Назукин В.А. «Определение требований к расчетным моделям для прогнозирования аэродинамики фронтовых устройств малоэмиссионных камер сгорания газотурбинных двигателей» Аэрокосмическая техника, высокие технологии и инновации – 2015: материалы XVI Всерос. науч.-техн. конф., Пермь, 17–18 нояб. 2015 г., № 1, с. 22-26 (2015)

Представленная работа направлена на разработку методики проведения расчетов аэродинамики фронтовых устройств малоэмиссионных камер сгорания наземных газотурбинных установок. Выполнен анализ влияния различных параметров расчетной модели на общую картину течения, осредненные во времени поля (профили) скорости, структуру прецессирующего вихревого ядра и частоту возмущений в потоке. Анализ результатов выполненных расчетов позволил сформулировать рекомендации для численного моделирования закрученных потоков в премиксерах.

Яковлев А.Б., Калачевский Б.А. «Моделирование процессов, происходящих в жидкостной ракетной двигательной установке» Аэрокосмическая техника, высокие технологии и инновации – 2015: материалы XVI Всерос. науч.-техн. конф., Пермь, 17–18 нояб. 2015 г., № 1, с. 32-36 (2015)

Рассматриваются метод получения математической модели жидкостной ракетной двигательной установки (ЖРДУ) с насосной системой подачи и унитарным газогенератором, методика определения статических и динамических характеристик ее основных узлов. Полученная система уравнений динамики описывает процессы, происходящие в ЖРДУ по каналу управления тягой. Математическая модель позволяет провести анализ и выявить основные закономерности влияния входных величин на управляемую величину, путем подбора коэффициентов получить желаемый вид переходного процесса.

Фролов Ю.Ю., Бачев Н.Л., Бульбович Р.В. «Численное моделирование рабочего процесса в утилизационной камере сгорания» Аэрокосмическая техника, высокие технологии и инновации – 2015: материалы XVI Всерос. науч.-техн. конф., Пермь, 17–18 нояб. 2015 г., № 1, с. 97-100 (2015)

При создании высокоресурсной утилизационной малоэмиссионной камеры сгорания (КС) энергоустановок для утилизации попутного нефтяного газа (ПНГ) и других техногенных газов требуется определение оптимальных параметров при различных схемах организации внутрикамерного процесса. Особое внимание следует уделять процессам запуска газотурбинной установки на малодебитных месторождениях и работе КС в реальных условиях эксплуатации. В данной работе рассмотрена нестационарная двумерная модель рабочего процесса, позволяющая прогнозировать поля течения, давления, температуры, коэффициента избытка окислителя, концентраций окислителя, горючего и продуктов сгорания по объему КС при сжигании гомогенных и гетерогенных газовоздушных смесей с различными схемами подвода окислителя и горючего в реальных условиях эксплуатации.

Бачурин А.Б., Стрельников Е.В., Целищев В.А. «Исследование электрогидравлической системы управления гашением в ракетном двигателе твердого топлива» Аэрокосмическая техника, высокие технологии и инновации – 2015: материалы XVI Всерос. науч.-техн. конф., Пермь, 17–18 нояб. 2015 г., № 1, с. 134-139 (2015)

Для решения одной из актуальных задач современной ракетно-космической отрасли, а именно – мгновенное гашение и повторный запуск твердотопливной двигательной установки, авторами проводятся исследования комбинированной электрогидравлической системы управления, сочетающей в себе подсистему поддержания постоянного давления в камере сгорания и подсистему регулирования впрыска жидкого хладагента. В статье представлены модели подсистем регулирования и приведены результаты переходных процессов в ракетном двигателе твердого топлива (РДТТ) при их комбинированном использовании.

