Камера сгорания экспериментального двигателя

Исследование элементарного явления или совокупности явлений, составляющих рабочий процесс в машине или аппарате или какую-либо стадию этого процесса, можно осуществить также с помощью физического или технического эксперимента. Такой эксперимент выполняется на специально созданной для этих целей экспериментальной установке, рабочий участок которой устроен так, что позволяет изменять и измерять важные для процесса параметры. Иногда в качестве рабочего участка используется элемент машины или аппарата (например, активная зона ядерного реактора, камера сгорания газотурбинного двигателя). [c.7]

Этим уравнением определяют тепловое состояние поршня на всех его режимах работы (при пуске двигателя, выходе на режим, сбросе нагрузки и т. д.). При работе на установившемся режиме дизеля во всех точках поршня температура будет постоянной по времени, кроме поверхностных слоев со стороны камеры сгорания. Экспериментальными исследованиями, проведенными 40—50 лет назад [751, установлено, что амплитуды колебаний температуры в поверхностных слоях поршня не превышают 3—4 % от максимального значения и ими можно пренебречь. Исходя из этого допущения, а также принимая, что величины Я, и с материала от температуры не зависят, температурное по- ле поршня можно определять по уравнению Лапласа [c.64]

Оптимизация формы камеры сгорания газового двигателя, к которому предъявляются современные требования по экологическим, мощностным и экономическим показателям, является сложнейшей научно-исследовательской задачей, требующей проведения серьезных расчетных и экспериментальных работ. В известных на сегодняшний день разработках использовались камеры сгорания, показанные на рис. 14. [c.14]

Из компрессора 2 (см. рис. 6.2) воздух поступает в камеру сгорания 3, где в него впрыскивается топливо. В результате сжигания топлива температура рабочего тела за камерой сгорания доводится до Т г = 1550 -г-1650 К (точка г, см. рис. 6.3, а), в экспериментальных двигателях Т% 1700 К и выше. В отличие от идеального цикла, при смесеобразовании и сжигании топлива давление рабочего тела уменьшается на 3-5%. [c.259]

Повышение скорости и дальности (при выключенном ВРД) было достигнуто у самолета Н при сохранении полетного веса на уровне опытных истребителей с поршневыми двигателями (ниже 4 т). Это явилось следствием применения более совершенной (с меньшим удельным весом) силовой установки. Самолет Н строился серийно. В его конструкции был реализован ряд новшеств, характерных для будущих реактивных самолетов (тонкий профиль крыла, камера сгорания ВРД с регулируемой в полете площадью выходного сопла и др.). Создание самолетов с комбинированными силовыми установками выдвинуло перед институтами ЦАГИ, ЦИАМ, ВИАМ новые проблемы околозвуковой и сверхзвуковой аэродинамики, теоретических и экспериментальных работ по реактивным силовым установкам и материалам для них. Все это явилось базой для последующих работ по скоростным реактивным самолетам с турбореактивными двигателями. [c.368]

В 1937 г. А. М. Люлька был разработан проект турбореактивного двигателя с осевым компрессором и кольцевой камерой сгорания, на несколько лет опередивший появление аналогичных проектов за рубежом. В 1943—1944 гг. под его же руководством в Центральном институте авиационного моторостроения был построен экспериментальный турбореактивный двигатель С-18 (рис. 104). Тогда же (1940—1945 гг.) в ЦИАМ велась разработка оригинальной конструкции авиационного газотурбинного двигателя с трехступенчатой газовой турбиной, с трехступенчатым центробежным компрессором и с системой испарительного жидкостного охлаждения по схеме, предложенной в 1935 г. проф. В. В. Уваровым. С 1945 г. к проектированию турбореактивных двигателей помимо группы А. М. Люлька были привлечены большие конструкторские коллективы А. А. Микулина,В. Я. Климова и других ОКБ и значительно увеличены объемы необходимых теоретических и экспериментальных исследований. К этому же времени относится начало работ по изысканию жаропрочных материалов для газовых турбин двигателей во Всесоюзном институте авиационных материалов (ВИАМ). [c.369]

