Московский авиационный институт

(государственный технический университет)

«МАИ»

Кафедра № 605

«Испытания технических систем ЛА»

Методические указания по выполнению практическая работа «Исследования термодинамических процессов в малоразмерном мембранном компрессоре со свободнопоршневым приводом»

Часть 1

Авторы: Лапушкин В.Н.

Минин Н.В.

Утверждено на заседании кафедры № 605

« » ______________ 2007г.

Протокол №

Зав. Кафедрой № 605

__________________ /Афанасьев В.А./

Москва 2007

Цель работы

С помощью математической модели проанализировать термодинамические процессы и их основные параметры в мембранном компрессоре со свободнопоршневым приводом (МКСПП), получить графические зависимости, отражающие изменение этих параметров. В процессе работы необходимо ознакомиться с принципом работы и основными элементами конструкции МКСПП, определить характер изменения тяги ДУ, расхода рабочего тела, удельного расхода топлива.

Объект исследований

Реализация термодинамического цикла работы свободнопоршневого мембранного компрессора заключается в том, что он работает на увеличение коэффициента продувки топливной смеси, лишний расход которой внутренне охлаждает теплонапряженные узлы и сжигается в камере сгорания пульсирующего воздушно-реактивного двигателя вместе с продуктами выхлопа для увеличения реактивной тяги, работы на эжектор с коэффициентом эжекции до 1,8

На чертежах изображена конструктивная схема.

Мембранный компрессор со свободнопоршневым приводом содержит рис.1: тонкостенную мембрану 1 с впускными клапанами 2, расположенными на её подвижной части, тяги механизма синхронизации 3, буферные поршни 4 и буферные цилиндры 5, пусковые обратные клапана 6, выхлопные окна 7, рабочие поршни 8, продувочные окна 9.

Рис.2: выпускные патрубки 1, корпус 2, камера сгорания 3, крепление механизма синхронизации к штокам поршневой группы, штоки 5.

Принцип действия

Пуск осуществляется сжатым воздухом от внешнего источника. Сжатый воздух из баллона подаётся в буферные полости 5 и перемещает поршневые группы 4 и 8 навстречу друг другу. При максимальном сближении рабочих поршней происходит воспламенение топливной смеси с коэффициентом избытка окислителя α = (1÷3) от температуры сжатия (принцип дизеля). Поршни совершают рабочий ход (удаляясь друг от друга), при котором с помощью механизма синхронизации 3 происходит уменьшение объема под мембраной 1 и повышение давления топливовоздушной смеси. Затем открываются продувочные окна 9 и идет процесс продувки камеры сгорания сжатым воздухом с топливной смесью из подмембранного пространства. Степень продувки топливной смесью больше единицы (5÷10). При максимальном удалении поршней друг от друга давление в буферных полостях становится больше давления в камере сгорания и происходит обратный ход поршней. При обратном ходе поршней (навстречу друг другу) мембрана возвращается в исходное состояние, и одновременно открываются впускные клапаны 2, объем мембраны заполняется новой порцией топливной смеси. Продукты сгорания с избыточным окислителем поступают из камеры сгорания через выхлопные окна 7, в камеру сгорания дожигания, где сжигаются и, истекая через реактивное сопло, создают реактивную тягу.

Предлагаемая схема мембранного компрессора со свободнопоршневым приводом является уравновешенной системой, поршни не испытывают боковых нагрузок связанных с перекосом штока как в обычном ДВС.

Механизм синхронизации выполняет как функцию синхронизации поршневых групп, так и приводит в движение мембрану компрессора. Таким образом, отпадает необходимость в отдельном приводе компрессора, следовательно, масса системы не увеличивается.

Максимальное усилие в тяге механизма синхронизации имеет место при прямом ходе поршней, т.е. тяга работает на растяжение при сжатии воздуха. При обратном же ходе нагрузка на тягу намного меньше, следовательно, она может быть выполнена в виде тонкой спицы.