ТЕХНІЧНА МЕХАНІКА
ISSN 1561-9184 (друкована версія), ISSN 2616-6380 (електронна версія)

ГОЛОВНА    ПРО ЖУРНАЛ    РЕДКОЛЕГІЯ    АВТОРАМ    ПОТОЧНИЙ ВИПУСК    АРХІВ    КОНТАКТИ

УДК 533.21

Технічна механіка, 2022, 2, 3- 16

РОЗРАХУНКОВО-МЕТОДИЧНЕ ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ ДЛЯ ПРОВЕДЕННЯ КОМПЛЕКСНИХ РОЗРАХУНКІВ НАДЗВУКОВОГО ОБТІКАННЯ ЛЕТАЛЬНИХ АПАРАТІВ З ПРЯМОТОЧНИМИ ПОВІТРЯНО-РЕАКТИВНИМИ ДВИГУНАМИ

DOI: https://doi.org/10.15407/itm2022.02.003

Тимошенко В. І., Галинський В. П.

Тимошенко В. І.
Інститут технічної механіки Національної академії наук України і Державного космічного агентства України,
Україна

Галинський В. П.
Інститут технічної механіки Національної академії наук України і Державного космічного агентства України,
Україна

      Обговорюються питання використання оперативного розрахунково-методичного забезпечення для розрахунку просторового надзвукового обтікання літального апарата та термогазодинамічних процесів у елементах прямоточного повітряно-реактивного двигуна, інтегрованого з корпусом літального апарата. Для проведення комплексних оперативних розрахунків використовуються маршові методи, що забезпечують зниження тимчасових витрат на два-три порядки щодо методів встановлення. Розрахунок просторових надзвукових течій навколо корпусу літального апарата, у вхідній частині повітрозабірного пристрою і в вихлопному струмені виконується з використанням моделі «в’язкого шару» або схеми Годунова для нев'язкого наближення. Дозвукові течії у вихідній частині повітрозабірного пристрою і в камері згоряння розраховуються з використанням моделі «вузького каналу» або квазіодномірної моделі. Надано більш детальний опис елементів розрахунково-методичного забезпечення, що доповнюють раніше запропоновану модель комплексного оперативного розрахунку. Описано спосіб завдання просторової форми поверхні літального апарата і стінок тракту прямоточного повітряно-реактивного двигуна. Запропоновано спрощений підхід для визначення критичної площини вихідного сопла з використанням квазіодновимірного наближення. Обґрунтовуються переваги маршових методів щодо методів встановлення для попереднього проєктування прямоточних повітряно-реактивних двигунів, в яких безпосередньо враховуються ефекти замикання потоку, що можуть виникати у камері згоряння чи у вихідному соплі. Представлені результати розрахунків просторових течій в окремих елементах і повного компонування літального апарата стилізованої форми. Основними перевагами запропонованого розрахунково-методичного забезпечення є комплексність і оперативність розрахунків. Використання розробленого розрахунково-методичного забезпечення розрахунку просторового надзвукового обтікання літального апарата з прямоточним повітряно-реактивним двигуном дозволяє скоротити терміни попереднього визначення конструктивних параметрів складових частин двигуна.
     

літальний апарат, завдання форми, просторова течія, комплексний розрахунок, маршовий метод, прямоточний повітряно-реактивний двигун, аеротермогазодинамічний процес, розрахунково-методичне забезпечення, результат розрахунку

1. Тимошенко В. И., Белоцерковец И. С., Галинский В. П. Концептуальные вопросы математического моделирования процессов аэрогазотермодинамики гиперзвукового летательного аппарата с прямоточным воздушно-реактивным двигателем. Аэрогидродинамика: проблемы и перспективы: сб. науч. трудов. Харьков: Нац. аэрокосмический ун-т «Харьк. Авиац. ин-т». 2006. Вып. 2. С. 161–181.

2. Железнякова А. Л., Суржиков С. Т. Численное моделирование гиперзвукового обтекания модели летательного аппарата Х-43. Вестник МГТУ им. Н. Э. Баумана. Сер. Машиностроение. 2010. № 1. С. 3–19.

