Двигатели летательных аппаратов

Двигатели летательных аппаратов

Южно-Уральский Государственный Университет

Кафедра «Двигатели летательных аппаратов»

Расчетно-пояснительная записка к курсовому проекту

«расчет основных проектных параметров ЖРД»

с оценкой ______

.– Челябинск: ЮУрГУ, АК, 2007,
49 с.,10 ил., приложение 5 л.
Библиография литературы 6 наименований.

В данном курсовом проекте проведен расчет параметров камеры сгорания реактивного двигателя тягой 100000 Н на компонентах H 2 + F 2 , работающего по закрытой схеме газогенерации; определены основные параметры агрегатов двигательной установки: ТНА, газогенератора, баков. Произведен расчет оптимального давления в газогенераторе с помощью ЭВМ.

В специальной части проекта произведена конструктивная разработка камеры сгорания, компоновочный расчет форсуночной головки, расчет пристеночной форсунки и двухкомпонентной газожидкостной форсунки ядра, построен профиль камеры сгорания, построена зависимость параметров рабочего тела по длине камеры сгорания.

Задание на проектирование

1. Характеристика используемой топливной пары

2. Выбор компоновочной схемы двигателя

3. Разработка пневмогидравлической схемы двигателя

3.1 Работа ПГС изделия при запуске

3.2 Работа ПГС изделия в полете

3.3 Останов двигательной установки

4. Тепловой расчет двигательной установки

4.1 Термодинамический расчет КС

4.2 Газодинамический расчет КС

4.2.1 Газодинамический расчет идеального канала

4.2.2 Газодинамический расчет реального канала

5. Определение габаритов топливных баков

6. Определение основных параметров и габаритов насосов

6.1 Определение параметров насосов

6.2 Определение параметров турбины

7. Построение профиля камеры сгорания

7.1 Профилирование докритической части канала

7.2 Профилирование закритической части канала

8. Определение параметров истекающего газового потока

9. Ориентировочный расчет смесительной головки канала

10. Расчет форсунок смесительной головки

10.1 Расчет двухкомпонентной форсунки

10.1.1 Расчет форсунки окислителя

10.1.2 Расчет форсунки горючего

10.2 Расчет форсунки пристеночного слоя

11. Расчёт охлаждения

Задание на проектирование

Произвести расчет жидкостного ракетного двигателя со следующими заданными параметрами:

Давление в камере сгорания P к = 15 МПа;

Давление на срезе сопла P с = 0,06 МПа;

Топливные компоненты H 2 + F 2 ;

Время работы τ = 250 с.

Произвести расчет и конструкторскую разработку камеры сгорания двигателя.

Графическая часть проекта:

Пневмогидравлическая схема ДУ – 1 лист;

Общий вид камеры сгорания – 1 лист;

Общий вид головки – 1 лист;

Деталировка – 1 лист;

Изменение параметров рабочего тела по соплу – 1 плакат.

На деталировке – детали с общего вида форсуночной головки (днища камеры, форсунки).

Двигательная установка является основным элементом ракеты и обуславливает собой ее важнейшие параметры.

Проектирование двигательной установки (ДУ) – важный и наиболее трудоемкий этап в создании ракеты. Целью проектирования ДУ является получение при заданных условиях ДУ с наилучшими показателями.

Основными показателями ДУ являются: удельный импульс, удельная тяга, надежность, стоимость. Главным из них считается удельный импульс ДУ, показывающий тягу, создаваемую единицей массы расходуемого рабочего тела. Получение высокого удельного импульса является первостепенной задачей при проектировании ДУ.

Процесс проектирования ДУ разбивается на проведение серии проектных расчетов различных подсистем, связанных между собой граничными зависимостями. Изменение параметров какой-либо из них зачастую влечет за собой изменение параметров смежных подсистем и ДУ в целом. Также при проведении первоначальных расчетов не все необходимые данные могут быть изначально известны. Их значениями задаются, исходя из опыта проектирования аналогичных ДУ, а затем, после их уточнения, повторяют расчеты.

