Изучение способов воздействия на до-, транс- и сверхзвуковые течения применительно к управлению эффективностью горения в камерах сгорания прямоточных двигателей, процессов тепловой защиты и внешним обтеканием

Цель: развитие новых физических подходов к совершенствованию технологий, обеспечивающих повышение эффективности рабочего процесса при использовании энергоресурсов; доказательство преимуществ предложенного подхода. Исследования нового способа организации рабочего процесса в камере сгорания ПВРД показали, что высокая полнота сгорания обеспечивается организацией преддетонационного режима горения, минимальные потери полного давления достигаются за счёт торможения потока до скорости звука на участке КС постоянного сечения. Предложена новая технология запуска ПВРД. Моделирование выполнено на водородном топливе. Расчётом получены параметры внешнего воздействия, при которых реализуется режим, необходимый для инициирования и протекания горения. В Роспатент направлена заявка на изобретение. Разработана функциональная математическая модель КС ГПВРД на водороде. Показано, что максимальная тяга двигателя определяется значением эксергии продуктов сгорания. Приведены примеры реализации рабочего процесса для чисел М = 6 - 12. Показано, что максимальное число Маха полёта с использованием ГПВРД не более М = 12. На основе критериального подхода к описанию интегральных характеристик горения сформулированы основные принципы управления диффузионным пламенем с учетом нестационарных процессов тепломассопереноса при наличии внешнего электрического поля. Показана возможность расширения пределов стабильного горения. Длина факела может быть сокращена на 15 - 20% с сохранением полноты сгорания. Экспериментально получены данные, свидетельствующие об инициировании горения в сверхзвуковом потоке сфокусированным импульсно-периодическим излучением СО₂-лазера. Разработана численная методика расчета равновесного состояния плазмы и химически неравновесного течения водородовоздушной смеси. Для трансзвукового обтекания крылового профиля при периодическом тепловом и силовом воздействии на поток найден набор критериев, позволяющий прогнозировать изменения в ударно-волновой структуре. При одностороннем воздействии возникает дополнительная подъемная сила до 20% от исходной величины. Аэродинамические характеристики имеют немонотонную зависимость от частоты при околозвуковой амплитуде скорости движения поверхности. Данные эффекты могут быть использованы для прогнозирования обтекания на соответствующих режимах. Проведены исследования запатентованного метода пиролиза углеводородов в высокотемпературном потоке теплоносителя в сочетании с исследованием характеристик эффективных смесителей. Показано, что основные характеристики предложенного способа пиролиза существенно превышают аналогичные показатели традиционного промышленного метода.