Создание и развитие научных центров мирового уровня, выполняющих исследования и разработки по приоритетам научно-технологического развития в рамках федерального проекта "Развитие масштабных научных и научно-технологических проектов по приоритетным исследовательским направлениям" национального проекта "Наука и университеты". Результаты выполнения программы лаборатории "Газовая динамика и силовая установка" за 2022 год (промежуточный отчет). НЦМУ "Сверхзвук"

Цель работы – разработка методик и моделей в обеспечение создания перспективной силовой установки сверхзвукового пассажирского самолета. В отчете представлены результаты выполнения программы исследований лаборатории «Газовая динамика и силовая установка» НЦМУ «Сверхзвук» по соглашению от 24.06.2021 г. № 075-15-2021-605 с Министерством науки и высшего образования РФ в 2023 году. Представлены результаты расчетных оценок. Показана возможность снижения площади входа в двигатель за счет применения регулируемого двухступенчатого вентилятора при этом показана зависимость от повышения давления. Приведены оценки по замене отборов воздуха на эквивалентные отборы мощности при штатных значения и удвоенных. Показано влияние различных вариантов отборов на удельный расход топлива и потери тяги. Дана рекомендация по наиболее предпочтительному варианту организации отборов. Для оценки вариантов расположения реверсивного устройства приведены результаты расчета потребной тяги и коэффициента реверсирования. На основе расчетных оценок даны рекомендации с точки зрения эффективности регулирования ВЗУ и ВУ СУ СПС с ТРДД, имеющими проектные значения степени двухконтурности в диапазоне 1.5 – 3. Приведены результаты формирования рационального облика СПС, в максимальной степени удовлетворяющему комплексу противоречивых требований, предъявляемых к ЛА Для выбранного варианта трехдвигательного СПС представлены облики входного и выходного устройств, разработанные с учетом их интеграции с двигателем и планером. Показаны результаты численного моделирования по расчету характеристик ВЗУ и ВУ в изолированной постановке, в условиях совместной работы, а также в составе ЛА. Проведена оценка влияния возможного ухудшения АДХ ЛА на ЛТХ, ВПХ и акустические характеристики самолета. Отражены результаты оценок затрат на разработку, производство и эксплуатацию различных вариантов компоновок ЛА. С помощью разработанной программы определения параметров малошумного управления самолетом рассчитаны определены законы управления СУ и траекторией полета, позволяющие СПС выполнить требования ИКАО по шуму. Представлены результаты усовершенствования математических моделей. Приведена методика количественной оценки рисков, сопутствующих разработке авиационного двигателя СПС, в которой рассматриваются суммарные ожидаемые потери от реализации каждого из возможных последствий совокупного риска. Реализован учет взаимовлияния рисков друг на друга и на совокупный риск. Приведена категоризация факторов риска и их последствий. Модель применена при оценке стоимости жизненного цикла. Показаны этапы доработки программного модуля ТРДД с повенцовым описанием лопаточных машин. В рамках тестирования приведены расчеты характеристик при повороте на +/- 2 градуса сопловых и направляющих аппаратов ТРДД. Показано, влияние на удельную тягу, удельный расхода топлива и запасы устойчивости. В рамках отработки методов по совершенствованию технического облика СУ СПС представлена разработанная параметрическая модель элементов планера и интегрированного регулируемого ВЗУ внутреннего сжатия с перепуском воздуха. На основе численного моделирования получены характеристики ВЗУ при различных углах атаки. Также приведены результаты расчетного исследования нерегулируемого пространственного ВЗУ с шестиугольной формой входа при верхнем расположении на ЛА с доработанным вариантом установки на клин слива и односторонним боковым выдувом на крейсерском режиме полета при числе Маха 1.8. Получены характеристики ВЗУ и изменение характеристик, в том числе аэродинамических, в результате доработки облика. На основе вихреразрешающих методов для данного ВЗУ показаны результаты по распространению акустических возмущений от вентилятора на режиме старта при М = 0. Приведены результаты расчетно-экспериментального исследования возможности повышения акустической эффективности осесимметричного сопла типа миксер-эжектор путем впрыска микроструй воды в основной поток. Получены зависимости акустической эффективности от скорости истечения для различных вариантов впрыска и перепадов давления. Представлен разработанный подмеханизм химических реакций для электронно-возбужденных молекул OH*, необходимый для оптической диагностики пламени. На основе экспериментальных данных показаны распределения температуры и молекул OH в основном и электронно-возбужденном состояниях при горении н-декана в диффузионной горелке. Приведены сведения о валидации разработанного подмеханизма. С использованием реакторной модели и кинетической схемы химических реакций для крейсерского режима полета СПС показан состав продуктов сгорания на выходе из камеры сгорания. Выделены вещества, которые являются потенциальными прекурсорами органического аэрозоля. Для найденных структур кластеров молекул прекурсора органического аэрозоля и воды показаны энергия связи, которые необходимы для дальнейшего моделирования химического процесса в выхлопной струе двигателя. Приведены результаты разработки облика камеры сгорания с технологией богато-бедного горения. Представлен облик форсунки ее характеристики распыла в различном диапазоне капель. Для итогового варианта облика КС по результатам термогазодинамического расчета значения индекса эмиссии NOx и СО на режимах максимальной тяги и малого газа. Приведены результаты валидации редуцированного кинетического механизма химических реакций на противоточной камере сгорания. Приведены отклонения по NOx и СО Представлены результаты отработки технологии изготовления и методы испытания образцов из композитно-керамического материла. Представлены разработанная охлаждаемая экспериментальная оснастка для высокотемпературных усталостных испытаний при знакопеременных нагрузках. Показаны образцы для испытаний на растяжение и сдвиг с системой контроля деформаций методом DIC и показаны различия в значениях, полученных с помощью тензодатчиков. Приведены результаты разработки облика РЛ ТНД из ККМ типа SiCf/SiCm на основании расчетных исследований твердотельной и слоистой моделей с варьируемыми параметрами с обеспечением наименьших сдвиговых напряжений, которые являются критическими для слоистой лопатки из ККМ.