Схема топливной системы экспериментального самолета на водородном топливе с баком для жидкого водорода на конце левого крыла (1956 г.) показана на рис. 2. Испытания и усовершенствование самолета успешно проводили в течение нескольких лет. Как показано на рис. 2, путем регулируемой подачи гелия в баке с жидким водородом создавалось давление большее, чем в камере сгорания двигателя. Расход водорода контролировался регулятором подачи топлива. На пути к двигателю жидкий водород испарялся и нагревался воздухом в теплообменнике. В баке с жидким водородом в дальнейшем был установлен топливный насос. Его привод располагался снаружи это облегчало герметизацию и снижало массу и объем теплоизоляции. Подобные насосы, по-видимому, найдут распространение при создании водородных двигателей будущего. [c.81]

Попытки ряда авторов распространить теорию свободной струи Г. Н. Абрамовича [155] на течение потоков, ограниченных стенками камеры сгорания, не оказались успешными. Не дают возможности теоретически рассчитать гидродинамику в топочных камерах и фундаментальные работы Бай Ши И [88], И. О. Хинце [156], Л. Прандтля [157] и других исследователей. Поэтому при разработке новых образцов топочных камер (топки паровых котлов и парогенераторов, силовые камеры газотурбинных и прямоточных реактивных двигателей) гидродинамика их предварительно изучается на моделях экспериментальным путем, и затем на основе данных гидродинамических исследований в создаваемые образцы вносятся уточнения. [c.158]

Здесь а — скорость звука (порядка 1000 м/с), а D — соответствующий поперечный размер, например диаметр полости камеры сгорания (0,01ч-1 м). Поперечные моды колебаний имеют частоты порядка 500—50 000 Гц в зависимости от размера двигателя. Исследования поперечных мод колебаний сопряжены со значительными экспериментальными трудностями вследствие того, что к датчикам предъявляются требования высокой чувствительности (обязательно использование пьезоэлектрических датчиков) и необходимости их тщательной установки, исключающей дополнительное демпфирование или возмущение акустического поля. [c.126]

Это явление изучено достаточно глубоко, так как служит отправной точкой для понимания горения распыленного топлива, характерного для камер сгорания жидкостных ракетных двигателей (а также топок паровых и водогрейных котлов). Процесс горения одиночной капли теоретически обоснован, накоплен также богатый экспериментальный материал. Существуют два типа горения капель [c.144]

Пневмогидравлическая схема первого ЖРД представлена на рис. 109. Его расчетная тяга у земли 3160 кН. В качестве горючих используются жидкий водород и RJ-5 (синтетическое углеводородное горючее с плотностью, на 35% превышающей плотность керосина). Тяга двигателя в пустоте — 3466 кН для углеводородного горючего и 3770 кН для водорода. В обоих случаях двигатель работает при высоком (порядка 20 МПа) давлении в камере сгорания, но со степенью расширения сопла 8 = 35 для углеводородного горючего и е = 200 для водорода. Интересной особенностью этого двигателя является охлаждение камеры сгорания и начального участка сопла (до степени расширения 35) окислителем — жидким кислородом. Возможность реализации этой концепции доказана испытаниями экспериментального ЖРД тягой 50 кН. Сдвижной насадок сопла, используемый только при переходе на водород, допускает радиационное охлаждение при небольшой водородной завесе. Указывается на следуюш.ие достоинства этой концепции двигательной установки [c.194]

Наибольшие вибрации в дизельном двигателе испытывает коленчатый вал. Это вызвано, как и следо вало ожидать, тем, что все скачки давления в камерах сгорания непосредственно передаются на вал. К сожалению, на одном конце вала имеется шкив, и этот шкив ведет себя подобно громкоговорителю. При испытании описываемого экспериментального экземпляра двигателя оказалось, что, если снять шкив, шум на частоте 1600 Гц (собственная частота шкива) снижается на 25 дБ. Поэтому был сконструирован шкив из двух частей, что позволило изолировать его от вала центральная втулка укреплялась на валу, а наружная часть шкива, с большим диаметром отверстия, соединялась с ней при помощи резиновой муфты. По сравнению с обычной конструкцией шкива это давало 15 дБ выигрыша на частоте 1600 Гц. [c.233]

Создание дизеля на базе роторно-поршневого двигателя связано с преодолением трудностей, обусловленных низкой степенью сжатия и организацией сгорания топлива в камере сгорания неблагоприятной формы. Поэтому пока созданы только экспериментальные образцы роторно-поршневых дизелей. [c.265]

