Прямоточный воздушнореактивный двигатель (ПВРД), Сверхзвуковой ПВРД, Гиперзвуковой ГПВРД, Пульсирующий воздушнореактивный

Сентябрь 14, 2022

Главная
Физика
Прямоточный воздушнореактивный двигатель (ПВРД), Сверхзвуковой ПВРД, Гиперзвуковой ГПВРД, Пульсирующий воздушнореактивный

Содержание

2. Прямоточный воздушно- реактивный двигатель (ПВРД) Дозвуковой ПВРД Сверхзвуковой ПВРД Гиперзвуковой ПВРД
3. История ПВРД Первый прямоточный воздушно-реактивный двигатель (ПВРД) запатентован в 1913 г, привлекал конструкторов простотой своего устройства,
4. Leduc 010 первыый аппарат, летавший с ПВРД (Музей в Ле Бурже). Первый полёт — 19 ноября
5. Крылатая ракетаКрылатая ракета «Буря» В СССР с 1954 по 1960гг разрабатывалась крылатая ракетаВ СССР с 1954
6. Дозвуковые ПВРД Дозвуковые ПВРД предназначены для полётов на скоростях с числом Маха от 0,5 до 1.
7. Сверхзвуковые ПВРД (СПВРД) СПВРД предназначены для полётов в диапазоне 1 Торможение сверхзвукового газового потока происходит всегда
8. Процесс торможения сверхзвукового потока во входном устройстве конического течения, внешнего сжатия с 3-мя скачками уплотнения.
9. Потери давления удаётся минимизировать за счёт организации сжатия не в одном, а в нескольких (обычно, не
10. При установкее двигателя на нижней (боковой) стенке фюзеляжа, или под крылом летательного аппарата, то есть в
11. SR-71 Локхид SR-71 — стратегический сверхзвуковой — стратегический сверхзвуковой разведчик ВВС США. Неофициально был назван «Blackbird».
12. Гиперзвуковой ПВРД M>5 Сверхзвуковой беспилотный самолет X-43A. Длина - 3,7 м Вес 1300 кг, Скорость М=7
13. X-51A Waverider X-51A — разрабатываемая в США гиперзвуковая — разрабатываемая в США гиперзвуковая крылатая ракета —
14. Иллюстрация газодинамических процессов в плоском ГПВРД Сжатие воздуха происходит в двух скачках уплотнения: внешнем, образованным у
15. Достоинства и недостатки Достоинства способностью работать на гиперзвуковых скоростях в самых высоких, наиболее разреженных слоях атмосферы
16. Область применения ПВРД ПВРД неработоспособен при низких скоростях полёта, тем более — при нулевой скорости. Для
17. ЗУРЗУР Bristol Bloodhound (Великобритания) ЗУРЗУР Bomarc (США) Корабельная ЗУРКорабельная ЗУР RIM-8 Talos (США) Ракета воздух-воздух «Метеор»
18. Противокорабельная крылатая ракета БраМос. (Индия) Противокорабельная крылатая ракета «Москит» (Россия) Противокорабельная крылатая ракета «Яхонт» (Россия). Пусковая
19. SR-71
20. Пульсирующий воздушно-реактивный (ПуВРД). Пульсирующий воздушно-реактивный двигатель (ПуВРД) был изобретён в XIX веке шведским изобретателем Мартином Вибергом
21. Авиамодель с ПуВРД
22. Принцип действия и устройство ПуВРД Пульсирующий воздушно-реактивный двигатель (ПуВРД, англоязычный термин Pulse jet), как следует из
23. Принцип действия и устройство ПуВРД 1. Воздушный клапан открыт, воздух поступает в камеру сгорания, форсунка впрыскивает
28. Скачать презентацию

Слайд 2

Прямоточный воздушно- реактивный двигатель (ПВРД)
Дозвуковой ПВРД
Сверхзвуковой ПВРД
Гиперзвуковой ПВРД

Слайд 3

История ПВРД
Первый прямоточный воздушно-реактивный двигатель (ПВРД) запатентован в 1913 г,

привлекал конструкторов простотой своего устройства, но главное — своей потенциальной способностью работать на гиперзвуковых скоростях и в самых высоких, наиболее разреженных слоях атмосферы, то есть в условиях, в которых ВРД других типов неработоспособны или малоэффективны.

Слайд 4

Leduc 010 первыый аппарат, летавший с ПВРД (Музей в Ле Бурже).

