Материал: Сборник трудов победителей конкурса на лучшую научную работу студентов и аспирантов ВГТУ

российскими

сельскохозяйственнымиТаким образом, санкции,

введенные

против

производителями, заявил, что

ни

одна

аграрная

России,

коснулись

целых

секторов

экономики:

программа в России не претерпит сокращение, ,

нефтяного, финансового

и

оборонного.

Нельзя

напротив,

на

развитие

российского

села

будут

отрицать, что вред российской экономике нанесен, но

направлены

дополнительные

денежные

средства.

не в таких глобальных размерах, какие звучат в

Около 20 000 населенных пунктов в нашем

иностранных СМИ. В России же все происходящее на

государстве

находится

практически

на

гранимировой арене должно послужить хорошим стимулом

вымирания

из-за

закрытия

сельскохозяйственных

для развития своей экономики,

улучшения подготовки

предприятий и градообразующих предприятий. После

квалифицированных

кадров, развития

медицинского

ускоренного

развития

сельского

хозяйства,

эти

сектора,

сельскохозяйственной

отрасли

и

всей

мертвые и умирающие населенные пункты наконец-то

экономической и социальной жизни в целом. Как

вернется жизнь. Поднимется уровень села и должен

отметил председатель правительства РФ Д. Медведев,

увеличиться

приток молодежи. Повысится и сам

санкции

никогда

не

приводили

к какому-ли

уровень жизни сельских жителей.

положительному эффекту и бизнес выступает против

Как

можно

противостоять

санкциям,

них. Надо вернуться на здравую основу, на реальную

показывает опыт Китая. В 1989 году США ввели

почву, так как в глобальном мире это необходимое

санкции против этой страны, очень похожие на те,

условие для экономического прогресса, как нашей

которые действуют сейчас в отношении России.

страны, так и других стран современного мира.

Многим компаниям запретили торговать с КНР,

банкам перекрыли кредиты на Западе, ввели эмбарго

Литература

на поставки оружия и ограничили доступ к высоким

технологиям. Китай нашел способ обернуть санкции

1.

Война

санкций

дошла

до

автопрома

себе на

пользу. Китайцы

скопируют

все что угодно.

[Электронный ресурс]: Режим

доступа:

World Wide

Едва лишь вышла новая версия айфона, тут же

Web.URL://http://www.gazeta.ru/auto/2014/09/11_a_6210

появляется

китайский

вариант,

да

еще

в

545.shtml.- 11.09.2014

улучшенном

виде -

три

сим-карты

и

две

2. Как рождались

санкции. [Текст]

// АИФ.-

№ 45.-

видеокамеры. То

же

самое

и с автомобилями. В

2014.

сфере

торговли Китай

стал

тайком

выходить на

3.

Хилл

К.

От

Bentley

до

рыбы:

российская

скромные компании маленьких стран Европы,

экономика ощущает на себе последствия санкций/К.

предлагая

им

выгодные

контракты, способные

Хилл [Электронный

ресурс]: Режим

доступа:

World

обогатить

местных

бизнесменов.

В

итоге

Wide Web. URL:// интернет-газета ino-СМИ.ru. -

бизнесмены начали искать лазейки в законе, чтобы

29.09.2014

торговать с Китаем, и эмбарго провалилось. Бурным

4. Санкции в связи с украинскими событиями

развитием

животноводства

КНР

тоже

обязана

2014

года//[Электронный

ресурс]:

Режим

доступа:

западным санкциям: китайские власти прежде

World Wide Web. URL: https://ru.wikipedia.org/wik

попросту не могли прокормить огромную страну и

5.

Мир без стен [Текст]

//Российская газета. -

массу

продовольствия

покупали

за

границей.

№6487 (215). -

22.09.2014

Однако после запретов Китай развил у себя

6. Зотов Г.

Дракон и

санкции

[Текст]

/ Г. Зотов

производство той же говядины и сейчас

// АИФ.-

№ 45.- 2014.

экспортирует ее за рубеж. Там не увлекались

пустыми

разговорами,

а

начали

реализовывать

В

настоящее

время

становится

актуальной

Удельный импульс тяги на Земле – 318,4 кгс*с/кг

проблема форсирования ЖРД. Современный метод

форсирования,

путём

повышения

температуры

Удельный импульс тяги в пустоте – 354,5 кгс*с/кг

генераторного

газа,

позволяет

увеличить

тягу

двигателя

на 5-10%.