Крюков А.Ю., Малинин В.И. «Расчет содержания субоксидов в продуктах сгорания алюминиевовоздушной смеси» Аэрокосмическая техника, высокие технологии и инновации – 2015: материалы XVI Всерос. науч.-техн. конф., Пермь, 17–18 нояб. 2015 г., № 1, с. 161-165 (2015)

Представлены результаты математического моделирования горения полифракционной аэровзвеси алюминия с учетом кинетики химических реакций и неравновесной термодинамики физико-химических процессов. Произведены расчеты содержания субоксидов Al₂O и AlO в продуктах сгорания, температуры газовой фазы и объемной доли кислорода в зависимости от коэффициента избытка воздуха α и времени пребывания τ алюминиевовоздушной смеси в камерах сгорания установок на порошкообразном металлическом горючем. Исследования выполнены для 0,1≤α≤1,2 по модели, учитывающей кинетику и неравновесную термодинамику процессов горения. Проанализирована и обоснована необходимость учета образования субоксида Al₂O в рассматриваемом диапазоне изменения коэффициента избытка воздуха. Установлено, что объемная доля субоксида Al₂O на 1–2 порядка превышает долю AlO. Для предельных значений времени τ→∞ результаты расчетов неравновесной термодинамики сравнивались с результатами расчетов равновесной, выполненными с использованием программы «Астра». В численных экспериментах в качестве основных исследуемых параметров взяты значения объемных долей субоксидов. В каждый момент времени рассчитывалось их текущее значение и текущее равновесное значение, что позволило оценить действительную степень неравновесности соответствующих физико-химических процессов при реальном времени пребывания реагирующей смеси в камере τ≤10 мс. Анализ всех результатов исследований и их взаимное сопоставление подтверждают корректность описания образования Al₂O и AlO и адекватность используемой математической модели. Результаты работы могут быть применены в проектировании соответствующих технологических и энергетических установок для различных условий реализации рабочих процессов.

Яковина В.В., Малинин В.И. «Учет напряженно-деформированного состояния заряда при расчете внутрибаллистических параметров РДТТ» Аэрокосмическая техника, высокие технологии и инновации – 2015: материалы XVI Всерос. науч.-техн. конф., Пермь, 17–18 нояб. 2015 г., № 1, с. 195-198 (2015)

Для повышения точности расчета внутрибаллистических параметров зарядов из высоконаполненного смесевого твердого топлива необходимо учитывать зависимость скорости горения от напряженно-деформированного состояния. Применительно к зарядам канально-щелевой формы предложено уточнить вид эмпирического закона скорости горения введением добавочного слагаемого, учитывающего степень деформированности горящей поверхности. На примере типовой конструкции заряда представлен алгоритм получения уточненного закона скорости горения и проведена оценка результатов расчета внутрикамерного давления в сравнении с экспериментальными данными.

Голубев А.Е., Мальцев И.С. «Моделирование процесса повышения температуры воздуха в РДТТ при заполнении его водой под давлением» Аэрокосмическая техника, высокие технологии и инновации – 2015: материалы XVI Всерос. науч.-техн. конф., Пермь, 17–18 нояб. 2015 г., № 1, с. 199-202 (2015)

Рассматривается одна из возможных аварийных ситуаций, возникающих при эксплуатации ракетной техники, а именно – внезапное заполнение РДТТ водой под давлением и связанное с этим повышение температуры воздуха в его камере. Процесс повышения температуры воздуха в камере РДТТ приближенно описывается на основе первого закона термодинамики и политропного процесса. По уровню повышения температуры воздуха в камере можно оценить возможность или невозможность воспламенения наполнителя РДТТ и соответственно степень опасности процесса заполнения РДТТ водой под давлением. Результаты расчета сравниваются с экспериментальными данными.

