[ «Основная профессиональная образовательная программа послевузовского профессионального образования (аспирантура) 05.07.05 Тепловые, электроракетные двигатели, и энергоустановки летательных аппаратов ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЙ ...»
Прямое отношение к проблеме охлаждения двигателей внутреннего сгорания имеют, например, применение в их конструкции нетрадиционных материалов для изготовления деталей: стеклокерамики, металлокерамики и керамики. Эти материалы, из которых в современных ДВС уже изготавливаются поршни, гильзы цилиндров, поршневые кольца, клапаны, шатуны, в корне меняют подходы к расчтам процессов теплообмена и теплового баланса двигателя. В свою очередь, это ведет к радикальным конструктивным изменениям не только деталей, но и агрегатов системы охлаждения и их характеристик.
В некоторых случаях возможны отказ от охлаждения некоторых теплонапряжнных деталей двигателя и, следовательно, новая компоновка системы охлаждения.
Не прекращаются попытки создания и применения так называемых гибридных систем охлаждения двигателей внутреннего сгорания. У такого двигателя с воздушножидкостным охлаждением, как показывают исследования, в значительной степени возможно улучшение ряда важных показателей и характеристик двигателя: снижение весовых показателей за счт уменьшения веса блоков цилиндра, радиатора, мкости всего жидкостного тракта системы охлаждения; сокращение продолжительности прогрева стенок цилиндра после запуска двигателя более чем в 3 раза по сравнению с традиционной принудительной закрытой системой охлаждения двигателя жидким теплоносителем; снижение износа цилиндров в 2…3 раза в период прогрева двигателя;
снижение расхода топлива; рост мощности двигателя примерно на 5…8 % за счт снижения механических потерь, рост коэффициента избытка воздуха и др.
Вместе с тем потребуется преодолеть ряд серьзных препятствий, таких, например, как ухудшение условий весового наполнения цилиндров рабочей смесью, ведущее к уменьшению среднего эффективного давления цикла и литровой мощности, к возникновению детонации в бензиновых двигателях, как это имеет место в случае применения воздушного охлаждения и в случае жидкостного охлаждения, увеличивающего затраты мощности на механические потери и износ цилиндропоршневой группы, и ряд других показателей.
В целом рационально организованное комбинированное, воздушно-жидкостное охлаждение является, по мнению исследователей, перспективным направлением в создании систем охлаждения поршневых двигателей.
Успешно разрабатываются новые эффективные и компактные по конструкции способы и устройства для теплоотвода. Это главным образом так называемые тепловые сто в окружающую среду (воздух), а в места двигателя, где оно может быть утилизировано, т.е. использовано для подогрева агрегатов и узлов с целью повышения эффективности их работы. Налицо энергосберегающее мероприятие в системе двигателя как преобразователя энергии.
Делаются попытки использования энергии потока выхлопных газов не только для привода турбин турбокомпрессоров наддува, но и для турбин привода вентилятора системы охлаждения, что весьма целесообразно, так как возникает ещ одна возможность автоматически регулировать охлаждение.
Поток выхлопных газов используют для реализации так называемого эжекционного охлаждения. Газы отсасывают в эжекторе охлаждающий воздух, который, смешиваясь с ними, отводится в атмосферу через катализаторы, очищающие смесь от экологически вредных компонентов продуктов сгорания.
В двигателях начинают применять высокоэффективные топлива (водород), что требует пересмотра принятых схем системы охлаждения, например, введения новых агрегатов – гидратных аккумуляторов тепла, новых видов эффективных и малогабаритных ьно-ленточных).
Наконец, интенсивное применение в системах охлаждения двигателей электроники обеспечивает очень точную степень регулирования работы агрегатов системы охлаждения. Создаются универсальные программные расчетные комплексы высокого уровня, позволяющие производить комплексные гидрогазодинамические и тепловые расчты всех элементов систем охлаждения двигателей внутреннего сгорания.
Моделирование тепловых и газодинамических процессов в системе охлаждения ДВС с помощью программы «FLUENT» [Текст]: учебное пособие / сост. В.В. Бирюк, И.В. Коломин, А.В. Кривцов, М.Ю. Орлов, Е.А. Сайгаков, Д.А. Угланов – Самара : Изд-во Самар. гос. аэрокосм. ун-та, 2011. – 92 с.: ил.
Охлаждение ступеней турбин авиационных ГТД [Текст]: учебное пособие/ Е.П. Кочеров, Е.Л. Михеенков – Самара: Изд-во Самар. гос. аэрокосм. ун-та, 2007., – с.: ил.
Теплообменные аппараты и системы охлаждения газотурбинных и комбинированных установок [Текст]: Учебник для вузов/ В.Л. Иванов, А.И. Леонтьев, Э.А. Манушин, М.И. Осипов; Под ред. А.И. Леонтьева. – М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2003. – с.: ил.
Толстоногов, А.П. Системы охлаждения поршневых двигателей внутреннего сгорания [Текст] : учеб. пособие / А.П. Толстоногов, И.В. Коломин. – 2-е изд., перераб. и доп. – Самара: Изд-во Самар. гос. аэрокосм. ун-та, 2009. – 168 с.: ил.
Гофин, М.П. Жаростойкие и теплозащитные конструкции многоразовых аэродинамических аэрокосмических аппаратов. [Текст] : учеб. пособие / М.П. Гофин;
Тверь: Изд-во ЗАО «ТФ «МИР», 2003. 672с.: ил.
Васильев А.П., Кудрявцев В.М. «Основы теории и расчета жидкостных ракетных двигателей». Под общей редакцией Кудрявцева В.М., М.: «Высшая школа», 1967, т675 с комбинированных установок». Под ред. Леонтьева А.И., М.: Изд. МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2003, 591 с.
«Основы теории тепловых процессов и машин» ч.2 Под ред. Н.И. Прокопенко. М.:
БИНОМ, 2006, 571 с.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
С целью модернизации процесса подготовки кадров высшей квалификации в рамках разработки образовательного контента аспирантуры по научной специальности 05.07.07 «Тепловые, электроракетные двигатели и энергоустановки летательных аппаратов» в 2011 г. сформированы требования к содержанию ООП. В соответствии с этими требованиями в образовательный процесс предполагается ввести такие новые дисциплины по выбору, обеспечивающие полинаправленность подготовки аспирантов, как «Газотурбинные двигатели», «Ракетные двигатели» и «Двигатели внутреннего сгорания».Для обучения аспирантов в рамках научных направлений, развиваемых в СГАУ, в разработанных требованиях к содержанию ООП предусматриваются такие дисциплины, как:
- «Теория воздушно-реактивных двигателей и газотурбинных энергетических установок»;
- «Теория ракетных двигателей и энергетических установок космических аппаратов»;
- «Рабочие процессы камер сгорания газотурбинных двигателей»;
- «Теория и расчет лопаточных машин»;
- «Проектирование и конструкция газотурбинных двигателей»;
- «Проектирование и конструкция ракетных двигателей»;
- «Инновационные технологии производства двигателей летательных аппаратов».
На указанные выше дисциплины в процессе создания образовательного контента аспирантуры сформированы соответствующие рабочие программы дисциплин.
Для подготовки к поступлению в аспирантуру и дальнейшего в ней обучения разработано методическое обеспечение, базирующееся на результатах последних исследований, по следующим четырем образовательным модулям - разделам дисциплин:
- Проектирование опор и уплотнений авиационных двигателей;
- Ракетные двигатели малой тяги;
- Технологические методы обеспечения надежности двигателей летательных аппаратов;
- Системы охлаждения двигателей летательных аппаратов.
«