Разработка метода расчета и создание вихревого струйного устройства для управления силовыми установками

Авторы
Усс А.Ю., Пугачук А.С.
Организации
МГТУ им. Н.Э. Баумана
Сессия
Космическое приборостроение и эксперимент
Форма представления
Устный
Место работы научного руководителя
Зав. каф. Э5 "Вакуумная и компрессорная техника" МГТУ им. Н.Э. Баумана
Научный руководитель
Д.т.н., профессор Чернышев Андрей Владимирович
Текст тезисов
Работа посвящена разработке вихревых струйных устройств (ВСУ), предназначенных для управления расходом газа. Данный тип арматуры не содержит механически подвижных частей и применяется там, где невозможно применение существующих запорно-регулирующих устройств: для управления высокотемпературными, химически агрессивными и запыленными газами. Основоположниками разработки ВСУ в 60-70 годах были США, Россия, Великобритания, Германия, Чехия, Канада. Военные использовали ВСУ для создания высоконадежных и компактных средств управления летательными аппаратами, которые могут противостоять сильнейшим перегрузкам, радиационным и электромагнитным воздействиям. В результате обзора научно-технической литературы обнаружен ряд системам автоматического управления с применением ВСУ, к которым можно отнести: управления тягой и вектором тяги силовых установок. Известные математические модели рабочего процесса, протекающего в рабочей полости ВСУ основывались на эмпирических зависимостях, которые на практике могут служить лишь в первом приближении для расчета подобного рода конструкций. В связи с отсутствием отлаженных алгоритмов проектирования, большинство из рассмотренных схем так и не было доведено до широкого практического применения. В связи с этим, в данной работе разработан алгоритм проектирования ВСУ, который включает в себя ряд этапов. На первом этапе проведён синтез расчетной схемы, при помощи разработанной классификациии ВСУ по ряду конструктивных и функциональных признаков. Затем составлена математическая модель рабочего процесса, протекающего в рабочей полости ВСУ, которая решена численным методом. На следующем этапе разработан стенд и методика проведения экспериментальных исследований. Проведена верификация математической модели. Разработанный алгоритм проектирования ВСУ прошел верификацию на принципиально новой геометрии рабочей полости с торообразной вихревой камерой и распределенной по периметру вихревой камеры подачей питающего и управляющего потоков рабочей среды. В результате проделанной работы, разработан инструмент, позволяющий разработчикам проводить разработку новых ВСУ в интерактивном режиме, а также повысить эффективность проектирования и сократить сроки на разработку за счет возможности внесения изменения в конструктивную схему ещё на этапах проектирования. Предложенный подход к проектированию прошел апробацию при создании газореактивного привода, в котором реализована система управления тягой при помощи ВСУ.