После проведения проектного расчета производится опытная отработка разработанных элементов ДУ, по результатам которой параметры элементов ДУ также могут быть скорректированы. В результате, проектирование ДУ представляет сложный итерационный процесс, состоящий из множества последовательных приближений.

ДУ, выполненные по закрытой схеме газогенерации (с дожиганием генераторного газа), характеризуется более тесными взаимосвязями между элементами агрегатов и систем, что существенно усложняет процесс проектирования. Необходимость использования закрытой схемы обусловлена стремлением к получению более высоких характеристик ДУ, по сравнению с ДУ, выполненных по открытой схеме газогенерации. Применение закрытой схемы газогенерации позволяет существенно повысить давление в камере сгорания ДУ, увеличить удельный импульс, уменьшить габариты и массу ДУ.

В настоящее время характерной тенденцией является широкое использование ЭВМ на всех стадиях проектирования. Использование ЭВМ позволяет существенно ускорить этот процесс, снизить затраты, увеличить количество прорабатываемых вариантов, повысить точность расчетов.

В ходе выполнения данного проекта производится расчет параметров двигательной установки второй ступени баллистической ракеты наземного базирования.

Целью выполнения данного проекта является определение основных параметров двигательной установки второй ступени баллистической ракеты.

В первую очередь разрабатывается компоновочная схема изделия. Затем разрабатывается пневмогидравлическая схема изделия. Далее производится тепловой расчет камеры сгорания двигателя, определяются габариты баков компонентов. На последующих этапах производятся расчеты основных параметров турбонасосного агрегата и газогенератора.

В специальной части проекта производится конструктивный расчет камеры сгорания основного блока ДУ. При этом производится построение профиля сопла, определяются параметры рабочего тела по длине сопла, определяются типы и размеры форсунок. Далее производится расчет охлаждения камеры сгорания, прочностной расчет стенок камеры.

Институт № 2 «Авиационные, ракетные двигатели и энергетические установки»

24.04.05 Двигатели летательных аппаратов»

В 2020 году в рамках направления подготовки 24.04.05 «Двигатели летательных аппаратов» институт №2 «Авиационные, ракетные двигатели и энергетические установки» проводит набор на следующие программы магистратуры:

Программа магистратуры: «Расчет и проектирование перспективных ВРД»

Кафедра 201 «Теория воздушно-реактивных двигателей»

Чему обучают по данной программе:

• методам, средствам и способам выполнения расчётных и экспериментальных исследований параметров рабочего процесса перспективных ВРД;
• оптимизации схем ВРД и характеристик, включая проблемы управления рабочим процессом;
• интеграции двигателей и летательных аппаратов, осуществляющих полёт на дозвуковых, сверхзвуковых и гиперзвуковых скоростях.

Программа магистратуры: «Цифровые технологии системного проектирования комбинированных ракетных двигателей«

Чему обучают по данной программе:

• проектированию ракетных двигателей и установок, их узлов и агрегатов.
• методам расчёта РД:
  • по основам рабочего процесса в КС и системах РД;
  • по испытаниям и обеспечению надёжности;
  • по математическому моделированию процессов в РД с использованием современных компьютерных технологий;
  • по экологии РД на всём жизненном цикле изделия.

Программа магистратуры: «Конструкция и проектирование двигателей летательных аппаратов»

Чему обучают по данной программе:

• методам, средствам и способам проектирования, конструирования двигателей летательных аппаратов, способных перемещать в атмосфере, гидросфере и в космосе различные летательные аппараты.

