Анализ концепций базовых обликов перспективных двигателей сверхзвуковых гражданских летательных аппаратов на основе опыта зарубежных разработчиков


Цитировать

Полный текст

Аннотация

Работа содержит результаты исследования концепций базовых обликов перспективных двигателей для сверхзвуковых гражданских летательных аппаратов, проведённого в целях формирования прогноза развития авиационной техники с учётом опыта зарубежных разработчиков. Приводятся схемы двигателей, рассматриваемые в настоящее время как наиболее рациональные с точки зрения достижения высоких технико-экономических характеристик в диапазоне чисел Маха крейсерского полёта от 1,2 до 6. Рассматриваются преимущества и недостатки различных схемных решений по двигателям, а также вопросы их регулирования на различных режимах полёта. Представлены параметры некоторых двигателей, разрабатываемых и исследуемых в настоящее время для сверхзвуковых гражданских летательных аппаратов. Анализ схем показывает, что увеличение числа Маха крейсерского полёта приводит к усложнению схем двигателей в направлении увеличения числа регулируемых элементов, числа контуров течения рабочего тела, усложнения архитектуры турбомашин, а также в направлении применения комбинированных схем и альтернативных топлив. При этом стремление удовлетворить ужесточающимся экологическим требованиям за счёт применения новых сложных схем двигателей, значительно отличающихся от газотурбинных двигателей традиционной архитектуры, неизбежно повлечёт за собой дополнительные технические риски ввиду недостаточности уровня технологической готовности большинства новых регулируемых узлов.

Об авторах

А. Д. Алендарь

Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)

Автор, ответственный за переписку.
Email: artem.alendar@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-5142-1257

аспирант кафедры «Технология производства и эксплуатации двигателей летательных аппаратов»

Россия

А. Н. Грунин

Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)

Email: grunin.anton@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-2070-0368

аспирант кафедры «Технология производства и эксплуатации двигателей летательных аппаратов»

Россия

М. В. Силуянова

Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)

Email: dc2mati@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-3842-6803

доктор технических наук, доцент, профессор кафедры «Технология производства и эксплуатации двигателей летательных аппаратов»

Россия

Список литературы

  1. Sun Y., Smith H. Review and prospect of supersonic business jet design // Progress in Aerospace Sciences. 2017. V. 90. P. 12-38. doi: 10.1016/j.paerosci.2016.12.003
  2. Grewe V., Plohr M., Cerino G., Di Muzio M., Deremaux Y., Galerneau M., de Saint M.P., Chaika T., Hasselrot A., Tengzelius U., Korovkin V.D. Estimates of the climate impact of the future small-scale supersonic transport aircraft – results from the HISAC EU-project // Aeronautical Journal. 2010. V. 114, Iss. 1153. P. 199-206. doi: 10.1017/s000192400000364x
  3. Berton J.J., Huff D.L., Seidel J.A., Geiselhart K.A. Supersonic technology concept aeroplanes for environmental studies // AIAA SciTech Forum (January, 6-10, 2020, Orlando, Florida). doi: 10.2514/6.2020-0263
  4. Korovkin V., Evstigneev A., Makarov V., Mironov A. Quiet powerplant concept with adaptive fan variable cycle engine for future supersonic commercial aircraft // 23rd International Symposium on Air Breathing Engines (ISABE 2017) (September, 3-8, 2017, Manchester, United Kingdom). 2017. V. 1. P. 171-187.
  5. Denney R.K., Tai J.C., Kestner B.K., Marvis D.N. Variable cycle optimization for supersonic commercial applications // SAE Technical Papers. 2005. doi: 10.4271/2005-01-3400
  6. Morgenstern J., Norstrud N., Stelmack M., Skoch C. Final report for the advanced concept studies for supersonic commercial transports entering service in the 2030 to 2035 period, N+3 supersonic program. NASA/CR-2010-216796. Lockheed Martin Aeronautics Company, Palmdale, California, 2010. 140 p.
  7. Zhou H., Gao X., Wang Z., Zhang W. The transient performance of FLADE variable cycle engine during mode transition // Lecture Notes in Electrical Engineering. 2019. V. 459. P. 1685-1695. doi: 10.1007/978-981-13-3305-7_135
  8. Berton J.J., Haller W.J., Senick P.F., Jones S.M., Seidel J.A. A comparative propulsion system analysis for the high-speed civil transport. NASA/TM—2005-213414. Glenn Research Center, Cleveland, 2005. 106 p.
  9. Whurr J. Propulsion system concepts and technology requirements for quiet supersonic transports // International Journal of Aeroacoustics. 2004. V. 3, Iss. 3. P. 259-270. 2004. doi: 10.1260/1475472042887434
  10. Sato T., Taguchi H., Kobayashi H., Kojima T., Okai K., Fujita K., Masaki D., Hongo M., Ohta T. Development study of precooled-cycle hypersonic turbojet engine for flight demonstration // Acta Astronautica. 2007. V. 61, Iss. 1-6. P. 367-375. doi: 10.1016/j.actaastro.2007.01.012
  11. Wei B., Ling W., Luo F., Gang Q. Propulsion performance research and status of TRRE engine experiment // 21st AIAA International Space Planes and Hypersonics Technologies Conference, Hypersonics 2017 (March, 6-9, 2017, Xiamen, China). doi: 10.2514/6.2017-2351
  12. Ling W., Wei B., Luo C., Li T., Gang Q. A novel turbo-aided rocket-augmented Ramjet combined cycle engine concept // Proceedings of the International Astronautical Congress. 2015. V. 10. P. 7847-7857.
  13. Hempsell M. Progress on the SKYLON and SABRE // Proceedings of the International Astronautical Congress. 2013. V. 11. P. 8427-8440.
  14. Murray J.J., Hempshell C.M., Bond A. An experimental precooler for airbreathing rocket engines // Journal of the British Interplanetary Society. 2001. V. 54, Iss. 5-6. P. 199-209.
  15. Longstaff R., Bond A. The SKYLON project // 17th AIAA International Space Planes and Hypersonic Systems and Technologies Conference (April, 11-14, 2011, San Francisco, California). doi: 10.2514/6.2011-2244
  16. Hempsell M., Longstaff R., Varvill R. SKYLON users’ manual. Reaction Engines Ltd, 2014. 60 p.
  17. Jivraj F., Varvill R., Bond A., Paniagua G. The scimitar precooled Mach 5 engine // Proceedings of the 2nd European Conference for Aerospace Sciences (July, 01-06, 2007, Brussels, Belgium).

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML

© Вестник Самарского университета. Аэрокосмическая техника, технологии и машиностроение, 2021

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International License.

Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах