ПВРД. прямоточный воздушно реактивный двигатель (ПВРД) — бескомпрессорный воздушно реактивный двигатель, в котором сжатие воздуха производится в воздухозаборнике за счёт кинетической энергии набегающего потока… …   Энциклопедия «Авиация»

  • Воздушно-реактивный двигатель — (ВРД)  тепловой реактивный двигатель, в качестве рабочего тела которого используется смесь забираемого из атмосферы воздуха и продуктов окисления топлива кислородом, содержащимся в воздухе. За счёт реакции окисления рабочее тело нагревается… …   Википедия

  • Воздушно-реактивный двигатель — (ВРД) реактивный двигатель, в котором атмосферный воздух применяется как основное рабочее тело в термодинамическом цикле, а также при создании реактивной тяги двигателя. При использовании химического авиационного топлива кислород, содержащийся в… …   Энциклопедия техники


Поделиться ссылкой на выделенное

Прямая ссылка:
Нажмите правой клавишей мыши и выберите «Копировать ссылку»