Методические аспекты определения тяги безроторных воздушно-реактивных двигателей при стендовых и летных испытаниях

Рассмотрены методические аспекты косвенного определения тяговых характеристик безроторных воздушно-реактивных двигателей с использованием данных телеметрии, которые можно получить в процессе летных испытаний высокоскоростных летательных аппаратов. Описаны особенности нахождения тяговых характеристик при стендовых и летных испытаниях. Разработан математический аппарат для анализа данных и количественной оценки тяги и удельного импульса безроторного воздушно-реактивного двигателя по внутренним параметрам, а также его эффективной тяги в интеграции с высокоскоростным летательным аппаратом. Проведена апробация предложенных подходов и валидация разработанных математических моделей по результатам стендовых экспериментальных исследований тяговых характеристик модельных безроторных воздушно-реактивных двигателей в интеграции с имитатором фюзеляжа высокоскоростного летательного аппарата. Показана удовлетворительная сходимость результатов косвенных и прямых (реализованных на стенде) измерений сил. Полученные данные могут быть применены при разработке методик и анализе стендовых и летных испытаний летательных аппаратов с безроторными воздушно-реактивными двигателями.

Литература

[1] Дегтярь В.Г., Сон Э.Е. Гиперзвуковые летательные аппараты. Том. 1. Москва, Янус-К, 2016. 812 с.

[2] Шляхтенко С.М., ред. Теория и расчет воздушно-реактивных двигателей. Москва, Машиностроение, 1987. 568 с.

[3] Pezzella G., Marini M., Cicala M., Vitale A., Langener T., Steelant J. Aerodynamic Characterization of HEXAFLY Scramjet Propelled Hypersonic Vehicle. 32nd AIAA Aviation (Applied Aerodynamics Conference), AIAA 2014-2844, 16–20 June 2014, Atlanta, GA, USA, code 106134.

[4] Arefyev K.Yu., Kukshinov N.V., Prokhorov A.N. Analysis of development trends of power-units for high-speed flying vehicles. Journal of Physics: Conference Series, 2019, vol. 1147, pp. 1–15, doi: 10.1088/1742-6596/1147/1/012055

[5] Steelant J., Villace V.I., Marini M., Pezzella G., Reimann B., Chernyshev S.L., Gubanov A.A., Talyzin V.A., Voevodenko N.V., Kukshinov N.V., Prokhorov A.N., Neely A.J., Kennell C., Verstraete D., Buttsworth D. Numerical and experimental research on aerodynamics of a high-speed passenger vehicle within the HEXAFLY-INT project. 30th Congress of the International Council of the Aeronautical Sciences, ICAS 2016, Daejeon Convention Center, South Korea, 25–30 September 2016, code 126186.

[6] Виноградов В.А., Семенов В.Л., Шихман Ю.М. К 15-летию первого в мире летного испытания ГПВРД на жидком водороде. Двигатель, 2006, № 6(48), с. 28 29.

[7] Семенов В.Л., Александров В.Ю., Арефьев К.Ю., Иванов А.П., Погорелова О.Ф. Способ определения тяги прямоточного воздушно-реактивного двигателя при летных испытаниях. Пат. № 2663320 РФ, 2018, бюл. № 22.

[8] Ловицкий Л.Л., Семенов В.Л., Степанова С.Ю. Способ определения силы тяги гиперзвукового прямоточного воздушно-реактивного двигателя по результатам летных испытаний его на гиперзвуковой летающей лаборатории. Пат. № 2324156 РФ, 2008, бюл. № 19.

[9] ГОСТ 20058–80. Динамика летательных аппаратов в атмосфере. Москва, Изд-во стандартов, 1981.

[10] Александров В.Ю., Арефьев К.Ю., Ильченко М.А., Ананян М.В. Исследование эффективности рабочего процесса в малогабаритных генераторах высокоэнтальпийного воздушного потока. Наука и образование. МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2015, № 08, с. 75–86. URL: http://engineering-science.ru/doc/798965.html (дата обращения 15 марта 2019), doi: 10.7463/0815.0798965

[11] Aleksandrov V.Yu., Moseev D.S. Methods and ways to simulate real high enthalpy flight conditions for ground test facilities. XXXI International conference on equations of state for matter (ELBRUS 2016), Elbrus, Russia, 01–06 Mach 2016, pp. 218–219.

[12] Харитонов А.М. Техника и методы аэрофизического эксперимента. Ч. 1. Аэродинамические трубы и газодинамические установки. Новосибирск, НГТУ, 2005. 220 с.

[13] Семенов В.Л., Строкин М.В., Релин В.Л. Способ измерения тяги в полете гиперзвукового прямоточного воздушно-реактивного двигателя (ГПВРД) непилотируемой гиперзвуковой летающей лаборатории (ГЛЛ). Пат. № 2242736 РФ, 2004, бюл. № 35.

[14] Горский В.В., ред. Математическое моделирование тепловых и газодинамических процессов при проектировании летательных аппаратов. Москва, Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2011. 212 с.

[15] Гунько Ю.П., Звегинцев В.И., Мажуль И.И., Наливайченко Д.Г., Турго И.С., Харитонов А.М., Чиркашенко В.Ф. Испытания модели гиперзвукового прямоточного двигателя в аэродинамической трубе при больших числах маха и Рейнольдса. Теплофизика и аэромеханика, 2003, № 3, с. 321–345.

[16] Воеводенко Н.В., Губанов А.А., Гусев Д.Ю., Иванькин М.А., Иванюшкин Д.С., Лунин В.Ю., Талызин В.А., Яковлева В.А. Расчетные и экспериментальные исследования характеристик и течения в области воздухозаборника модели высокоскоростного гражданского самолета HEXAFLY-INT. XXVI Научно-техническая конференция по аэродинамике, Жуковский, 26–27 февраля 2015, Жуковский, Центральный аэрогидродинамический институт им. профессора Н.Е. Жуковского, 2015, с. 78–79.

[17] Гуськов О.В., Ласкин И.Н. Использование методов математического моделирования при проектировании перспективной гиперзвуковой летающей лаборатории, интегрированной с воздухозаборником. XIII школа-семинар «Аэродинамика летательных аппаратов», п. Володарского, 28 февраля–1 марта 2002, Жуковский, Центральный аэрогидродинамический институт им. профессора Н.Е. Жуковского, 2002, 41 с.

[18] Абрамович Г.Н. Прикладная газовая динамика. Москва, Наука. Главная редакция физико-математической литературы, 1976. 237 c.

[19] Ягодников Д.А., ред. Жидкостные ракетные двигатели. Москва, Изд-во МГТУ им. Н.Э Баумана, 2005. 488 с.

[20] Александров В.Ю., Головченко И.Ю., Ильченко М.А., Сеземин В.А., Серебряков Д.И. Стенд для измерения нагрузок, воздействующих на объект авиационной техники. Пат. № 2651627 РФ, 2018, бюл. № 12.