Авиация Гиперзвуковой прямоточный воздушно-реактивный двигатель

22 января 2011


Оглавление:
1. Гиперзвуковой прямоточный воздушно-реактивный двигатель
2. История
3. Сравнительное описание
4. Теория
5. Преимущества и недостатки ГПВРД



Гиперзвуковой прямоточный воздушно-реактивный двигатель летающей лаборатории ГЛЛ-АП на МАКС-2009
Экспериментальный гиперзвуковой летательный аппарат X-43.

«Гиперзвуковой двигатель» ГПВРД — вариант прямоточного воздушно-реактивного двигателя, который отличается от обычного сверхзвуковым сгоранием. На больших скоростях для сохранения эффективности двигателя необходимо избегать торможения приходящего воздуха и производить сжигание топлива в сверхзвуковом воздушном потоке.

Oписание гиперзвукового ПВРД

Верхний предел скорости гиперзвукового ПВРД без использования дополнительного окислителя оценивается в М=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=17 в связи с обеспечением условий для сгорания в двигателе. Для сравнения, самый быстрый пилотируемый самолёт со сверхзвуковым прямоточным воздушно-реактивным двигателем «SR-71» компании Локхид достигает скорости не выше М=3,4 из-за торможения воздушного потока в двигателе до дозвуковой скорости. Кроме этого, так как ГПВРД использует не окислитель, транспортируемый вместе с аппаратом, а атмосферный воздух, он обладает гораздо более высоким показателем эффективности двигателя — удельным импульсом по сравнению с любым из существующих ракетных двигателей.

Так же как и сверхзвуковой ПВРД, гиперзвуковой ПВРД состоит из имеющего сужение воздуховода, в котором поступающий воздух претерпевает сжатие из-за высокой скорости аппарата; камеры сгорания, где происходит сжигание топлива; сопла, через которое происходит выход выхлопного газа со скоростью, большей скорости поступающего воздуха, что и создает тягу двигателя. Опять же как и СПВРД, ГПВРД имеет мало движущихся частей или вовсе их лишен. В частности, в нём отсутствует высокоскоростная турбина, которая присутствует в турбореактивном двигателе и является одной из самых дорогих частей такого двигателя, являясь при этом потенциальным источником проблем при использовании.

Для работы гиперзвуковой ПВРД нуждается в проходящем сквозь него сверхзвуковом воздушном потоке, поэтому, так же как и сверхзвуковой ПВРД, этот тип двигателя имеет минимальную скорость, при которой он может функционировать, примерно равную М=7—8. Таким образом, аппарат с ГПВРД нуждается в другом способе ускорения до скорости, достаточной для работы гиперзвукового двигателя. Гибридный сверхзвуковой/гиперзвуковой ПВРД должен иметь меньшее значение минимальной рабочей скорости и некоторые источники указывают, что экспериментальный гиперзвуковой самолёт «X-43» имеет именно такой двигатель. Последние испытания X-43 производились с помощью ракетного ускорителя, запускаемого с самолёта, который разгонял этот аппарат до М=7,8.

Гиперзвуковые аппараты имеют значительные проблемы, связанные с их весом и сложностью. Перспективность ГПВРД активно обсуждается в основном по той причине, что многие параметры, которые в конечном итоге определят эффективность самолёта с таким двигателем, остаются неопределёнными. Это, в частности, также связано со значительными затратами на испытания таких аппаратов. Такие хорошо финансируемые проекты, как X-30, были отменены до создания экспериментальных моделей. Для дополнительной информации смотрите также статью «Гиперзвуковой летательный аппарат».



Просмотров: 5395


<<< Газотурбинный двигатель