ИССЛЕДОВАНИЕ СПОСОБА СНИЖЕНИЯ ЭНЕРГОЗАТРАТ И ТЕПЛОВЫХ НАГРУЗОК ПРИ ВЫСОКОСКОРОСТНОМ ДВИЖЕНИИ
https://doi.org/10.15518/isjaee.2015.20.007
Аннотация
Рассмотрен способ снижения потерь на лобовое сопротивление при полёте высокоскоростного летательного аппарата за счёт инжекции газа в новых изобарических режимах, что может также снизить нагрев поверхности аппарата. Проведён цикл аналитических исследований и математического моделирования. Впервые разработана и испытана в аэродинамической трубе система обеспечения изобарического режима инжекции. Результаты указывают на реализуемость и эффективность изобарических режимов активного воздействия на поток. Приводится пример расчёта по разработанным комплексным моделям, в котором сравниваются аппараты с системой снижения лобового сопротивления и с твердотопливным двигателем; использование изобарических режимов позволило уменьшить стартовую массу аппарата примерно вдвое.
Об авторах
Е. С. Чувашева
Московский авиационный технологический институт (МАТИ) –
Российский государственный технологический университет им. К.Э. Циолковского
Россия
Россия
старший преподаватель «МАТИ»-РГТУ им. Циолковского на кафедре «Проектирование вычислительных комплексов»
М. В. Кутырев
Московский авиационный технологический институт (МАТИ) –
Российский государственный технологический университет им. К.Э. Циолковского
Россия
начальник бюро «Магнитно-импульсной обработки металлов» ФГУП «ГКНПЦ им. М.В. Хруничева»
Россия
начальник бюро «Магнитно-импульсной обработки металлов» ФГУП «ГКНПЦ им. М.В. Хруничева»
Е. С. Браун
Московский авиационный технологический институт (МАТИ) –
Российский государственный технологический университет им. К.Э. Циолковского
Россия
Россия
аспирантка МАТИ-РГТУ им. К.Э. Циолковского, кафедра «Проектирование вычислительных комплексов»; инженер Научно-производственного центра «Специальное машиностроение» (НПЦ «СМ») Московского государственного технического университета им. Н.Э. Баумана (МГТУ им. Н.Э. Баумана).
Список литературы
1. Александров А.Ф., Тимофеев И.Б., Чувашев С.Н. Безударное сверхзвуковое движение в атмосфере: принципиальная возможность и практическая реализация. М.: Изд. МГУ, 1996 (препринт физического факультета n 4/1996).
2. Александров А.Ф., Арделян Н.В., Тимофеев И.Б., Чувашев С.Н. О возможности существенного снижения энергозатрат на сверх- и гиперзвуковое движение при нагреве воздуха и/или вдуве плазмы // XXVI Звенигородская конференция по физике плазмы и управляемого термоядерного синтеза, 1999. С. 252.
3. Александров А.Ф., Тимофеев И.Б., Чувашев С.Н. Безударное сверхзвуковое движение в атмосфере: принципиальная возможность и практическая реализация // Прикладная физика.1996. № 3. C. 112−117.
4. Александров А.Ф., Тимофеев И.Б., Чувашев С.Н. О концепции обеспечения безударного сверхзвукового движения в атмосфере // 4 межгосударственный симпозиум по радиационной плазмодинамике: тезисы докладов. М.: МГТУ, 1997. C. 12−13
5. Патент RU 2107010 c1 b64c 21/02, 23/00, 30/00 Способ обеспечения безударного сверхзвукового движения летательного аппарата в атмосфере и летательный аппарат / Александров А.Ф., Чувашев С.Н., Тимофеев И.Б. // Приоритет от 22.07.96. Изобретения. 10.03.1998. 7 с.
6. Chuvashev S., Ershov A., Liagushin B., Timofeev B., Timofeev I. Ambient air modification for drag reduction. Similarity analysis results for modeling of weakly ionized plasma aerodynamics // Weakly ionized gases workshop: proc. Colorado: USAF academy, 1997. P. M3−M17.
