ТЕРМОДИНАМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ДЕТОНАЦИОННОГО ДВИГАТЕЛЯ

Предпринята попытка качественно и количественно проанализировать термодинамический цикл детонационного сгорания и сопоставить его с циклами Отто и Брайтона с целью установления степени его термо-динамического совершенства. Сравнение термодинамических циклов Отто, Брайтона и детонационного сгорания производилось по эквивалентным циклам Карно, обладающим той же степенью термодинамического совершенства, что и исследуемые циклы. Для определения параметров детонационного цикла использована классическая теория детонации, основанная на законах термодинамики и газодинамики. Показано, что детонационный цикл по сравнению с циклами Брайтона и Отто имеет бóльшую энтропию в конце подвода тепла и меньшую в конце отвода тепла. Это означает, что он обладает более высокой среднеинтегральной температурой подвода теплоты и более низкой среднеинтегральной температурой отвода теплоты. Так, в диапазоне характерных значений показателя адиабаты k температура в конце процесса сообщения тепла в цикле детонационного сгорания превышает температуру цикла Отто примерно на 7–15 %. Следовательно, детонационный цикл термически более эффективен, поскольку термический КПД цикла увеличивается с расширением температурных границ эквивалентного цикла Карно.

1. Heterogeneous catalytic decomposition of JP-10: for use in a pulsed engine / C. E. Galligan [et al.] // Хим. физика. –2005. – Т. 24, № 7. – С. 91–96.

2. Басевич, В. Я. Условия существования стационарной гетерогенной детонации / В. Я. Басевич, С. М. Фролов, В. С. Посвянский // Хим. физика. – 2005. – Т. 24, № 7. – С. 58–68.

3. Переход горения в детонацию воздушных смесей бинарных горючих в канале с препятствиями / С. П. Медведев [и др.] // Хим. физика. – 2010. – Т. 29, № 1. – С. 58–63.

4. Flame Acceleration and Deflagration-to-Detonation Transition in Nuclear Safety: State-of-the Art Report by a Group of Experts. NEA/CSNI/R(2000)7 [Electronic resource] / W. Breitung [et al.]; Nuclear Energy Agency. August 2000. – Mode of access: https://www.oecd-nea.org/nsd/docs/2000/csni-r2000-7.pdf – Date of access: 20.10.2017.

5. Переход горения в детонацию в турбулентном потоке в пульсирующем детонационном двигателе / Д. И. Бакланов [и др.] // Хим. физика. – 2005. – Т. 24, № 7. – С. 11–18.

6. Фролов, С. М. Инициирование детонации в распылах жидкого топлива / С. М. Фролов, В. С. Аксенов, В. Я. Басевич // Хим. физика. – 2005. – Т. 24, № 7. – С. 69–77.

7. Initiation of confined detonation by electric discharges / S. M. Frolov [et al.] // Confined Detonations and Pulse Detonation Engines / ed. by G. D. Roy [et al.]. – M.: Torus Press, 2003. – P. 157–174.

8. Pulse detonation propulsion: challenges, current status, and future perspective / G. D. Roy [et al.] // Progress in Energy and Combustion Sciences. – 2004. – Vol. 30, Iss. 6. – P. 545–672.

9. Формирование детонации в импульсной камере сгорания с пористым препятствием / Х. Альхусан [и др.] // Инженер.-физ. журн. – 2012. – Т. 85, № 5. – С. 968–973.

10. Detonation Acceleraion Research in Pulsed Combustor / M. S. Assad [et al.] // Proc. of 24nd Int. Colloquium on the Dynamics of Explosions and Reactive Systems. 2013, July 28 – Aug. 02. – Taipei, Taiwan, 2013. – Р. 131.

11. Assad, M. S. Detonation in Heptane / Oxygen / Air Mixtures in a Pulsed Combustor / M. S. Assad, O. G. Penyazkov // Proc. of 2013 International Autumn Seminar on Propellants, Explosives and Pyrotechnics (2013 IASPEP), Sept. 24–27. – Chengdu, Sichuan Province, China, 2013. – Р. 284–286.

12. Влияние турбулентного течения на переход горения в детонацию в смесях водорода с кислородом и воздухом в импульсной камере сгорания / М. С. Ассад [и др.] // Хим. физика. – 2014. – Т. 33, № 3 – С. 62–67.

13. Зельдович, Я. Б. Теория детонации / Я. Б. Зельдович, А. С. Компанеец. – М.: Гостехиздат, 1955. – 268 с.

14. Войцеховский, Б. В. Структура фронта детонации в газах / Б. В. Войцеховский, В. В. Митрофанов, М. Е. Топчиян. – Новосибирск: Изд-во СО АН СССР, 1963. – 168 с.

15. Мартыновский, В. С. Термодинамические характеристики циклов тепловых и холодильных машин / В. С. Мартыновский. – М.: Госэнергоиздат, 1952. – 216 с.

16. Андрющенко, А. И. Основы термодинамики циклов теплоэнергетических установок / А. И. Андрющенко. – М.: Высш. шк., 1968. – 288 с.