Первый полёт — 19 ноября 1946

Слайд 5

Крылатая ракетаКрылатая ракета «Буря»
В СССР с 1954 по 1960гг разрабатывалась

крылатая ракетаВ СССР с 1954 по 1960гг разрабатывалась крылатая ракета «Буря»В СССР с 1954 по 1960гг разрабатывалась крылатая ракета «Буря», предназначавшаяся для доставки ядерных зарядов на межконтинентальные расстояния, и использовавшая в качестве маршевого двигателяВ СССР с 1954 по 1960гг разрабатывалась крылатая ракета «Буря», предназначавшаяся для доставки ядерных зарядов на межконтинентальные расстояния, и использовавшая в качестве маршевого двигателя ПВРД, разработанный группой М. М. Бондарюка, и имевший уникальные для своего времени характеристики: эффективная работа на скорости свыше 3М, и на высоте 17 км.

Слайд 6

Дозвуковые ПВРД
Дозвуковые ПВРД предназначены для полётов на скоростях с числом

Маха от 0,5 до 1.
Торможение и сжатие воздуха в этих двигателях происходит в расширяющемся канале входного устройства – диффузоре. Эти двигатели характеризуются крайне низкой эффективностью.
При полёте на скорости М=0,5 степень повышения давления в них равна 1,186, вследствие чего их идеальный термический КПД (в соответствии с формулой (3)) составляет всего 4,76%, а с учётом потерь в реальном двигателе эта величина становится почти равной 0.
Это означает, что на скоростях полёта при M<0,5 ПВРД неработоспособен.
Но и на предельной для дозвукового диапазона скорости, при М=1 степень повышения давления составляет 1,89, а идеальный термический КПД – 16,7%, что в 1,5 раза меньше чем у реальных поршневых ДВС, и вдвое меньше, чем у газотурбинных двигателей. К тому же, и поршневые, и газотурбинные двигатели эффективны при работе на месте. По этим причинам дозвуковые прямоточные двигатели оказались неконкурентоспособными в сравнении с авиадвигателями других типов и в настоящее время серийно не выпускаются.

Слайд 7

Сверхзвуковые ПВРД (СПВРД)
СПВРД предназначены для полётов в диапазоне 1 < M

< 5.
Торможение сверхзвукового газового потока происходит всегда разрывно (скачкообразно) – с образованием ударной волны, (скачком уплотнения)
Чем интенсивнее скачок уплотнения, т.е. чем больше изменение скорости потока на его фронте, – тем больше потери давления, которые могут превышать 50%.

Слайд 8

Процесс торможения сверхзвукового потока во входном устройстве конического течения, внешнего сжатия

с 3-мя скачками уплотнения.

Слайд 9

Потери давления удаётся минимизировать за счёт организации сжатия не в одном,

а в нескольких (обычно, не более 4-х) последовательных скачках уплотнения меньшей интенсивности, после каждого из которых (кроме последнего), скорость потока снижается, оставаясь сверхзвуковой.
В последнем скачке (всегда прямом – нормальном к вектору скорости воздушного потока) скорость становится дозвуковой и дальнейшее торможение и сжатие воздуха происходит непрерывно в расширяющемся канале диффузора.
В случае, если входное устройство двигателя находится в зоне невозмущённого потока, например, в носовом окончании летательного аппарата, или на консоли на достаточном удалении от фюзеляжа, оно исполняется осесимметричным и снабжается центральным телом – длинным острым "конусом", выступающим из обечайки, назначение которого состоит в создании во встречном потоке системы косых скачков уплотнения, обеспечивающих торможение и сжатие воздуха ещё до поступления его в канал входного устройства – т.н. внешнее сжатие.
Коническое центральное тело может быть регулируемым

Слайд 10

При установкее двигателя на нижней (боковой) стенке фюзеляжа, или под крылом

летательного аппарата, то есть в зоне аэродинамического влияния его элементов, обычно применяются плоские входные устройства двухмерного течения, имеющие прямоугольное поперечное сечение, без центрального тела.
Система скачков уплотнения в них обеспечивается благодаря внутренней форме канала. Они называются также устройствами внутреннего или смешанного сжатия, так как внешнее сжатие частично имеет место и в этом случае – в скачках уплотнения, образованных у носового окончания и/или у передней кромки крыла летательного аппарата.
Регулируемые входные устройства прямоугольного сечения имеют меняющие свое положение клинья внутри канала.
На скорости М=3 для идеального ПВРД степень повышения давления по формуле (2) составляет 36,7, что сравнимо с показателями самых высоконапорных компрессоров турбореактивных двигателей, а термический КПД - 64,3%.