Шилов К.А. «Оптимизация полей температуры на выходе камеры сгорания серийного ГТУ» Аэрокосмическая техника, высокие технологии и инновации – 2015: материалы XVI Всерос. науч.-техн. конф., Пермь, 17–18 нояб. 2015 г., № 1, с. 402-405 (2015)

Обеспечение заданной температурной неравномерности на выходе из камеры сгорания является одним из ключевых требований к ней, так как непосредственно связано с ресурсом всей ГТУ. Доводка поля камеры сгорания до требуемой неравномерности на выходе сопряжена с большим количеством стендовых испытаний, направленных на выбор оптимального варианта конструкции с точки зрения полей при одновременном сохранении или улучшении остальных характеристик камеры сгорания (эмиссия вредных веществ, потери давления). Развитие методов численного моделирования, позволяющих выполнять численный анализ процессов, происходящих в камере сгорания, дает возможность выполнить предварительную оценку эффективности мероприятий по снижению температурного поля на выходе, что позволит снизить материальные и временные затраты на экспериментальную доводку изделия при выборе одного из предполагаемых мероприятий. В работе представлены результаты расчетно-экспериментальной доводки по обеспечению требуемой неравномерности поля температуры на выходе из камеры сгорания ГТУ наземного применения.

Крюков А.Ю., Малинин В.И. «Влияние коэффициента испарения субоксида ALO на его содержание в продуктах сгорания алюминиево-воздушной смеси» Аэрокосмическая техника, высокие технологии и инновации, № 1, с. 71-75 (2016)

Матюнин О.О., Бачева Н.Ю., Бульбович Р.В., Бачев Н.Л. «Применение антикоррозионных присадок при сжигании попутного нефтяного газа» Аэрокосмическая техника, высокие технологии и инновации, № 1, с. 133-136 (2016)

Для увеличения ресурса работы зарубежных газотурбинных установок (ГТУ) для утилизации попутных нефтяных газов (ПНГ) на малодебитных месторождения предлагается осуществлять впрыск антикоррозионных присадок в топливную магистраль ПНГ. Проведен информационно-аналитический обзор имеющихся присадок и выбраны наиболее подходящие из них. Осуществлены термохимические и термодинамические расчеты топливной пары влажный воздух+влажный ПНГ с антикоррозионными присадками и без них. Анализ полученных результатов показал, что включение присадок до 1% от массового расхода ПНГ может снизить скорость коррозионного уноса до 98% и уменьшить концентрацию коррозионно-активных веществ в составе продуктов сгорания на 10–15%.

Малинин В.И., Бажуков А.С. «Система подачи порошкообразного металлического горючего в комбинированном прямоточном воздушно-реактивном двигателе с глубоким регулированием тяги» Аэрокосмическая техника, высокие технологии и инновации, № 1, с. 311-314 (2016)

Изменение тяги двигательной установки в широком диапазоне значений – одна из важнейших особенностей ракет, отвечающих современным требованиям вооружения. Система подачи комбинированного прямоточного воздушно-реактивного двигателя на порошкообразном металлическом горючем с большим изменением расхода – одно из перспективных направлений двигателестроения ввиду возможности повышенной степени регулируемости тяги.

Свириденков А.А., Третьяков В.В. «Характеристики факела распыливания за центробежными форсунками при повышенном давлении в камере сгорания» Вестник Самарского государственного аэрокосмического университета имени академика С. П. Королева (СГАУ), 15, № 4, с. 143-149 (2016)

Проведены численные расчёты факела распыливания за центробежной форсункой при различных давлениях в камере сгорания с использованием модели движения жидкой плёнки. В модели предполагается, что закрученное течение жидкости одномерно и стационарно. Жидкость считается несжимаемой с нулевым градиентом давления в направлении движения плёнки и в тангенциальном направлении. Влияние сил вязкости на движение жидкости пренебрегается, но учитывается вязкое взаимодействие на границе раздела газа и жидкости. Так как на практике толщина плёнки значительно меньше радиуса факела распыливания, то изменение скорости в окружном и нормальном направлении пренебрегается. Показано, что повышение давления в камере сгорания существенным образом изменяет характеристики факела распыливания по сравнению с наблюдаемыми при атмосферном давлении. Повышение давления увеличивает толщину плёнки топлива и уменьшает угол распыливания факела. Это приводит к увеличению среднего заутеровского диаметра в факеле распыленного топлива центробежной форсункой. Поток воздуха за завихрителем оказывает противоположное воздействие на размер капель при повышении давления в камере.