Перспективы применения технологии третьего контура в условиях сверхзвукового полета

Тепловые, электроракетные двигатели и энергоустановки летательных аппаратов


Авторы

Эзрохи Ю. А.*, Дрыгин А. С.**, Кизеев И. С.**, Селиванов О. Д.***, Фокин Д. Б.****

Центральный институт авиационного моторостроения им. П.И. Баранова, ЦИАМ, Авиамоторная ул., 2, Москва, 111116, Россия

*e-mail: yaezrokhi@ciam.ru
**e-mail: 30105@ciam.ru
***e-mail: selivanov@ciam.ru
****e-mail: NikOf@ciam.ru

Аннотация

В материале представлены результаты оценки возможности применения технологии третьего контура для улучшения характеристик двигателя и силовой установки в области больших сверхзвуковых скоростей полета. Рассмотрены различные возможные варианты схем турбореактивных трехконтурных двигателей с форсажной камерой (ТРТДФ), а также затронуты вопросы способов управления третьим контуром.

Выявлен новый критический узел схемы ТРТДФ – трехпоточный смеситель, для одной из возможных конструкций которого рассчитан коэффициент дополнительных потерь полного давления при смешении.

Проведены расчеты турбореактивного двухконтурного двигателя с форсажной камерой (ТРДДФ), принятого в качестве базового, а также его возможной модификации с применением технологии третьего контура. В силу существенного влияния дополнительных потерь при смешении на получаемые характеристики двигателя были выполнены расчеты ТРТДФ со значениями данных потерь 1,0 и 0,93.

Полученные результаты показывают, что применение технологии третьего контура со смешением потоков всех трёх контуров перед форсажной камерой потенциально позволяет увеличить форсажную тягу двигателя на режимах полёта с большими сверхзвуковыми скоростями (М=2,2-2,8) и, соответственно, максимальную высоту (потолок) и скорость полёта самолёта, тем самым заметно расширить диапазон применения базового газотурбинного двигателя.

Ключевые слова

двухконтурный турбореактивный двигатель, технология третьего контура, сверхзвуковой летательный аппарат

Библиографический список

  1. GE Aviation starts ADVENT core testing for the USAF. Airforce technology. URL: http://www.airforce-technology.com/news/newsge-aviation-usafs-advent-core-testing

  2. AEDC tests three-stream adaptive engine for Pratt & Whitney // Aerotech News & Review // Journal of Aerospace and Defense Industry News. URL: http://www.aerotechnews.com/blog/2017/11/08/aedc-tests-three-stream-adaptive-engine-for-pratt-whitney

  3. Gareth Evans. Speed and efficiency: are adaptive jet engines the way forward? Airforce technology. URL: http://www.airforce-technology.com/features/featurespeed-and-efficiency-are-adaptive-jet-engines-the-way-forward-4809082

  4. Pratt & Whitney continues adaptive engine breakthroughs. Aerotech News & Review // Journal of Aerospace and Defense Industry News, 2017, vol. 31, issue 17, pp. 10.

  5. Дрыгин А.С., Кизеев И.С., Эзрохи Ю.А. Анализ возможностей повышения крейсерской топливной экономичности многорежимного двигателя с третьим контуром // Наука и Образование. 2017. № 3. С. 116 – 136. DOI: 10.7463/0317.0000964

  6. Johnson J.E. Adaptive core engine: US Patent WO 2011038188 A1. 2011.

  7. Johnson J.E. Convertible gas turbine engine. European patent specification EP 1942269 B1. 19.08.2015.

  8. Dave Majumdar. Rivals power up for AETD engine programme bid // Flight International. 2013. Vol. 182. № 5380, pp. 18.

  9. Thomson D.E. Versatile affordable advanced turbine engines. Provide game changing capability with superior fuel efficiency // 11th Annual Science & Engineering Technology Conference, DoDTech Expo, Air Force Research Laboratory, 2010, 11 p. URL: htpp://www.dtic.mil/ndia/2010/SET/Thomson.pdf

  10. Guy Norris, Jen DiMascio, Graham Warwick. Low-fuel-burn engine plan raises red flag for Pratt on F-35 as bids come in // Aviation Week, 2012, vol. 174, no. 19, pp. 24 – 27.

  11. Guy Norris AFRL evaluations lead way toward follow-on three-stream engine development initiative // Aviation week, 2016, vol. 178, no. 25, pp. 34.

