ВЛИЯНИЕ ОСАДКООБРАЗОВАНИЯ НА РАБОТОСПОСОБНОСТЬ ВРД НА ЖИДКОМ УГЛЕВОДОРОДНОМ ГОРЮЧЕМ

© К.В.Алтунин
© Государственный музей истории космонавтики им. К.Э. Циолковского, г. Калуга
Секция "Авиация и воздухоплавание"
2010 г.

К.Э. Циолковский не предполагал, что применение жидких углеводородных горючих может приводить к аномальным аварийным ситуациям.

Образование углеродистого осадка в топливоподающих каналах воздушно-реактивного двигателя (ВРД) на жидком углеводородном горючем (УВГ) является весьма неблагоприятным и опасным процессом, ведущим к снижению ресурса и надежности всего ВРД. Поэтому крайне необходимым является прогнозирование осадкообразования с целью предотвращения непредвиденной аварии или вынужденного ремонта.

Получена формула, определяющая рост осадка на металлической стенке топливоподающего канала в среде жидкого УВГ, которая впервые связывает температуру стенки, время эксплуатации, основные характеристики режима эксплуатации, а также электрическую природу углеродистого осадка.

Проведён теоретический расчёт по прогнозированию нормальной работоспособности форсунок ВРД. Из-за осадкообразования форсунки могут либо полностью прекратить подачу УВГ в камеру сгорания, либо может возникнуть нерасчётный струйный распыл со снижением полноты сгорания и прогаром жаровой трубы. Целью проведённого расчёта являлось определение процентного количества вышедших из строя форсунок на определённом этапе (цикле) эксплуатации ВРД. Расчёт показывает, что при увеличении числа неработоспособных форсунок снижается тяга ВРД, а также повышается коэффициент избытка воздуха в камере сгорания.

Выведены формулы, определяющие минимально возможное количество работоспособных форсунок при критическом показателе тяги ВРД.

В общем, данный расчёт основывается на следующем:

– площади всех отверстий распылителей форсунок суммируются в одно отверстие, которое является основой расчёта;

– давление в топливоподающем коллекторе задаётся постоянным;

– плотность жидкого УВГ не зависит от температуры и также постоянна.

При помощи уравнений теории вероятности составлены таблицы и построены графики зависимостей тяги ВРД, числа работоспособных форсунок на определённом этапе (цикле) эксплуатации, коэффициента избытка окислителя, скорости истечения жидкого УВГ из форсунок в камеру сгорания ВРД.

Намечены пути создания справочного пособия по прогнозированию процентного количества вышедших из строя форсунок ВРД вследствие осадкообразования в среде жидкого УВГ.

Доклад сопровождается новыми запатентованными конструктивными схемами форсунок ВРД.