Анотації 

Ларьков С.М. Формування обрису повітряно-реактивних двигунів малорозмірних літальних апаратів на основі комплексного моделювання. –Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.07.05 – двигуни та енергоустановки літальних апаратів. Національний аерокосмічний університет ім. М.Є.Жуковського “ХАІ”, м.Харків.

   Представлено системний підхід до вибору обрису двигуна швидкісних легких і надлегких безпілотних літальних апаратів (БЛА), розроблені рекомендації по використанню ПРД як традиційних, так і перспективних схем в залежності від потрібних тактико-технічних характеристик і цільового призначення БЛА
   Розроблено сімейство нестаціонарних комплексно-сполучених моделей мотокомпресорного (МкПРД) і пульсуючого (ПуПРД) повітряно-реактивних двигунів. Об`єктами дослідження є МкПРД з привідним компресором об`ємного типу та ПуПРД.
   Комплексні моделі вміщують цілісні підмоделі всіх елементів газоповітряного тракту з граничними умовами, що визначаються динамікою рухомих агрегатів, а також відображують ефекти зовнішнього обтікання мотогондоли. У сукупності з моделювання відклику первинних перетворювачів датчиків це дозволяє отримати віртуальний випробувальний стенд об`єкту дослідження, що віддзеркалює миттєвий стан фізичних полів та положень рухомих частин двигуна у псевдореальному масштабі часу. Сімейство моделей уніфіковано із застосуванням методу особливостей і використовує універсальний метод чисельного розв`язання системи рівнянь на основі принципу декомпозиції і модифікованої кінцево-різницевої схеми С.К.Годунова.
   Розроблено структурний підхід до проведення натурного експерименту. Запропоновано високотемпературну модифікацію індукційного датчика тиску та розроблено випробувальний стенд з визначення характеристик робочого процесу ПРД малих тяг різних типів. Подано приклади використання вимірювального комплексу стенду для отримання миттєвих та інтегральних характеристик робочого процесу ПуПРД.
   Проведені детальні вивчення робочого процесу МкПРД та ПуПРД за допомогою розробленого інструментарію, отримані індикаторні діаграми робочих процесів та циклограми тяги, а також висотно-швидкісні характеристики об`єктів дослідження. Наведені рекомендації щодо розробки системи керування МкПРД та удосконалення проточної частини ПуПРД.
   Ключові слова: МкПРД, ПуПРД, робочий процес, комплексно-сполучена модель, чисельні методи.

Ларьков С.Н. Формирование облика воздушно-реактивных двигателей малоразмерных летательных аппаратов на основе комплексное моделирование. – Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.07.05 – двигатели и энергоустановки летательных аппаратов. Национальный аэрокосмический университет им. Н.Е.Жуковского “ХАИ”, г. Харьков.