Слайд 11

SR-71
Локхид SR-71 — стратегический сверхзвуковой — стратегический сверхзвуковой разведчик ВВС США. Неофициально был назван «Blackbird». Особенностями данного

самолёта являются высокая скорость и высота полёта, благодаря которым основным манёвром уклонения от ракет было ускорение и набор высоты.
Максимально допустимая скорость: 3,2 М
Практический потолок: 25910 м

Слайд 12

Гиперзвуковой ПВРД M>5
Сверхзвуковой беспилотный самолет X-43A.
Длина - 3,7 м Вес 1300 кг,

Скорость М=7 ( 8 тысяч км/ч)
Топливо – водород, Н=12 км, t=10 сек
Разгон X-43A осущетсвлялся с помощью ракеты «Пегас», которая была выпущена из-под крыла стратегического бомбардировщика B-52.

Слайд 13

X-51A Waverider
X-51A — разрабатываемая в США гиперзвуковая — разрабатываемая в США гиперзвуковая крылатая ракета — разрабатываемая в

США гиперзвуковая крылатая ракета. Разработка идёт в рамках концепции «быстрого глобального удара», основная цель — сократить подлётное время высокоточных крылатых ракет.
Согласно проекту, X-51A должна развивать максимальную скорость около 6-7 М[1] (6,5-7,5 тыс. км/ч). В ходе первого самостоятельного полета аппарат должен развить скорость в 4,5 маха.
1 мая1 мая 2013 года США провели успешные испытания ракеты над Тихим океаном.[7][7][8] Она была запущена с борта самолета B-52 вылетевшего с авиабазы «Эдвардс» и достигла высоты 18200 метров, где развила скорость в 5,1 М

Слайд 14

Иллюстрация газодинамических процессов в плоском ГПВРД
Сжатие воздуха происходит в двух скачках

уплотнения: внешнем, образованным у носового окончания аппарата, и внутреннем – у передней кромки нижней стенки двигателя. Оба скачка – косые и скорость потока остаётся сверхзвуковой.

Слайд 15

Достоинства и недостатки
Достоинства
способностью работать на гиперзвуковых скоростях
в самых высоких,

наиболее разреженных слоях атмосферы
Недостатки
нулевая тяга на месте
низкая эффективность на малых скоростях полёта

Слайд 16

Область применения ПВРД
ПВРД неработоспособен при низких скоростях полёта, тем более

— при нулевой скорости. Для достижения начальной скорости, при которой он становится эффективным, аппарат с этим двигателем нуждается во вспомогательном приводе, который может быть обеспечен, например, твёрдотопливным ракетным ускорителем, или самолётом-носителем, с которого запускается аппарат с ПВРД.
Неэффективность ПВРД на малых скоростях полёта делает его практически неприемлемым для использования на пилотируемых самолётах, но для беспилотных, боевых, крылатых ракет одноразового применения, летающих в диапазоне скоростей 2 < M <5, благодаря своей простоте, дешевизне и надёжности, он предпочтителен.
Также ПВРД используются в летающих мишенях. Основным конкурентом ПВРД в этой нише является ракетный двигатель.
Верхний предел скорости гиперзвукового ПВРД (ГПВРД) без использования дополнительного окислителя (ГПВРД) без использования дополнительного окислителя оценивается вМ (ГПВРД) без использования дополнительного окислителя оценивается вМ=12—24. Исследования в рамках проекта «X-30» фирмы Роквелл в 80-х годах XX-го века установили верхнее значение скорости для работы ГПВРД, соответствующим М, соответствующим М=17 в связи с обеспечением условий для сгорания в двигателе. Для сравнения, самый быстрый пилотируемый самолёт со сверхзвуковыми комбинированными турбопрямоточными воздушно-реактивными двигателями «SR-71»» (англ. Black Bird, «Чёрный дрозд») компании Локхид») компании Локхид достигает скорости не выше М=3,4 из-за торможения воздушного потока в двигателе до дозвуковой скорости.

Слайд 17

ЗУРЗУР Bristol Bloodhound (Великобритания)
ЗУРЗУР Bomarc (США)
Корабельная ЗУРКорабельная ЗУР RIM-8

Talos (США)

Ракета воздух-воздух
«Метеор» (Евросоюз

Слайд 18

Противокорабельная крылатая ракета БраМос. (Индия)
Противокорабельная крылатая ракета «Москит» (Россия)
Противокорабельная

крылатая ракета «Яхонт» (Россия).

