Исследование теплового состояния резонатора газодинамической системы инициирования процесса разложения унитарного топлива

Развитие малогабаритных генераторов высокоэнтальпийного потока (МГВП) связано с использованием энергоемких экологически чистых унитарных топлив, в том числе оксида диазота (N₂O). Перспективным направлением является применение резонансных газодинамических систем (РГС) для инициирования процесса разложения N₂O в МГВП. Выполнено математическое моделирование теплового состояния стенок резонансной полости РГС, что является актуальным ввиду высокой теплонагруженности данного элемента конструкции. Представлены результаты тестовых расчетов распределения температуры в стенке резонаторной полости при разложении N₂O. Получены значения предельного времени работы РГС для непрерывного и импульсного режимов. Выполнены расчетные исследования ресурсных характеристик для различных жаростойких материалов и теплозащитных покрытий, нанесенных на стенку резонаторной полости. Проведено сравнение расчетных и экспериментальных данных. По результатам исследования выработаны рекомендации по использованию газодинамической системы инициирования рабочего процесса и предложены методы увеличения ее ресурсных характеристик применительно к энергосиловым установкам различного назначения, использующих в качестве унитарного топлива N₂O.

Литература

[1] Скибин В.А., ред. Центральный институт авиационного моторостроения им. П.И. Баранова. 75 лет творческой научно-практической деятельности ЦИАМ в авиадвигателестроении. Москва, Издательский дом «Авиамир», 2005. 656 с.

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

[3] Zakirov V.A., Sweeting M., Lawrence T., Sellers J. Nitrous Oxide as a Rocket Propellant. Acta Astronautica, 2001, vol. 48, issue 5–12, pp. 353–362.

[4] Воронецкий А.В., Сучков С.А., Филимонов Л.А. Особенности течения сверхзвуковых двухфазных потоков продуктов сгорания в каналах со специально формируемой системой скачков уплотнения. Теплофизика и аэромеханика, 2007, т. 14, № 2, с. 209–218.

[5] Игнатов А.С., Тимошинова Т.С., Курьянов С.А., Ильичев В.А., Лебединский С.А. Разработка и моделирование испытательного стенда для экспериментальной отработки водородной паротурбинной энергоустановки. Вестник Воронежского государственного технического университета, 2013, т. 9, № 4, с. 46–53.

[6] Гуров А.А., Бадаев Ф.З., Овчаренко Л.П., Шаповал В.Н. Химия. Москва, Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2004. 748 с.

[7] Arefyev K.J., Berlov I.V., Zakharov V.S., Ilchenko M.A. Numerical and experimental investigation of the resonant system model sample gasdynamic ignition hight-temperature flow generator. International Conference on the Methods of Aerophysical Research, Abstracts, part II, Kazan, Russia, 2012, pp. 21–22.

[8] Станкус С.В., Савченко И.В., Багинский А.В., Верба О.И., Прокопьев А.М., Хайрулин Р.А. Коэффициенты теплопроводности нержавеющей стали 12Х18Н10Т в широком интервале температур. Теплофизика высоких температур, 2008, т. 45, № 5, с. 795–797.

[9] Зубченко А.С., ред. Марочник сталей и сплавов. Москва, Машиностроение, 2003. 784 с.

[10] Александренков В.П. Расчет наружного проточного охлаждения камеры ЖРД. Методические указания к домашнему заданию по дисциплине «Теплозащита и прочность конструкций ЖРД», 2012. URL: http://wwwcdl.bmstu.ru/e1/GRD.html (дата обращения 24 апреля 2014).

[11] Осинцев О.Е., Федоров В.Н. Медь и медные сплавы. Отечественные и зарубежные марки: справочник. Москва, Машиностроение, 2004. 336 с.

[12] Ножницкий Ю.А., Ткаченко Р.И., ред. Новые технологические процессы и надежность ГТД . Вып. 7. Обеспечение прочностной надежности рабочих лопаток высокотемпературных турбин. Науч.-техн. сб. Москва, ЦИАМ, 2008. 172 с.