Величина коэффициента использования теплоты принимается на основе экспериментальных данных в зависимости от конструкции двигателя, режима его работы, системы охлаждения, формы камеры сгорания, способа смесеобразования, коэффициента избытка воздуха и частоты вращения коленчатого вала. [c.52]

Параметры скорости процесса сгорания представляют собой константы, величины которых зависят от конкретных физико-химических условий осуществления процесса сгорания в двигателе. Поскольку параметрами скорости сгорания учитывается суммарное влияние этих физико-химических условий, они имеют сложную природу. Поэтому одной из ближайших задач должно явиться экспериментальное исследование рабочих циклов двигателей внутреннего сгорания при самых разных условиях с целью выявления влияния отдельных физико-химических, а также конструктивных факторов на величину параметров скорости процесса сгорания. В первую очередь следует накапливать опытные данные по влиянию на кинетические константы таких факторов, как степень сжатия, наддув, число оборотов двигателя, нагрузка, впрыск воды, род и сорт топлива, коэффициент избытка воздуха, угол опережения воспламенения (впрыскивания), род зажигания, расположение и число свечей, форма камеры сгорания, способ смесеобразования в дизелях (давление распыливания, форма струи, степень и характер завихрений воздуха, предварительный кратковременный впрыск и др.) и т. д. Когда в этом направлении будет накоплен достаточный опытный материал, можно будет направленно воздействовать на процесс сгорания в нужную сторону. [c.86]

При увеличении нагрузки двигателя повышается количество впрыскиваемого топлива, уменьшается коэффициент избытка воздуха и увеличивается температурное напряжение двигателя. Те.м-пературы стенок цилиндра, камеры сгорания и поршня по мере увеличения нагрузки повышаются, подаваемый воздух подогревается интенсивнее и соответственно повышается температура сжатия. Поэтому с увеличением нагрузки период задержки воспламенения обычно незначительно сокращается, что, однако, в быстроходных турбопоршневых двигателях, как показывают экспериментальные исследования, почти не заметно. [c.175]

Вообще топлива, имеющие низкую температуру самовоспламенения, позволяют осуществить более совершенную организацию рабочего процесса в дизелях. Известно, что применение топлив с низкой температурой самовоспламенения обеспечивает более легкий пуск и мягкую работу дизелей. Однако значение температ фы самовоспламенения для каждого вида топлива не является постоянной величиной, а зависит от многих переменных факторов. Экспериментальные исследования показывают, что температура самовоспламенения топлива изменяется в зависимости от состава рабочей смеси, ее плотности, а также от размера и материала камеры сгорания. Поэтому в условиях работы двигателя, даже для более определенного состава рабочей смеси, невозможно точно указать температуру самовоспламенения. [c.176]

Данный способ расчета параметров индикаторного процесса с учетом характера сгорания во времени дает возможность несколько подробнее произвести анализ явлений при экспериментальном исследовании индикаторного процесса, обработке и обобщении результатов испытания двигателя и решении ряда важных практических задач, например, определение наивыгоднейшего угла начала пламенного сгорания, выявление оптимального угла опережения впрыска топлива, установление наивыгоднейшего закона подач г топлива, оценка формы камеры сгорания и т. д. [c.190]

В обзоре рассматривается актуальная проблема влияния внутренней геометрии камеры сгорания на протекание рабочего процесса форсированного газового двигателя транспортного назначения. Приводятся результаты экспериментальных исследований ведущих зарубежных организаций, специализирующихся на разработке технологий создания газовых двигателей, удовлетворяющих современным требованиям по экологическим и экономическим показателям. Показано, что даже незначительное изменение конструктивных показателей камеры сгорания может привести к серьезному ухудшению (или улучшению) экономичности при возрастании (или уменьшении) эмиссии токсичных составляющих в продуктах сгорания. [c.2]

Рассмотрим более детально достоинства и недостатки описанных выше способов организации рабочего процесса газовых двигателей и необходимой для этого геометрии камер сгорания. Для этого воспользуемся экспериментальными и расчетными данными, известными по работам ведущих в этой области фирм и научно-исследовательских организаций. [c.8]