3. Задонский С. М., Косых А. П., Нерсесов Г. Г. Газодинамические особенности обтекания модели гиперзвукового летательного аппарата интегральной компоновки. Ученые записки ЦАГИ. 2012. Т. XLIII, № 1. С. 32–47. https://doi.org/10.1615/TsAGISciJ.2012005188

4. Волков К. Н., Емельянов В. Н., Карпенко А. Г. Численное моделирование газодинамических и физико-химических процессов при обтекании тел гиперзвуковым потоком. Вычислительные методы и программирование. 2017. Т. 18, № 1. С. 387–405. https://doi.org/10.26089/NumMet.v18r433

5. Жуков В. Т., Мануковский К. В., Новикова Н. Д. и др. Исследование картины течения в модельном тракте двигателя высокоскоростного летательного аппарата. М.: ИПМ им. Келдыша, 2015. 23 с. (Препринт /ИПМ им. Келдыша; ИПМ 2015-5).

6. Гуськов О. В., Копченов В. И., Липатов И. И. и др. Процессы торможения сверхзвуковых течений в каналах. М.: ФИЗМАТЛИТ, 2008. 168 с.

7. Лопатко В. М., Кухтин Е. П., Еланский А. В. Модель газодинамического процесса в двухконтурном СППРД. Авиационно-космическая техника и технология. 2016. № 4. С. 18–24.

8. Левин В. М. Проблемы организации рабочего процесса в ПВРД. Физика горения и взрыва. 2010. Т. 46, № 4. С. 408–417. https://doi.org/10.1007/s10573-010-0055-z

9. Котов Д. В., Суржиков С. Т. Расчет гиперзвукового течения и излучения вязкого химически реагирующего газа в канале, моделирующем участок ГПВРД. ТВТ. 2012. Т. 50, № 1. С. 120–130. https://doi.org/10.1134/S0018151X12010099

10. Гутов Б. И., Звягинцев В. И., Мельников А. Ю. Влияние теплоподвода в камере сгорания на течение в диффузоре сверхзвукового воздухозаборника. Вестник ПНИПУ. Аэрокосмическая техника. 2017. № 50. С. 15–25. https://doi.org/10.15593/2224-9982/2017.50.02

11. Гунько Ю. П., Мажуль И. И. Исследование некоторых факторов взаимодействия воздухозаборника и планера гиперзвукового летательного аппарата. Ученые записки ЦАГИ. 2002. Т. 33, № 1-2. С. 3–15.

12. Борисов А. Д., Васютичев А. С., Лаптев И. В. К выбору параметров воздушно-реактивного двигателя, обеспечивающих заданный режим маршевого полета летательного аппарата. Труды МАИ. 2017. Вып. 100. 15 с.

13. Тимошенко В. И., Галинский В. П. Математическое моделирование процессов аэрогазотермодинамики сверхзвукового летательного аппарата с прямоточным воздушно-реактивным двигателем. Космічна наука і технологія. 2020. Т. 26, № 2. С. 33–43. https://doi.org/10.15407/knit2020.02.003

14. Тимошенко В. И., Галинский В. П. Маршевые алгоритмы расчета термогазодинамических процессов в прямоточных воздушно-реактивных двигателях, интегрированных с летательным аппаратом, с учетом пространственных эффектов. Вестник двигателестроения. 2019. № 2. С. 14–21.

15. Тимошенко В. П., Галинский В. П, Книшенко Ю. В. Теоретичні дослідження з аерогазодинаміки об’єктів ракетно-космічної техніки. Технічна механіка. 2021. № 2. С. 46–59. https://doi.org/10.15407/itm2021.02.046

16. Комаров И. В., Зернюк Д. В., Епишин К. В. и др. Разработка и тактика применения гиперзвуковых летательных аппаратов по материалам зарубежных источников. Инноватика и экспертиза. 2017. Вып. 1 (19). С. 204–214.

17. Босняков С. М., Коваленко В. В., Михайлов С. В., Ремеев Н. Х. Численное решение задачи обтекания трапециевидного клина сверхзвуковым потоком идеального газа. Ученые записки ЦАГИ. 1989. Т. 20, № 1. С. 29–39.

18. Зарубин А. Г. Расчет трехмерных сверхзвуковых течений с дозвуковыми зонами на основе уравнений Эйлера. Ученые записки ЦАГИ. 1977. Т. 8, № 4. С. 110–115.

19. Тимошенко В. И., Дешко А. Е. Особенности торможения сверхзвукового потока в канале переменного сечения. Техническая механика. 2016. № 1. С. 3–10.

20. Тимошенко В. И. Теоретические основы технической газовой динамики. Киев: Наукова думка, 2013. 426 c.

21. Ковеня В. М., Черный С. Г. Применение метода расщепления в задачах газовой динамики. М.: Наука. 1981. 304 с.

Copyright (©) 2022 Тимошенко В. І., Галинський В. П.

Copyright © 2014-2022 Технічна механіка