Разработка экспериментальной установки для исследования пластических деформаций и усталостной прочности диафрагм разделителей

Актуальные проблемы авиации и космонавтики. Технические науки

лив с низким V расход имеет малую чувствительность к изменению площади критического сечения, и высокую к изменению давления.

Регулирование тяги вводом в КС химически активной дополнительной массы позволяет получить отношение тяг равное 20. Данный способ позволяет реализовать охлаждение сопла, повысить удельную тягу. Другой способ ввод вторичной инертной массы в КС позволяет регулировать тягу малом диапазоне отношений тяг

Способ изменения поверхности горения позволяет регулировать изменение тяги в более широком диапазоне (диапазон устойчивого регулирования 3...6), чем регулирование с изменяющейся площадью критического сечения. Возможно достижение более широкого диапазона 1,5...8,0 с использованием методов подвижных нитей, поджатием катализатора к горящей поверхности, тепловых и силовых ножей, порционной подачи секций твердого топлива в КС. Наиболее перспективным методом является гидравлический метод, когда в заряде твердого топлива происходит высвобождение каналов заполненных жидкостью. К минусам этих методов стоит отнести конструктивную сложность.

При непосредственном воздействии на скорость горения электрическим способом регулирования тяги позволяет при мгновенном изменении электрического тока менять тягу двигателя. Этот способ мало применим по причине необходимости иметь на борту ЛА массивного источника электроэнергии.

Обнуление тяги посредством воздействия на зону горения акустической энергии, магнитного поля, ла-

зерного излучения исследованы слабо и полученные значения регулирования тяги весьма малы и составляют 1,5... 1,8. Кроме того при регулировании магнитным полем, источники питания электромагнитных катушек составляют более 10 % от массы заряда твердого топлива.

Судя по вышеизложенному материалу можно смело утверждать, что способы регулирования тяги ЖРД позволяют регулировать ее в более широком диапазоне и более просты в исполнении, меньше подвержены влиянию температурного фактора и не ограниченны в воздействии на тягу в процессе работы двигателя.

Библиографические ссылки

1. Кольга В. В. Проектирование ракет с ракетным двигателем на твердом топливе : учеб. пособие. Сиб. гос. аэрокосмич. ун-т. Красноярск, 2004. С. 84-96.

2. Алемасов В. Е., Дрегалин А. Ф., Тишин А. П. Теория ракетных двигателей : учебник для студентов высших технических учебных заведений / под ред. В. П. Глушко. М. : Машиностроение, 1989. С. 379-384.

3. Конструкция и проектирование жидкостных ракетных двигателей : учебник для студентов вузов / Г. Г. Гахун, В. И. Баулин, В. А. Володин и др. /под общей ред. Г. Г. Гахуна. М. : Машиностроение, 1989. 424 с. : ил.

© Ахметшин К. Ш., Кирюхин С. Ю., Рябинин А. С., 2013

УДК 621.45.04.4

Я. Ю. Бакулин Научный руководитель - М. В. Кубриков Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Красноярск

РАЗРАБОТКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ УСТАНОВКИ ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ПЛАСТИЧЕСКИХ ДЕФОРМАЦИЙ И УСТАЛОСТНОЙ ПРОЧНОСТИ ДИАФРАГМ РАЗДЕЛИТЕЛЕЙ

Предложен вариант экспериментальной установки для исследования малоцикловой усталости материала АД-1, из которого возможно изготовления сферических диафрагм-разделителей топливных баков.

В вытеснительной системе подачи монотопливной ДУ используется сферический топливный бак с металлическим выворачивающимся разделителем. Диафрагма имеет поверхность полусферы, отбортованной по периферии торовой поверхностью.

В производстве разделителей применяется сплав АД-1. Его применение обусловлено его механическими характеристиками. Он обладает требуемой герметичностью и пластичностью. Но постоянная деформация материала приводит к появлению усталостной прочности, поэтому дальнейшее исследование необходимо проводятся именно в этой области.

Основная проблема состоит в том, что в результате процесса выворачивания после прохождения зоны перекатывания в материале действуют остаточные

упругие напряжения, и при выворачивании бака возможна потеря устойчивости.

Изучив [1] и [2] было решено изготовить испытательную установку.

Для определения усталостной прочности материала предлагается использовать его модель в виде гладких образцов с рабочей частью круглого сечения: трубчатые цилиндрические, сплошные цилиндрические, трубчатые корсетные, сплошные.