Пусковая установка ЗРКПусковая установка ЗРК «Круг»Пусковая установка ЗРК «Круг», снаряженная 2-мя ЗУР 3М8 (Россия)

Слайд 19

SR-71

Слайд 20

Пульсирующий воздушно-реактивный (ПуВРД).
Пульсирующий воздушно-реактивный двигатель (ПуВРД) был изобретён в XIX

веке шведским изобретателем Мартином Вибергом
Наиболее известным летательным аппаратом (и единственным серийным) c ПуВРД Argus As-014 производства фирмы Argus-Werken, явился немецкий самолёт-снарядНаиболее известным летательным аппаратом (и единственным серийным) c ПуВРД Argus As-014 производства фирмы Argus-Werken, явился немецкий самолёт-снаряд Фау-1
Главный конструктор Фау-1 Роберт Люссер выбрал для него ПуВРД не ради эффективности (поршневые авиационные двигатели той эпохи обладали лучшими характеристиками), а, главным образом, из-за простоты конструкции и, как следствие, малых трудозатрат на изготовление, что было оправдано при массовом производстве одноразовых снарядов, серийно выпущенных за неполный год (с июня 1944 по март 1945) в количестве свыше 10 000 единиц.

Слайд 21

Авиамодель с ПуВРД

Слайд 22

Принцип действия и устройство ПуВРД
Пульсирующий воздушно-реактивный двигатель (ПуВРД, англоязычный термин Pulse

jet), как следует из его названия, работает в режиме пульсации, его тяга развивается не непрерывно, как у ПВРД или ТРД, а в виде серии импульсов, следующих друг за другом с частотой от десятков герц, для крупных двигатателей, до 250 Гц — для малых двигателей, предназначенных для авиамоделей.

Слайд 23

Принцип действия и устройство ПуВРД
1. Воздушный клапан открыт, воздух поступает в

камеру сгорания, форсунка впрыскивает горючее, и в камере образуется топливная смесь.
2. Топливная смесь воспламеняется и сгорает, давление в камере сгорания резко возрастает и закрывает воздушный клапан и обратный клапан2. Топливная смесь воспламеняется и сгорает, давление в камере сгорания резко возрастает и закрывает воздушный клапан и обратный клапан в топливном тракте. Продукты сгорания, расширяясь, истекают из сопла, создавая реактивную тягу.
3. Давление в камере уравнивается с атмосферным, под напором воздуха в диффузоре воздушный клапан открывается и воздух начинает поступать в камеру, топливный клапан тоже открывается, двигатель переходит к фазе 1.

Слайд 24

Слайд 25

Слайд 26

Прямоточный воздушнореактивный двигатель (ПВРД), Сверхзвуковой ПВРД, Гиперзвуковой ГПВРД, Пульсирующий воздушнореактивный

Содержание

Прямоточный воздушно- реактивный двигатель (ПВРД) Дозвуковой ПВРДСверхзвуковой ПВРДГиперзвуковой ПВРД

История ПВРД Первый прямоточный воздушно-реактивный двигатель (ПВРД) запатентован в 1913 г,

Leduc 010 первыый аппарат, летавший с ПВРД (Музей в Ле Бурже).

Крылатая ракетаКрылатая ракета «Буря» В СССР с 1954 по 1960гг разрабатывалась

Дозвуковые ПВРД Дозвуковые ПВРД предназначены для полётов на скоростях с числом

Сверхзвуковые ПВРД (СПВРД)СПВРД предназначены для полётов в диапазоне 1 < M

Процесс торможения сверхзвукового потока во входном устройстве конического течения, внешнего сжатия

Потери давления удаётся минимизировать за счёт организации сжатия не в одном,

При установкее двигателя на нижней (боковой) стенке фюзеляжа, или под крылом

SR-71Локхид SR-71 — стратегический сверхзвуковой — стратегический сверхзвуковой разведчик ВВС США. Неофициально был назван «Blackbird». Особенностями данного

Гиперзвуковой ПВРД M>5Сверхзвуковой беспилотный самолет X-43A. Длина - 3,7 м Вес 1300 кг,

X-51A WaveriderX-51A — разрабатываемая в США гиперзвуковая — разрабатываемая в США гиперзвуковая крылатая ракета — разрабатываемая в

Иллюстрация газодинамических процессов в плоском ГПВРДСжатие воздуха происходит в двух скачках

Достоинства и недостаткиДостоинства способностью работать на гиперзвуковых скоростях в самых высоких,

Область применения ПВРД ПВРД неработоспособен при низких скоростях полёта, тем более

ЗУРЗУР Bristol Bloodhound (Великобритания) ЗУРЗУР Bomarc (США) Корабельная ЗУРКорабельная ЗУР RIM-8

Противокорабельная крылатая ракета БраМос. (Индия) Противокорабельная крылатая ракета «Москит» (Россия) Противокорабельная