7. Chuvashev S., Ardelyan N., Chae J., Kosmachevskii K., Timofeev I. Class of energy saving regimes of supersonic propagation with plasma formation before streamlined bodies // 9-th int. Space planes and hypersonic systems and technologies conference. 3-rd weakly ionized gases symposium. Aiaa-99-4968. Norfolk, Virginia, USA. 1999. P. 2.85−2.96
8. Чувашев С.Н, Любченко Ф.Н., Костенко О.Ф. Концепция космического аппарата с лучевой плазмообразующей системой для полетов по сверхнизким орбитам // 4 межгосударственный симпозиум по радиационной плазмодинамике: М.: МГТУ, 1997. С. 206−207.
9. Арделян Н.В., Чувашев С.Н. Математическое моделирование безударных режимов сверхзвукового обтекания при профилированном нагреве газа // XXVI Звенигородская конференция по физике плазмы и управляемого термоядерного синтеза, 1999. С. 261.
10. Арделян Н.В., Чувашев С.Н. Вычислительные эксперименты по устранению сильных ударных волн и многократному снижению лобового сопротивления при сверхзвуковом движении тел в газах // 7 Всероссийская Школа-семинар «Современные проблемы математического моделирования». Ростов-на-дону. РГУ. Труды. 1997. С. 11−14.
11. Арделян Н.В., Космачевский К.В., Чувашев С.Н. Математическое моделирование энергетически эффективных режимов сверхзвукового движения летательного аппарата с вдувом плазмы (газа) из иглы на носу // XXVI Звенигородская конференция по физике плазмы и управляемого термоядерного синтеза: 1999. С. 264.
12. Ершов А.П., Розанов В.В., Сысоев Н.Н., Тимофеев И.Б., Чувашев С.Н., Шибков В.М. Наблюдение безударного сверхзвукового движения плазмы капиллярного разряда в атмосфере // 4 межгосударственный симпозиум по радиационной плазмодинамике. М.: МГТУ, 1997. С. 122−123
13. Ершов А.П., Тимофеев И.Б., Чувашев С.Н., Шибков В.М. Экспериментальная реализация формирования горячего канала и сверхзвукового движения плазменного тела в атмосфере без возбуждения ударных волн // 4 межгосударственный симпозиум по радиационной плазмодинамике. М.: МГТУ, 1997. С. 124−125.
14. Чувашев С.Н., Чувашева Е.С. Альтернативная энергетика гиперзвукового движения при активном воздействии на поток // Международный научный журнал «Альтернативная энергетика и экология» (ISJAEE). 2014. № 18. C. 95−110.
15. Bar-Meir G. Fundamentals of compressible fluid mechanics. Chicago, IL. 2013. 465 pp. http://www.potto.org/gd/gasdynamics.pdf
16. Кутателадзе С.С. Теплопередача и гидродинамическое сопротивление. М.: Энергоатомиздат, 1990. 367 с.
17. Чувашева Е. С., Чувашев С. Н., Зорина И. Г. Комплексная математическая модель для концептуального проектирования высокоскоростных летательных аппаратов // Информационные технологии. 2012. № 11 (195). С. 10−14.
18. Чувашева Е.С., Чувашев С.Н. Выбор рациональных характеристик высокоскоростных летательных аппаратов разных масштабов на основе комплексной математической модели // Информационные технологии. 2013. № 8. C. 12–16.
Рецензия
Для цитирования:
Чувашева Е.С., Кутырев М.В., Браун Е.С. ИССЛЕДОВАНИЕ СПОСОБА СНИЖЕНИЯ ЭНЕРГОЗАТРАТ И ТЕПЛОВЫХ НАГРУЗОК ПРИ ВЫСОКОСКОРОСТНОМ ДВИЖЕНИИ. Альтернативная энергетика и экология (ISJAEE). 2015;(20):74-91. https://doi.org/10.15518/isjaee.2015.20.007
For citation:
Chuvasheva E.S., Kutyrev M.V., Braun E.S. RESEARCH ON REDUCTION OF FUEL CONSUMPTION AND AERODYNAMIC HEATING LOAD AT HIGH SPEED. Alternative Energy and Ecology (ISJAEE). 2015;(20):74-91. (In Russ.) https://doi.org/10.15518/isjaee.2015.20.007
Просмотров:
745
Послать статью по эл. почте 