Автореферат (Методика выбора проектных параметров комбинированного пульсирующего ВРД со свободнопоршневым нагнетателем для малоразмерных БПЛА), страница 5

Не в пользу классическойвинтомоторной установки сказывается наличие массивного кривошипа, тогда какв комбинированном ПуВРД эта деталь отсутствует, что дает значительныйвыигрыш в массе.Поскольку с одной стороны одним из самых нагруженных элементовконструкции комбинированного ПуВРД является поршневая группа,накладывающая определенные конструктивные ограничения. А так же принимаяво внимание, что скорость поршня является фактором, наиболее сильновлияющим на мощность ДУ, в расчете проводилась оценка влияния скоростипоршня на получаемые проектные параметры для каждого варианта.Из рис.

14 видно, что скорость поршня оказывает значительное влияние намощность ДУ и это влияние сохраняется с ростом ее размеров.2070Скоростьпоршня,м/сМощность, л.с.6050104015302020251000,0262Рис. 14. Мощностькомбинированного ПуВРД взависимости от размерапоршневой группы исредней скорости поршня300,03650,04650,0565Диаметр поршня, см0,0665Такой характер зависимости объясняется тем, что в комбинированномПуВРД при возрастании скорости поршня увеличивается не только количествотопливной смеси сгораемой в единицу времени, но и то, что применение длявнутреннего охлаждения продувка позволяет увеличить общий КПД установки.Увеличение скорости поршня приносит положительный результат до тех пор,пока не происходит скачок уплотнения на продувочных окнах (ориентировочно28-30 м/с), после чего эффективная продувка не возможна.ЗАКЛЮЧЕНИЕВ результате проведенной работы предложена методика обоснованияпроектных параметров малоразмерного пульсирующего ВРД с подачей рабочеготела с помощью СПН.Основные результаты проведенной работы:1.Поставлена и решена задача разработки методической базы и выбораосновных проектных параметров ДУ, представляющей собой нетрадиционноесочетание свободнопоршневого нагнетателя рабочего тела и реактивнойпульсирующей системы.

Предложена перспективная конструктивная схемакомбинированного ПуВРД, обладающая новизной и исследованная впервые. Этаконцепция исследуется в настоящей работе и для её реализации предложенпринципиально новый тип пульсирующего ВРД с эжекторным усилителем тяги.2.Представлена разработанная методика выбора проектных параметровкомбинированного ПуВРД, представляющая собой синтез методов расчетаконструктивныхэлементов,достоверностькоторыхподтверждаетсясуществованием прототипов с характеристиками близкими к характеристикам,полученным с ее помощью.

Отклонение составило порядка 7-9 %, что позволяетговорить о достаточной сходимости результатов.3.Определены основные параметры двигательной установки для БПЛАмассой до 50 кг и сделаны выводы о том, что условием, ограничивающимскорость движения поршня, является скачок уплотнения, возникающий на21продувочных и выхлопных окнах. Используя этот фактор и применяя методтепловых балансов, с высокой точностью удается вычислить предельнодопустимую скорость поршня (10-30 м/с), определить геометрические размерыустановки и ее составляющих: поршня (диаметр 0,0365 м), цилиндра и камерысгорания, а также тягу (70,3 Н), создаваемую ДУ на различных высотах полета до10 км.4.Граничным условием процесса продувки является скорость звука,превышение которой влечет за собой появление скачка уплотнения напродувочных окнах. В то же время попытка уменьшения размеров ДУ с цельюуменьшения ее массы приводит к уменьшению размеров проходных сечений и витоге делает не возможным эффективное внутреннее охлаждение продувкой и также приводит к уменьшению теплового КПД.5.Опираясь на данные экспериментальных исследований, подтвержденавозможность использования тонкой металлической мембраны в качествеконструктивного элемента свободнопоршневого нагнетателя, способногопроработать до 10 часов с заданной частотой колебаний 70-80 Гц.6.На основании разработанной методики проведена оценка основныхпараметров ЛА со стартовой массой от 1 до 100 кг и показано, что предложенныйновый вариант комбинированного ПуВРД, обладает массовой эффективностью,сравнимой с известными разработками, и заслуживает дальнейшего болееполного исследования.7.На основании предварительного технико-экономического анализаБПЛА лёгкого класса показано, что предложенный вариант удовлетворяет всемосновным требованиям современного этапа развития средств выведения.ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИПубликации в рецензируемых изданиях:1.Лапушкин В.Н., Минин Н.В.

Термодинамические и тепловыепроцессы в малоразмерном ВРД c мембранным свободнопоршневымгазогенератором топливной смеси// Вестник Московского авиационногоинститута. 2010. Т. 17. № 4. С. 96-105.2.Минин Н.В. Применение комбинированного пульсирующеговоздушно-реактивного двигателя в качестве двигательной установки длямалоразмерных беспилотных летательных аппаратов // Труды МАИ. 2017. № 95.URL: http://trudymai.ru/published.php?ID=83960 (дата обращения: 28.09.2017).Патенты:3.Пат.