При

этом

в

несколько

раз

Компоненты – О2+СПГ

увеличивается износ узлов и агрегатов двигателя.

Особенно

страдает

крыльчатка

основной

турбины

Давление в камере - 175 атм.

ТНА. Представленный в данной статье способ

форсирования

ЖРД позволяет увеличить тягу до

Двигатель оборудован двумя ТНА, по

140%

и

более,

не

повышая

температуру

одному на каждый из компонентов топлива

генераторного газа.

В конструкцию ТНА двигателя добавляется

дополнительная форсажная турбина. На основном

режиме турбина вакуумирована, чтобы исключить

потери на вентиляцию, непременно возникающие

при

холостом

вращении

этой

турбины. Для

упрощения конструкции ТНА, форсажную турбину

следует разместить на противоположном основной

турбине конце вала. Идея вакуумирования турбины

взята из опыта судостроения, где подобное решение

успешно применяется для турбин заднего

хода

корабля. На форсажном режиме на дополнительную

турбину

подаётся

часть

отработанного

генераторного

газа,

забираемого

после

основной

турбины, что позволяет увеличить мощность ТНА.

Так

как

при

таком

способе

форсирования

равномерно

увеличивается

расход

обоих

компонентов топлива, форсирование не приводит к

увеличению

температуры

генераторного ,газа

значит, не повышает износ основной турбины. Это

является основным преимуществом данного способа

форсирования,

по

сравнению

со

способом,

применяемым

в

настоящее

, времякоторый

заключается в том, чтобы увеличить температуру

генераторного

газа,

подаваемого

на

основную

турбину.

Для

демонстрационного

расчёта

представленного здесь способа форсирования, был

Принципиальная схема работы двигателя

выбран двигатель из дипломной работы студента

Ниже приведена таблица с результатами

кафедры ракетных двигателей ВГТУ, обладающий

параметрами:

расчёта

основных

параметров

двигателя

на

Тяга на основном режиме на Земле– 300 тс

основном режиме и в режиме форсирования по тяге

до 140%, которая позволяет оценить преимущества

выбранного

способа

.

форсирова

Таблица 1

Основные параметры двигателя

Наименование

Значение параметра

Номинальный

Форсированный режим

параметра

режим

Схема двигателя

ДВГГ

ДВГГ+БДГГ

Тяга двигателя, тс:

- в пустоте

331,1

461,9

- на Земле

300

424,9

Удельный импульс

тяги двигателя,

кгс*с/кг

- в пустоте

353,5

343,7

- на Земле

318,4

315,5

Соотношение

компонентов

3,4

3,25

Камера

Расход, кг/с топлива

942,4

1291,7

- горючего

728,33

1000,5

- окислителя

213,88

291,7

Соотношение

3,4

3,4

компонентов

Давление в камере,

175

245

кг/см2

Охладитель камеры

СПГ(метан)

СПГ (метан)

Расход компонента

120

150

на охлаждение, кг/с

Параметры газа на

входе в камеру:

265,64

374,8

расход, кг/с

191

270

давление, кгс/см2

830

825

температура, К

Диаметр

360,5

критического

сечения камеры, мм

Диаметр среза сопла,

2020

мм

Расход на

26,5

дополнительную

турбину горючего,

кг/с

Расход на

34

дополнительную

турбину окислителя,

кг/с

Как мы видим из результатов расчёта,

двигатель

предназначен

для работы на

первой

выполненного на базовом предприятии АО КБХА,

ступени

ракеты-носителя,

что

исключает

его

направив на дополнительную турбины4,7%

от

использование в пустоте.

основного расхода, мы можем увеличить тягу до

Чтобы

показать

преимущество

использования

140% от номинальной.

данного

двигателя

на

первой

ступени

-ракеты

Однако, из-за выброса дважды отработанного

носителя, воспользуемся формулой Циолковского:

генераторного

газа, мы, фактически,

теряем

эти

∆V = w

1 −

1

ln

Mн

,

4,7% ,

что

неизбежно

ведёт

к

уменьшению

удельного

импульса.

Как

можно

увидеть

из

результатов расчёта, удельный импульс

двигателя

N

Mкон

на Земле,

в результате форсирования,

снизился на

2,9 единицы,

а в

пустоте

на9,8

единиц.

Но

где Nx – тяговооружённость ракеты

N = mR∙ g

табл.2.