Положение о том, что полусферическая камера сгорания либо близкая к ней по форме шатровая являются наиболее благоприятными в отношении улучшения антидетонационных качеств двигателя, не подтверждается практикой современного автомобильного двигателе-строения и экспериментальными данными. Большинство современных автомобильных двигателей имеет клиновидные или цилиндрические камеры сгорания с хорошо развитыми вытеснителями, антидетонационные качества которых лучше, чем полусферических камер сгорания. [c.29]

На морской артиллерийской испытательной станции (США) проводились исследования с запуском 305 мм экспериментальных двигателей, работающих на жидких топливах и имеющих давление в камере сгорания до 70 ama [62]. Температура стенки сопла со стороны газа достигала величины более 2540 С. [c.102]

В двигателях с непосредственным впрыском бензина время, отводимое на процесс испарения, значительно меньше. Оно определяется моментом от начала впрыска до воспламенения и составляет 0,02-0,03 с. В такте впуска факел распыленного бензина омывается потоком поступающего воздуха. Значительная скорость вихревого движения воздуха, повышенная температура остаточных газов и низкое давление в камере сгорания являются благоприятными факторами, обеспечивающими высокую скорость испарения бензина, перемешивания его паров с воздухом. Экспериментально установлено, что в такте впуска испаряется около 80% бензина. [c.32]

Следует отметить, что создание камеры сгорания с удовлетворительными характеристиками, надежно работающей в течение заданного ресурса, требует проведения значительного объема экспериментально-доводочных работ как на установках, так и в системе двигателя. Поэтому при проектировании камер сгорания для вновь разрабатываемых двигателей стремятся в максимальной степени использовать опыт проектирования и доводки предшествующих образцов и без особой необходимости не отходить от хорошо зарекомендовавших себя прототипов. [c.393]

Примером типичной камеры сгорания современного двигателя является кольцевая камера сгорания ДТРД RB.211 (см. рис. 25, а), при разработке которой была решена задача снижения дымления двигателя, а задача снижения уровня эмиссии газообразных загрязняющих веществ не ставилась. Эта камера является короткой и имеет ресурс работы не менее 3000 ч. При конструировании камеры была экспериментально определена длина диффузора и отработана система охлаждения жаровой трубы, причем объем [c.67]

Первый отечественный турбовинтовой двигатель ТВ-2М был сконструирован в 1953 г. коллективом, возглавлявшимся А. Д. Швецовым и позднее руководимым П. А. Соловьевым. Летные испытания двигателя на экспериментальных самолетах и летающих лабораториях подтвердили возможность обеспечения высокой скорости и высоты полета и высокую экономичность работы силовой установки. Конструкторским коллективом А. Г. Ивченко был создан турбовинтовой двигатель АИ-20 с осевым десятиступенчатым компрессором, кольцевой камерой сгорания и трехступенчатой турбиной. Его взлетная мощность равна 4000 э. л. с., удельный вес по взлетной мощности составил 0,27 кз/э. л. с., тогда как наименьший удельный вес поршневого двигателя М-63 — 0,464 жз/л. с. Ресурс турбовинтовых двигателей, при запуске в серийное производство не превьппавший 200 рабочих часов, в результате совершенствования технологии и конструктивных улучшений был увеличен до нескольких тысяч часов. Началась разработка конструкций пассажирских самолетов с турбовинтовыми двигателями. [c.393]

В экспериментальных исследованиях [20, 81] использовались два типа модельных РДТТ а) двигатель, снабженный смотровым окном (рис. 49) и двумя соплами разного размера, причем через малое сопло продукты сгорания истекали на режиме установившегося горения, а большое сопло служило для резкого сброса давления в камере сгорания с целью гашения топлива (внезапное открытие этого сопла достигалось с помощью специального пиротехнического устройства или быстрым разрушением разрывной мембраны) б) двигатель, снабженный двумя последовательно расположенными соплами, причем последнее сопло, укрепляемое на шарнире и удерживаемое болтом с надрезом, было сбрасываемым (рис. 50). Для измерения характеристик переходного процесса в РДТТ и фиксации гашения использовались малоинерционные датчики давления и вы- [c.98]