94634 Российская федерация, МПК F02B 71/04. Воздушнореактивный двигатель с мембранным компрессором [Текст] / Лапушкин ВикторНиколаевич (Ru), Минин Николай Владимирович (Ru); заявитель и22патентообладатель Московскийавиационный институт (RU). - №2009139454/22; заявл. 26.10.2009; опубл. 27.05.2010; Бюл. № 15. – 2 с.:ил.4.Пат. 101737 Российская федерация, МПК F02B 71/04.Комбинированная силовая установка с МГД генератором [Текст]/ ЛапушкинВиктор Николаевич (Ru), Минин Николай Владимирович (Ru); заявитель ипатентообладатель Московскийавиационный институт (RU). - №2010137623/28; заявл. 10.09.2010; опубл.

27.01.2011; Бюл. № 3. – 2 с.:ил.5.Пат. 124740 Российская федерация, МПК F02B 71/04.Малоразмерный пульсирующий ракетный двигатель многоразового управляемогозапуска на жидком и пастообразном топливе [Текст]/ Лапушкин АлександрДмитриевич (Ru), Лапушкин Виктор Николаевич (Ru), Медведский АлександрЛеонидович (Ru), Минин Николай Владимирович (Ru); заявитель ипатентообладатель Московскийавиационный институт (RU). - №2012138042/06; заявл. 05.09.2012; опубл. 10.02.2013; Бюл.

№ 4. – 2 с.:ил.6.Пат. 151075 Российская федерация, МПК F02B 71/04.Малоразмерныйпульсирующийракетныйдвигателькоррекциисосвободнопоршневой подачей топливных компонентов [Текст]/ Алифанов ОлегМихайлович (Ru), Лапушкин Виктор Николаевич (Ru), Медведский АлександрЛеонидович (Ru), Минин Николай Владимирович (Ru), Финченко ВалерийСеменович (Ru); заявитель и патентообладатель Московский авиационныйинститут (RU).

- № 2014135172/28; заявл. 28.08.2014; опубл. 20.03.2015; Бюл.№ 8. – 2 с.:ил.7.Пат. 151217 Российская федерация, МПК F02B 71/04.Малоразмерныйпульсирующийракетныйдвигателькоррекциисосвободнопоршневой подачей топливных компонентов [Текст]/ Алифанов ОлегМихайлович (Ru), Лапушкин Виктор Николаевич (Ru), Медведский АлександрЛеонидович (Ru), Минин Николай Владимирович (Ru), Финченко ВалерийСеменович (Ru); заявитель и патентообладатель Московский авиационныйинститут (RU).

- № 2014135173/28; заявл. 28.08.2014; опубл. 27.03.2015; Бюл.№ 9. – 2 с.:ил.Публикации в других научных изданиях:8.Минин Н.В., Лапушкин В.Н. Экспериментальный ВРД сосвободнопоршневым компрессором мембранного типа // Сборник тезисовМеждународной конференции «Новые рубежи авиационной науки», 19-23 августа2007 г., Москва. – Изд-во: ЦАГИ, 2007 – 268 с.: ил. С.

168-171.9.Минин Н.В., Лапушкин В.Н. Экологически чистый ВРД сосвободнопоршневым приводом высокой степени сжатия и мембраннымкомпрессором // Материалы 6-ой Международной конференции «Авиация и23космонавтика – 2007», 1-4 октября 2007 г., Москва. – Изд-во: МАИ, 2007 – 340 с.:ил. С. 54-58.10. Минин Н.В., Лапушкин В.Н. Технологические особенности созданиямалоразмерного высотного ВРД со свободнопоршневым приводом высокойстепени сжатия и мембранным компрессором // Материалы 7-ой Международнойконференции «Авиация и космонавтика – 2008», 20-23 октября 2008 г., Москва. –Изд-во: МАИ, 2008 – 356 с.: ил.

С. 89-94.11. Минин Н.В., Лапушкин В.Н. Малоразмерный высотный ВРД сосвободнопоршневым приводом высокой степени сжатия и мембраннымкомпрессором // Материалы 8-ой Международной конференции «Авиация икосмонавтика – 2009», 26-29 октября 2009 г., Москва. – Изд-во: МАИ, 2009 – 350с.: ил. С. 151-154.12. Минин Н.В., Лапушкин В.Н. Особенности термодинамическогорасчета малоразмерного ВРД со свободнопоршневым приводом и мембраннымкомпрессором // Труды XVII Школы-семинара молодых ученых и специалистовпод руководством академика РАН А. И. Леонтьева, «Проблемы газодинамики итепломассообмена в аэрокосмических технологиях», 25-29 мая 2009 г.,Жуковский. – Изд. дом МЭИ, 2009 – 424 с.: ил.

С. 276-278.24.