Программа магистратуры: «Интенсификация тепломассообмена в энергодвигательных установках и теплообменных аппаратах»

Чему обучают по данной программе:

• методам и инструментам моделирования тепловых процессов, математического моделирования процессов горения в камерах сгорания и соплах;
• моделированию сопряжённых задач (прочность, тепломассообмен, излучение и т.д.);
• математическому моделированию сложных процессов в элементах двигателей летательных аппаратов;
• решению фундаментальных задач тепломассообмена в условиях сверхвысоких и сверхнизких температур.

Программа магистратуры: «Перспективные технологии производства двигателей летательных аппаратов»

Чему обучают по данной программе:

• методам и технологиям повышения долговечности деталей двигателей ЛА;
• перспективным методам формообразования (композиты, аддитивные технологии и др.);
• перспективным методам формирования покрытий, управления их свойствами и оборудованию;
• методам, оборудованию и особенностям исследований эксплуатационных, химических и других свойств материалов и изделий;
• методам внедрения в производство и особенностям перспективных материалов и технологий (наноматериалы, металлокерамика, материалы с памятью формы, металлокомпозиты и др.).

Программа магистратуры: «Сильноточные ЭРД космических аппаратов»

Чему обучают по данной программе:

• основам «плазменной космической технологии»;
• проведению расчётов и экспериментов с электроракетными двигателями;
• основам работы энергетических установок и систем отвода тепла.

Ростех испытал демонстратор двигателя для перспективных орбитальных самолетов

Объединенная двигателестроительная корпорация Ростеха завершила первый этап испытаний демонстратора прямоточного пульсирующего детонационного двигателя, который в будущем сможет применяться в перспективных ракетно-космических системах, гиперзвуковых летательных аппаратах и орбитальных самолетах. Силовая установка на отдельных режимах работы продемонстрировала увеличение удельной тяги до 50% в сравнении с двигателями традиционных схем.

Пульсирующий детонационный двигатель – новый тип силовой установки для авиации. В нем реализуется более экономичный, в отличие от используемого в существующих газотурбинных двигателях, термодинамический цикл. В ОКБ им. А. Люльки (филиал ПАО «ОДК-УМПО») сформировано отдельное направление по разработке таких силовых установок.

«Первый этап испытаний демонстратора пульсирующего детонационного двигателя успешно завершен. Демонстратор выдал требуемые показатели. На отдельных режимах работы удельная тяга до 50% превысила показатели традиционных силовых установок. В перспективе это позволит в 1,3–1,5 раза увеличить максимальную дальность и массу полезной нагрузки летательных аппаратов. Разработка сможет применяться, например, на орбитальных самолетах, сверх- и гиперзвуковых летательных аппаратах, перспективных ракетно-космических системах», – рассказали в авиационном кластере Ростеха.

Оснащенные пульсирующими детонационными двигателями летательные аппараты будут иметь лучшую динамику полета и маневренность. Этот тип двигателя сможет использоваться в развитие традиционных ракетных и воздушно-реактивных силовых установок или как дополнение к ним.

«Простота конструкции и относительно низкие требования к значениям величин газодинамических параметров позволяют применять при его создании технологии, отработанные на предыдущих поколениях двигателей. Это дает большое коммерческое и экономическое преимущество по сравнению с разрабатываемыми перспективными двигателями традиционных схем», – отметил генеральный конструктор-директор ОКБ имени А. Люльки Евгений Марчуков.

В 2016 году авторский коллектив проекта «Пульсирующий детонационный двигатель» стал победителем конкурса «Лучший инновационный проект по направлениям критических технологий в РФ» в Сколково. Макет пульсирующего детонационного двигателя впервые был представлен на Международном военно-техническом форуме «Армия-2017».

Как сообщалось ранее, в этом году Объединенная двигателестроительная корпорация Ростеха начала серийное производство новейших отечественных двигателей ПД-14 для самолета МС-21, а также изготовит опытные образцы двигателя ВК-650В для легких вертолетов типа Ка-226Т.