форсажном режиме, полученные данные занесём в

Рассчитаем значения

конн

для разного

Таблица 2

ln

времени полёта без учёта

∆Vна основном и

Время

Iуд основ-

Iудфорсаж-

Тяговоо-

Тяговоо-

основ-

форсаж-

полёта, с

ной режим,

ный, с

ружённость

ружённость

ной режим

ный режим

∆

∆

с

на

на форсаж-

номиналь-

ном

ном

режиме Nx

режиме Nx

0

3180

3151

1,3

1,82

734

1420

5

3200

3165

1,35

1,89

830

1491

10

3220

3180

1,4

1,96

920

1558

15

3240

3195

1,5

2,1

1080

1674

30

3300

3240

1,6

2,24

1237

1794

60

3400

3325

1,7

2,38

1400

1928

Как можно увидеть из таблицы, значение

Литература

на форсажном режиме двигателя первой ступени

1. Патент №2013135372/06, 26.07.2013.

на первых 60с полёта будет значительно выше, чем

Горохов

В..Д Способ

форсирования

по

тяге

∆V

на номинальном режиме.

жидкостного ракетного двигателя и жидкостный ракетный

двигатель // Патент России № 2532454. 2014.

2. MahyarNaderiTabrizi, Seyed Ali Reza Jadlai Chime,

Hassan Karimi/ Modeling and simulation of open cycle liquid

propellant engines // Journal of science and engineering. -

2013. Vol. 1. № 1-2/ - P.17-34.

3. Горохов В. Д., Туртушов В. А., Осинцев А. Н.

Особенности разработки окислительных газогенераторов

на

кислородно-углеводородных

топливах//

Вестник

ВГТУ. – 2011. - №12-1 т. 7. – С. 77-79.

ANSYS-

Это

универсальный,

"тяжелый"

решение для выполнения инженерного анализа в

конечно-

элементный

пакет,

предназначенный

для

области моделирования течений жидкостей и газов.

решения в единой среде на одной и той же конечно-

элементной модели задач по прочности, теповому

электромагнетизму,

гидрогазодинамике,

многодисциплинарного

связанного

анализа

и

оптимизации на основе всех выше

приведенных

типов анализа. Программа успешно используется в

авиационной

и

космической

технике

при

моделировании

устройств

разной

сложности

и

позволяет

на

ранних

этапах

проектирования

выявить

недостатки,

исправить

их и подобрать

наиболее

рентабельное

решение

конструкторской

задачи.

FLUENTПрограммный модуль ANSYS имеет

широкий

спектр

возможностей

моделирования

течений

жидкостей

и

газов

для

промышленных

задач

с

учетом

турбулентнос, теплообменаи,

химических

реакций.

Позволяет

решать

такие

Рис.1.Типичный процесс исследования потока

задачи,

как :

течения жидкостей и газов в каналах

с помощью программного комплекса Fluent показан

произвольной

формы,

внешнего

обтекания,

на блок-схеме.

теплопередачи

(вынужденная

и

свободная

Первые три этапа решения задачи выполняются

конвекция,

теплопередача

и

лучистый

АНСИС (DesignModeler,

ANSYS

теплообмен),течения

со

модулями

свободными

являющимися

составной

частью

поверхностями, течения многофазных сред, течения

Meshing),

программного

комплекса.

Остальные

этапы

реагирующих потоков, включая горение,

движения

реализуются непосредственно в программе Fluent.

твердых частиц и капель жидкости

в , потоке

изменения фазового состояния вещества (плавление,

кипение, кристаллизация, испарение, кавитация,

течения

в

движущихся

каналах(например,

в

смесительных

устройствах

и

турбомашинах),

моделирования течения в каналах с меняющейся в

процессе

решения

геометрией(например,

в

цилиндрах

ДВС), акустики. Программа

Fluent

позволяет решать двухмерные, осесимметричные и

трехмерные

задачи

в

стационарной

или

нестационарной постановках в большом диапазоне

скоростей

потока.

Течение

рабочего

тела

может

рассматриваться как невязкое, ламинарное или

турбулентное.

ANSYS

FLUENT

-

это

удобный,

отказоустойчивый инструмент, позволяющий даже

новичкам

достигать

высокой

производительности

труда. (Рис.1.) Интеграция модуля ANSYS FLUENT

в рабочую среду

ANSYS

Workbench,

а

также