Одним из результатов работы, проведенной в конце 1960-х гг. американской Межведомственной комиссией по ракетным двигателям на химическом топливе RPG, стало признание того, что экономичность, устойчивость и работоспособность ЖРД взаимосвязаны. Такой вывод был сделан на основании анализа дробления, испарения и горения распыленного топлива, который стал отправной точкой для поиска технических решений в этих трех направлениях. В результате появилась возможность оптимизировать процесс выбора конструкторских решений, сократив тем самым период разработки и уменьшив массу двигателя. Большинство ЖРД, разработанных до 1970 г., создавались методом проб и ошибок. Случалось, что до нахождения оптимальной конструкции приходилось опробовать до 100 вариантов смесительной головки. Обычно лишь после достижения требуемого уровня экономичности и обеспечения устойчивой работы начинались поиски способов обеспечения требуемого ресурса. Поэтому разработанные ранее ЖРД (эксплуатация некоторых из них еш е продолжается) имели неоптимальное соотношение компонентов топлива, в них использовались специальные устройства для повышения устойчивости, а масса конструкции оказывалась завышенной. Маршевый двигатель ВКС Спейс Шаттл и экспериментальный ЖРД с кольцевой камерой сгорания и центральным телом стали первыми двигателями, разработанными с применением новых методов. Рабочие характеристики ЖРД определяются выбором установочных параметров, к которым относятся свойства компонентов топлива и технические требования к системе подачи топлива, смесительной головке и камере сгорания. Исходя из них, можно рассчитать полноту сгорания, удельный импульс, устойчивость горения и температуру стенки камеры. Достигнутый удельный импульс, как и для РДТТ, представляет собой разницу между термодинамическим потенциалом топлива и потерями, сопутст-вуюш.ими его реализации. Динамическая устойчивость определяется балансом между причинами, вызываюш ими внутрика- [c.164]

Такой двигатель имеет хорошие перспективы в отношении использования на верхних ступенях ракет-носителей и в межор-битальных буксирах для доставки больших космических грузов. На первом этапе разработки двигателя были выполнены расчеты по программам, разработанным для ЖРД LE-5, для степени расширения сопла 300. Затем проводились экспериментальные исследования двигателя тягой 4200 Н с давлением в камере сгорания 3,5 МПа. Двухоболочечная, с каналами регенеративного охлаждения камера сгорания изготовлялась по новой технологии для охлаждения соплового насадка применялось комбинированное завесное и проточное (с истечением на срезе сопла) охлаждение. [c.261]

Перечислим целесообразные подходы к расчету на прочность элементов жидкостного двигателя. Камеру сгорания ЖРД на общую несущую способность целесообразно рассчить ать по предельным нагрузкам, не считаясь с местными концентрациями напряжений, поскольку обычно камера сгорания выполняется из достаточно пластичных материалов. Расчет охлаждающего тракта на местные прогибы ведут по допускаемым перемещениям [26]. Критерием работоспособности плоской форсуночной головки является герметичность соединения форсунок с пластинами. Поэтому прочностной расчет плоской головки следует вести по допускаемым деформациям. Относительные удлинения, вызываемые изгибом и нагревом плоской головки, следует сравнивать с теми их значениями (определяемыми экспериментально), при кото->ых нарушается герметичность соединения форсунок с пластинами 26]. Кроме того, если в камере имеются сварные или паяные соединения и если материал в зоне пайки обладает повышенной хрупкостью, то расчет этих соединений в некоторых случаях возможен и по допускаемым напряжениям. [c.359]

В последние годы квазиодномерные модели нашли ирименение в задачах оптимизации, связанных с гиперзвуковыми летательными ан-паратами. Для этих целей в [22] построена одномерная математическая модель камеры сгорания водородовоздушного гиперзвукового прямоточного реактивного двигателя. В ее основе лежит использование кривой выгорания— зависимости полноты сгорания по воде от продольной координаты и от конструктивных особенностей камеры. Эта кривая, описываюгцая процессы смешения и горения (ире-врагцения в воду) водорода и кислорода, предполагалась известной из предварительных расчетно-экспериментальных исследований указанных процессов при сверхзвуковой скорости потока. В примерах [c.20]