События, связанные с этим

Ростех приступит к летным испытаниям двигателя ВК-650В в 2023 году

Двигатели ОДК обеспечили участие авиатехники в воздушном параде Победы

Ростех испытал демонстратор двигателя для перспективных орбитальных самолетов

Ростех изготовит три опытных образца двигателя для Ка-226Т до конца года

Двигатели ОДК штатно отработали во время полета Ил-112В

Двигатели летательных аппаратов

Расчет параметров камеры сгорания реактивного двигателя тягой 100000 Н на компонентах H2+F2, работающего по закрытой схеме газогенерации; параметры агрегатов двигательной установки: ТНА, газогенератора, баков. Оптимальное давление в газогенераторе.

• посмотреть текст работы «Двигатели летательных аппаратов»

• скачать работу «Двигатели летательных аппаратов» (курсовая работа)

Подобные документы

Тепловой расчет двигателя внутреннего сгорания. Параметры рабочего тела и остаточных газов. Процессы впуска, сжатия, сгорания, расширения и выпуска. Внешние скоростные характеристики, построение индикаторной диаграммы. Расчет поршневой и шатунной группы.

курсовая работа, добавлен 17.07.2013

Тепловой расчет двигателя внутреннего сгорания, параметры окружающей среды и остаточных газов. Описание процессов впуска, сжатия, сгорания, расширения и выпуска. Индикаторные параметры рабочего цикла. Характеристика эффективных показателей двигателя.

курсовая работа, добавлен 22.03.2013

Тепловой расчёт двигателя. Определение основных размеров и удельных параметров двигателя. Выбор отношения радиуса кривошипа к длине шатуна. Расчет индикаторных параметров четырехтактного дизеля. Динамика и уравновешивание двигателя внутреннего сгорания.

курсовая работа, добавлен 18.12.2015

Цикл работы четырехтактного дизельного двигателя по мере происходящих в нем процессов, расчет параметров цикла и построение индикаторной диаграммы. Расчет и построение внешней характеристики двигателя. Проектирование кривошипно-шатунного механизма.

курсовая работа, добавлен 08.01.2010

Характеристика дизельного двигателя, порядок проведения его теплового расчета: выбор дополнительных данных, определение параметров конца впуска и сжатия, сгорания, расчет рабочего тепла. Построение индикаторной диаграммы, скоростной характеристики.

курсовая работа, добавлен 11.06.2012

Выбор давления наддува и схемы воздухоснабжения дизеля. Процесс наполнения цилиндра. Цикл Миллера. Расчетное среднее индикаторное давление. Эффективные показатели работы двигателя. Определение мощности агрегатов наддува. Кривошипно-шатунный механизм.

курсовая работа, добавлен 06.01.2017

Краткая характеристика двигателя ПС-90А. Схема работы двигателя и конструктивное устройство его узлов: переходника, компрессора, разделительного корпуса, коробки приводов, камеры сгорания, турбины, реактивного сопла. Основные агрегаты маслосистемы.

курсовая работа, добавлен 17.02.2013

Параметры рабочего тела и количество горючей смеси. Процесс впуска, сжатия и сгорания. Индикаторные параметры рабочего тела. Основные параметры и литраж двигателя автомобиля. Расчет поршневого кольца карбюраторного двигателя. Расчет поршневого пальца.

курсовая работа, добавлен 15.03.2012

Описание особенностей прототипа двигателя внутреннего сгорания, его тепловой расчет. Разработка нового двигателя внутреннего сгорания, на основе существующего ГАЗ-416. Построение индикаторной диаграммы по показателям циклов. Модернизация данного проекта.

дипломная работа, добавлен 27.06.2011

Расчет параметров процессов впуска, сжатия, сгорания и расширения. Индикаторные показатели двигателя. Механические потери в двигателе. Сила давления газов. Определение набегающих моментов на коренные и шатунные шейки. Анализ уравновешенности двигателя.

курсовая работа, добавлен 02.07.2014

• 1
• 2
• 3
• 4
• »