   Представлен системный подход к выбору облика двигательной установки (ДУ) высокоскоростных легких и сверхлегких беспилотных летательных аппаратов (БЛА), разработаны рекомендации по использованию различных типов воздушно-реактивных двигателей (ВРД) как традиционных, так и перспективных схем в зависимости от проектных тактико-технических характеристик и целевого назначения БЛА. Сделан вывод о перспективности применения на малоразмерных БЛА со скоростью полета М~0.5 ДУ прямой реакции, при этом для БЛА с продолжительностью полета порядка 30 мин. наиболее выгодна ДУ с пульсирующим ВРД (ПуВРД), а для БЛА с продолжительностью полета порядка 1 часа приемлемыми массогабаритными характеристиками обладает мотокомпрессорный ВРД (МкВРД) с компрессором объемного типа. На основе анализа квазистационарной модели рабочего процесса определена наивыгоднейшая степень повышения давления в компрессоре МкВРД.
   Разработано семейство нестационарных комплексно-сопряженных моделей мотокомпрессорного (МкВРД) и пульсирующего (ПуВРД) воздушно-реактивных двигателей. Объектами исследования стали МкВРД с приводным компрессором объемного типа и ПуВРД.
   Комплексные модели содержат целостные подмодели всех элементов газовоздушного тракта с граничными условиями, которые определяются динамикой подвижных агрегатов, а также отображают эффекты внешнего обтекания мотогондолы. Совместно с моделированием отклика первичных преобразователей датчиков это позволяет получить виртуальный испытательный стенд объекта исследований, который отражает мгновенное состояние физических полей и положение движущихся частей в псевдореальном масштабе времени. Семейство моделей унифицировано на основе метода особенностей и использует универсальный метод численного решения системы уравнений на основе принципа декомпозиции и модифицированной конечно-разностной схемы С.К.Годунова.
   Разработан структурный подход к проведению натурного эксперимента. Предложена высокотемпературная модификация индукционного датчика давления и разработан испытательный стенд для определения характеристик рабочего процесса ВРД малых тяг различных типов. Разработан программно-аппаратный измерительный комплекс, обеспечивающий автоматизацию получения, сохранения и обработки результатов натурного эксперимента.
   Приведены примеры использования измерительного комплекса стенда для получения мгновенных и среднеинтегральных характеристик рабочего процесса ПуВРД. Проведен статистический анализ результатов эксперимента, подтвердивший удовлетворительное совпадение результатов численного и натурного эксперимента.
   Проведено изучение рабочего процесса МкВРД с помощью разработанного инструментария, получены индикаторные диаграммы рабочих процессов и циклограммы тяги, а также высотно-скоростные характеристики объекта исследования. Приведены рекомендации по разработке системы управления МкВРД, сделан вывод о устойчивости рабочего процесса МкВРД в заданном диапазоне высот и скоростей полета.
   Проведено детальное изучение рабочего процесса в ПуВРД с помощью комплексно-сопряженной модели. Сделан вывод о качественном совпадении картины течения с результатами, полученными другими авторами. Получены данные, свидетельствующие о присущей ПуВРД собственной степени двухконтурности, что создает резервы повышения топливной экономичности.
   Выработаны и обоснованы практические рекомендации по усовершенствованию проточной части ПуВРД, что обеспечило рост статической тяги на 40% и топливной экономичности на 30%.
   Ключевые слова: МкВРД, ПуВРД, рабочий процесс, комплексно-сопряженная модель, численные методы.

Larkov S.N. The overview of air-breathing engine for light unmanned aerial vehicles based on complex model. –Manuscript.

The thesis to confer the scientific degree of Candidate of Technical Science in specialty 05.07.05 – engines and power plants of flying vehicles. The Zhukovsky National Aerospace University “Kharkiv Aviation Institute”, Kharkiv, 2005.

   The system approach to the selection of the high speed UAV’s engine appearance is presented. The recommendations for the using of the traditional and advanced air-breathing engines for the various types of the UAV’s flight profile are described.
   The set of complex-conjugated models for simulation of motorjet with a volume type compressor and pulsejet engines are collaborated.
   The complex models contain submodels of the gas route elements with moving aggregate dynamic controls which representation also the effects of the external flow. The addition sensors models provide creation of the virtual test ground with a visualization of the physical fields condition and moving parts position in a quasi real time. The set of models was unified on the base of the method of peculiarities. The modified finite-differences Godunov method based on decomposition principle for numeric simulation was used. The structural approach to the miniature jet engine tests was worked out. The high temperature inductive pressure sensor modification has been proposed. The test ground for detection of the characteristics of the miniature jet engine has been worked out. The using of the test ground for test runs of the pulsejet engine has been described.
   The detail investigation of the working process of the motorjet and the pulsejet engine has been conducted using described instrumentation. The thrust, pressure, temperature, Mach and fuel concentration samples for the gas path of the motorjet and pulsejet engines have been obtained. The recommendations for the building of the motorjet control system are presented. Modified pulsejet with improved characteristics is proposed.
   Keywords: motorjet, pulsejet, working process, numerical solutions, technology of numerical investigation.

Скачати автореферат дисертації безкоштовно (повна версія)
Формування обрису повітряно-реактивних двигунів малорозмірних літальних апаратів на основі комплексного моделювання