VIII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2016

Целью данной научной работы является создание летательного аппарата, способного летать на гиперзвуковых скоростях в режиме крейсерского полета при значительном снижении расхода топлива в сравнении с имеющимися на сегодняшний день самолетами. Данный летательный аппарат может применяться в военной авиации в качестве беспилотника.

Прямоточный воздушно-реактивный двигатель (ПВРД) - единственный двигатель, способный обеспечить полет с гиперзвуковыми скоростями в атмосфере Земли и наиболее экономичный и экологичный полет за пределы атмосферы. Тяга ПВРД создается за счет увеличения количества движения рабочего тела при подводе к рабочему телу тепла - количество движения реактивной струи продуктов сгорания на выходе из двигателя превосходит количество движения потока воздуха на входе. [1]

Сложностью проектирования объясняется то, что достигнутые пока характеристики ЛА с ПВРД существенно ниже возможных теоретически. Сложность разработки ПВРД окупается - на числах Маха больших трех по удельному импульсу и массовым характеристикам ПВРД может обеспечить дальность полета ЛА значительно большую, чем любой из известных двигателей. [1]

Рис. 1. Общий вид ЛА с ПВРД [1]

Характерной особенностью запуска ПВРД является его кратковременность. Время от начала подачи топлива до розжига камеры сгорания двигателя обычно не превышает 0,5 с. Эта кратковременность обусловлена тем, что начальный разгон летательного аппарата до скорости, при которой ПВРД окажется способным развивать потребную для полета тягу, осуществляется с помощью вспомогательной силовой установки, выполненной обычно в виде порохового ускорителя, а минимальная скорость полета, допускающая применение ПВРД, составляет не менее 650 км/ч. Следовательно, при увеличении времени запуска может наступить такой момент, при котором скорость летательного аппарата может оказаться ниже минимальной скорости полета, при которой ПВРД способен создавать потребную тягу . [2]

Достоинствами ПВРД являются:

-малая удельная масса (примерно в 2 раза ниже, чем в ТРД (турбореактивный двигатель));

- простота конструкции;

- экономичность при М>1,5.

Недостаток всего один, но существенный - необходимость разгона до M = 0,5 двигателями другого типа (для обеспечения запуска и приемлемого расхода топлива) [3], однако и он преодолим в том случае, если привычная ВПП будет заменена на альтернативную - электромагнитную подушку.

В таком случае, взлетно-посадочная полоса будет представлять из себя электромагнитную катапульту.

Электромагнитная подушка (Рис. 2) разгоняет самолет сразу до гиперзвуковых скоростей, на которых начинает работать прямоточный двигатель, и его выбрасывает в атмосферу на гиперскорости. Садится ЛА так же на указанную полосу на гиперскорости, пикируя "навстречу" направленного на него магнитного поля полосы, которое гасит скорость и ЛА садится на магнитную подушку.

Рис. 2. Летательный аппарат с прямоточным воздушно-реактивным двигателем на электромагнитной подушке

Таким образом, с помощью прямоточного воздушно-реактивного двигателя применяемого совместно с электромагнитной подушкой можно значительно сокращать затраты на топливо время пути ЛА, достигая гиперскорости.

Библиографический список:

1. Артёмов О.А. Прямоточные воздушно-реактивные двигатели (расчет характеристик): Монография. - М: Компания Спутник+, 2006. - 374

2. Ланкастер О. Е. Реактивные двигатели: Военное изд. -Министерство обороны СССР, Москва, 1962. - 243

3. Wolfgang Birkenstock FLUG-REVUE, май 2000

Код для цитирования: Скопировать