Для экспериментального исследования усталостной прочности предлагается разработать специальную установку. Установка будет представлять собой раму, на которой будет крепиться электродвигатель, который по средству ременной передачи будет передавать крутящий момент на шкив, закрепленный на валу, в

Секция ««ДВИГАТЕЛЬНЫЕ УСТАНОВКИ И СИСТЕМЫ ТЕРМОРЕГУЛИРОВАНИЯЛА И КА»

свою очередь на валу будут закреплены патроны от дрели или подобное удерживающее устройство, в которые вставляется испытуемый образец. Принцип действия прост: шкив под действием приложенного внешнего крутящего момента электродвигателя совершает вращательное движение, которое передается зажиму образца, на который в свою очередь подвешены грузики. Образец жестко защемлен патронами с одной и с другой стороны. Испытания ведутся до разрушения образца, количество циклов считываются датчиками.

Результатом данной работы будет являться разработанная и изготовленная установка для проведения испытаний на малоцикловую усталость. Проведение испытаний на данной установке позволит создать бо-

лее полную картину о возможности применения материала АД-1 для изготовления диафрагм-разделителей.

Библиографические ссылки

1. ГОСТ 25.505-85. Методы механических испытаний металлов. Meтoд иcпытaний ш малoциклoвую уcтaлocть пpи мexaничecкoм нaгpужeнии. М. : Изд-во стандартов, 1994.

2. ГОСТ 25.504-82. Расчеты и испытания на прочность. Методы расчета характеристик сопротивления усталости. М. : Изд-во стандартов, 1994.

© Бакулин Я. Ю., 2013

УДК 621.4

М. В. Белобровина Научный руководитель - Н. С. Сенюшкин Уфимский государственный авиационный технический университет, Уфа

ОСОБЕННОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ ПРЯМОТОЧНЫХ ВРД

Рассматриваются проблемы применения ПВРД, анализируются их достоинства и недостатки, обсуждаются перспективы их развития и применения. Формулируются возможное направление исследований.

ПВРД - реактивный двигатель, в котором для сжигания горючего используется кислород, содержащийся в атмосферном воздухе; относится к классу двигателей прямой реакции, в которых тяга создается за счёт реактивной струи, истекающей из сопла.

Запатентованный ещё в 1913 г французом Рене Лореном, прямоточный воздушно-реактивный двигатель (ПВРД) привлекал конструкторов простотой своего устройства, но главное - способностью работать на сверхзвуковых скоростях и в самых высоких, наиболее разреженных слоях атмосферы, то есть в условиях, в которых ВРД других типов неработоспособны или малоэффективны. Этот простейший тип ВРД состоит всего из трех элементов: диффузора, камеры сгорания и реактивного сопла.

В диффузоре на сверхзвуковых скоростях полета осуществляется торможение потока, в результате чего происходит интенсивное повышение давления воздуха с малыми потерями.

Рост давления и температуры вследствие динамического напора позволяет осуществить эффективный термодинамический цикл только за счет скоростного напора. Например, уже при скоростях соответствующих числу маха 3,5, без учета потерь, степень повышения давления торможения достигает значительных величин, превосходящие показатели осевого компрессора.

В камере сгорания в результате сжигания топли-вовоздушной смеси образуются продукты сгорания высокой температуры. Так как в газовоздушном тракте ПВРД отсутствуют подвижные элементы, то температура газов на выходе из камеры сгорания может быть повышена до ее предельного значения.

Затем, расширяясь в сопле, рабочее тело ускоряется и истекает со скоростью большей, чем скорость

набегающего потока, что и создаёт реактивную тягу.

До настоящего времени все серийные ПВРД были рассчитаны на дозвуковые скорости в камере сгорания. В последние годы была выдвинута идея создания гиперзвуковых ПВРД с горением топлива в сверхзвуковом потоке, с так называемыми сверхзвуковыми камерами сгорания. И как дальнейшее развитие этой идеи - ПВРД вообще без камер сгорания, с горением топлива во внешнем потоке, с наружным горением.

К настоящему времени ТРД отодвинули прямоточные двигатели далеко в область сверхзвуковых скоростей [1; 2].

Недостатком ПВРД является то, что он может работать только после достижения определенной минимальной скорости полета, которой можно достичь только с использованием другого двигателя или ускорителя, Неэффективность ПВРД на малых скоростях полёта делает его практически неприменимым на пилотируемых ЛА; но для беспилотных, в том числе боевых ЛА (в частности, крылатых ракет), одноразового применения, летающих в диапазоне скоростей 2...5 М, благодаря своей простоте, дешевизне и надёжности, он предпочтителен. Также ПВРД используются на летающих мишенях.

Длительное время принципиальным препятствием для роста скоростей, на которых ПВРД могут создавать силу тяги, большую собственного лобового сопротивления, был располагаемый температурный перепад.

По мере роста скоростей полета возрастает степень сжатия воздуха во входном устройстве ПВРД и растет температура воздуха, поступающего в камеру сгорания, в результате чего уменьшается разница между температурой воздуха, поступающего в камеру