  12. Guy Norris Adaptive engine tests pave way for sixth-generation fighters and possible F-35 retrofit // Aviation Week, 2015, vol. 177, no. 2, pp. 26 – 30.

  13. Кикоть Н.В., Кретинин Г.В., Лещенко И.А., Федечкин К.С. Исследование топливной экономичности силовой установки многорежимного самолета с трехконтурным двигателем // Труды XLII академических чтений по космонавтике, посвященных памяти академика С.П. Королева и других выдающихся отечественных ученых-пионеров освоения космического пространства (Москва, 23-26 января 2018) – М.: МГТУ им. Н.Е. Баумана, 2018. С. 293.

  14. Лещенко И.А., Шмотин Ю.Н., Федечкин К.С., Кикоть Н.В. Исследование эффективности независимо управляемого 3-го контура в силовой установке многоцелевого самолета // Всероссийская научно-техническая конференция «Авиадвигатели XXI века»). Тезисы докладов. (Москва, 24-27 ноября 2015). Москва, ЦИАМ, 2015. С. 77 – 79.

  15. Эзрохи Ю.А., Дрыгин А.С., Кизеев И.С. Способ работы трехконтурного турбореактивного двигателя. Патент № RU 2637153 от 30.11.2017. – М.: Федеральная служба по интеллектуальной собственности. 2017. Бюлл. № 34. – 14 с.

  16. Нечаев Ю.Н., Федоров Р.М., Котовский В.Н., Полев А.С. Теория авиационных двигателей. – М.: Изд. ВВИА им. проф. Н.Е. Жуковского, 2006. Часть 2. – 448 с.

  17. Гуревич О.С., Гольберг Ф.Д., Зуев С.А., Бусурин В.И. Управление органами механизации компрессора газотурбинного двигателя с использованием его математической модели // Труды МАИ. 2017. № 93. URL: http://trudymai.ru/published.php?ID=80286

  18. Федорченко Ю.П., Шорстов В.А., Макаров В.Е. Программный комплекс Cobra NG v1.0 («ПК Cobra NG v1.0»). Авторское свидетельство программы для ЭВМ № 2011615671 от 20.12.2011. – М.: Федеральная служба по интеллектуальной собственности, патентам и товарным знакам. Бюлл. № 4, Ч. 1, 2011. С. 124.

  19. Spalart P.R., Allmaras S.R. A one equation turbulence model for aerodynamic flows // AIAA Paper, 1992, no. 92-0439.

  20. Сорокин В.А., Копылов А.В., Тихомиров М.А., Стирин Е.А., Логинов А.Н., Федоров Д. Ю., Валуй П.В. Построение системы теплозащиты из углеродных композиционных материалов с покрытиями для теплонапряженных конструкций двигателей летательных аппаратов // Труды МАИ. 2015. № 84. URL: http://trudymai.ru/published.php?ID=63029

  21. Peter W. Merlin Design and Development of the Blackbird: Challenges and Lessons Learned // 47th AIAA Aerospace Sciences Meeting Including The New Horizons Forum and Aerospace Exposition, 5 – 8 January 2009, Orlando, Florida. pp. 38.

  22. Peter Law SR-71 propulsion system P&W J58 Engine (JT11D-20), 2013, URL: http://citeseerx.ist.psu.edu/viewdoc/download?doi=10.1.1.694.7883&rep=rep1&type=pdf

  23. Литвинов Ю.А., Боровик В.О. Характеристики и эксплуатационные свойства авиационных турбореактивных двигателей. – М.: Машиностроение, 1979. – 288 с.

  24. Эзрохи Ю.А., Каленский С.М., Кизеев И.С. Оценка массовых показателей турбореактивного двухконтурного двигателя с форсажной камерой на начальной стадии его проектирования // Вестник Московского авиационного института. 2017. Т.24. № 1. С. 26 – 37.

  25. Югов О.К., Селиванов О.Д. Основы интеграции самолета и двигателя. – М.: Машиностроение, 1989. – 304 с.

  26. Фокин Д.Б., Исянов А.М. Исследования по формированию оптимального облика силовой установки перспективного ударного беспилотного летательного аппарата // Вестник Московского авиационного института. 2014. Т.21. № 4. С. 132-143.


Скачать статью

mai.ru — информационный портал Московского авиационного института

© МАИ, 2000—2024

 Вход