Как конкретно вычислять интеграл в уравнении (34) для определенных типов двигателей с воспламенением от электрической искры, не показано, и понятно почему. Для решения интеграла необходимо знать закономерное изменение и т и Р во времени. Вряд ли эти связи укладываются в простые закономерности. Их раскрытие — очень нелегкая задача. Для обнаружения этих закономерностей необходимо накопить большой опытный материал, в частности фотоснимки развития фронта пламени во многих типах двигателей при разных режимах их работы. Оэвершенно очевидно, что для современных двигателей, выпускаемых промышленностью, фотографирование развития пламени связано с очень большими трудностями. Проведение же экспериментов только на специальных экспериментальных двигателях с прозрачной головкой очень сузило бы фронт исследований и замедлило бы совершенствование процессов сгорания в обычных двигателях. Замена же фотографирования пламени фиксированием его ионизационным методом или стробоскопическим газовым анализом сопряжено с внесением в исследование больших неточностей. Последние два метода позволяют фиксировать подход фронта пламени лишь в ограниченном числе точек камеры сгорания. Для определения же величины поверхности фронта пламени, пусть даже усредненной, требуется знать контуры границ пламени через достаточно малые промежутки времени. [c.33]

Опытные данные по сгоранию топлива в газовом потоке. В своем труде Н. В. Иноземцев и В. К- Кошкин 8] приводят экспериментальные исследования процессов сгорания в стационарном и пульсирующем газовых потоках. Эти исследования имеют прямое отношение к проблеме интенсификации процессо сгорания в газовых турбинах и реактивных двигателях. Раскрытие закономерностей в развитии процессов сгорания во времени в газовых потоках представляет несомненный теоретический и практический интерес. На фиг. 28 показаны графики, характеризующие процесс сгорания бензина в непрерывном газовом потоке в цилиндрической камере сгорания (длина рабочей части /=П95 мм и диаметр =г230 мм). Опытные точки графиков взяты из труда Иноземцева и Кошкина [8]. Камера не имела турбулизирующих устройств. Графики соответствуют двум режимам сгорания [c.72]

Несмотря на то, что исследования Ri ardo были проведены много лет тому назад, сделанные на их основании выводы справедливы и в настоящее время. Наряду с этим проводились дальнейшие экспериментальные работы, в результате которых были разработаны различные формы камер сгорания, в особенности для двигателей с нижним расположением клапанов. При этом также проявилась тенденция к полусферической форме камеры сгорания при минимальной высоте зазор,з над поршнем (фиг. 24, а). Как известно чем меньше величина зазора, тем меньше склонность двигателя к детонации Зазор, равный 1 мм, является вполне достаточным и технологически выпол нимым. Конструкция камеры сгорания должна также обеспечивать мини мальное омывание в процессе выпуска отработавшими газами головки выпуск ного клапана во избежание ее перегрева. Поэтому высота щели над плос костью головки полностью открытого выпускного клапана должна быть минимальной. [c.32]

Экспериментальной отработке и строгой регламентации параметров и процессов запуска (опережения поступлеш1Я окислителя и горючего относительно друг друга), процессам втекания компонентов через форсунки и их первичному перемешиванию, температуре компонентов, давлению в полости камеры сгорания уделяется большое внимание при проектировании и доводке двигателя. [c.75]

Безгазогенераторная схема двигателя КЬ-10 изучается. Расчетные и экспериментальные исследования показьюают, что при проведении некоторых конструктивных мероприятий можно значительно увеличить теплоотдачу в камере и повысить температуру водорода в охлаждающем тракте. Это соответственно повышает его работоспособность и мощность ТНА. Последней хватает для обеспечения давления в камере сгорания Рл - 10...15 МПа. В результате при увеличении геометрической степени расширения сопла до относительной плошади среза Р д = 400...1000 с учетом положительного эффекта регенеращш тепла удельный импульс двигателя в пустоте можно получить равным / = 4750...4800 м/с и даже выше. [c.100]

В соответствии с решением ГКО в 1944 г. в НИИ-1 под руководством И. Ф. Флорова было начато создание экспериментального самолета 4302 , на котором предполагалось провести летное сравнение двух систем подачи топливных компонентов в камеру сгорания ЖРД — насосной и вытеснительной. Двигатели с такими системами подачи топливных компонентов создавались соответственно коллективами Л. С. Душкина и А. М. Исаева. [c.418]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...