Програма кандидатського іспиту зі спеціальності 05.05.03 «Двигуни та енергетичні установки» (стр. 2 )

Двигуни для літаків вертикального і скороченого зльоту і посадки (ЛВЗП-СЗГО). Загальні вимоги до силових установок ЛВЗП. Класифікація силових установок ЛВЗП. Підйомні ТРД і ТРДД. Підйомно-маршові двигуни.

Динаміка ГТД. Види перехідних режимів. Вимоги до динаміки сучасних авіаційних двигунів. Особливості процесів накиду та скидання тяги в багатовальних ТРД та ТРДД. Шляхи поліпшення рвучкості ГТД. Загальна характеристика процесу запуску ГТД. Запуск у польоті. Авторотація.

Вплив двигунів на навколишнє середовище. Шум авіаційних двигунів. Головні фізи­чні поняття і норми на припустимий рівень шуму. Зовнішні і внутрішні джерела шуму у двигунах. Засоби зниження шуму двигунів. Токсичність продуктів згоряння, та заходи щодо їхнього знешкодження.

1.1.2.4. Прямоточні (ППРД) та комбіновані ПРД

Принципові схеми прямоточних і комбінованих двигунів. Можливі галузі застосування. Види палив.

Прямоточні повітряно-реактивні двигуни. Питомі параметри ППРД і їхня залежність від параметрів робочого процесу й умов польоту. Особливості робочого процесу гіперзвукового прямоточного двигуна. Тяглово-економічні характеристики двигунів з регульованими та нерегульованими перетинами тракту.

Комбіновані ПРД. Турбопрямоточні двигуни. Схеми двигунів на базі ТРД і ТРДД. Ракетно-турбінні двигуни. Схеми, робочий процес. Області застосування цих двигунів.

1.1.3. Теорія ракетних двигунів (РД)

1.1.3.1. Загальні питання

Типи ракетних двигунів (РД). Класифікація РД. Ракетні двигуни на хімічних паливах: РРД, РДТП, ГРД. Області застосування різних типів РД.

Рівняння тяги РД. Головні складові тяги камери, місце їхнього прикладання. ККД РД (термічний, тяговий, загальний). Характеристичні параметри РД: і питомий імпульс, характеристична швидкість, коефіцієнт тяги сопла, питома маса. Оцінка втрат у камері РД. Намір тяги і питомого імпульсу камери РД.

Течії в соплах РД. Загальні відомості про устрій та оцінку досконалості сопел. Режими недорозширення та перерозширення. Тяга камери при відриві потоку від стінок сопла. Аналіз та оцінка втрат у соплах..Методи профілювання сопел. Кільцеві сопла і їх різ­новиди. Течії двофазних потоків у соплах РД.

Висотна і дросельна характеристики РД.

Головні відомості щодо рідких, твердих та гібридних ракетних палив та їх фізико-хімічні характеристики. Енергетичні характеристики палив.

Термодинамічний розрахунок процесів у РД. Розрахунок термохімічних властивостей палив. Розрахунок згоряння і витікання газів. Особливості термодинамічних розрахунків при наявності конденсованої фази. Вплив коефіцієнту надлишку окислювача, тиску у камері згоряння, ступеня розширення та інших чинників на питомий імпульс.

Процеси горіння, запалення і загасання. Теорія детонаційного горіння. Механізми горіння у РРД. Горіння твердих ракетних палив (ТРП).

Основи теорії теплообміну в РД.

1.1.3.2. Рідинно-ракетні двигуни

Теоретичні основи вибору схеми та параметри РРД. Витіснювальні схеми РРД, галузі застосування. Турбонасосні схеми без допалювання та з допалюванням, галузі застосування.

Процеси в камері згоряння та їх розрахунок. Головні вимоги до організації процесів сумішоутворення. Теорія і розрахунок струминних і відцентрових рідинних форсунок. Турбулентне перемішування газів при їхньому прямуванні до камери згоряння. Вибір і визначення головних параметрів камери згоряння. Особливості процесів у Газогенераторах. Особливості і схеми теплозахисту стінок камери РРД. Охолоджувальні властивості компонентів палив. Фізичні основи і методи розрахунку охолодження.

Несталість робочого процесу у РРД. Несталість горіння, класифікація, типи. Теорія низькочастотних коливань, методи вгамування. Високочастотні коливання: акустичні властивості камери згоряння, механізми зворотного зв'язку. Методи оцінки сталості робочого процесу під час випробувань РРД. Вгамування високочастотних коливань.

1.1.3.3. Ракетні двигуни твердого палива

Особливості робочого процесу в РДТП. Швидкість горіння ТРП як головний розрахунковий параметр. Головні відомості щодо фізико-хімічних законів горіння баліс-тітних та сумішних ТРП. Залежність швидкості горіння ТРП від тиску та початкової температури. Поняття про стаціонарну і нестаціонарну швидкості горіння ТРП. Горіння ТРП в умовах обдуву поверхні, що горить, газовим потоком. Типи зарядів ТРИ та їх розрахунок. Щільність заряджання камери згоряння, головні обмеження.

Основи газодинамичного розрахунку РДТП. Диференціальні рівняння руху продуктів згоряння. Розрахунок течій газів при різноманітних нормах зарядів ТРП. Процес запалення головного заряду ТРП. Вибір типу та маси заряду запального пристрою.

Відхилення параметрів РДТІІ від номінального розміру і засоби зменшення розкиду балістичних параметрів.

Регулювання тяги РДТП, передстартове в умовах польоту. Види пристроїв для зміни напрямку вектора тяги та їх порівняльні оцінки. Засоби відсічки тяги. РДТП з багатократним вмиканням.

Нестійкість робочого процесу в РДТП. Низькочастотні коливання: вплив тиску. приведеної довжини камери. Особливості високочастотної нестійкості в РДТП. Акустична провідність поверхні горіння заряду ТРП. Вплив конденсованих часток у продуктах згоряння на високочастотні коливання.

1.1.3.4. Гібридні ракетні двигуни

Особливості схем, робочого процесу та розрахунку.

1.1.4. Теорія енергетичних установки непрямого перетворення енергії

1.1.4.1. Паротурбінні енергетичні установки

Паротурбінні ЕУ і особливості їх робочого процесу. Працездатність ступеня турбіни. Схеми паротурбінних ЕУ. Вибір робочого тіла. Розрахунок параметрів. Обмеження за кавітацією і урахування переохолодження. Ув'язка параметрів турбінного контуру з теплообмінним контуром ЕУ.

Характеристики паротурбінної установки. Особливості запуску в бортових умовах. Енергомасові характеристики і ККД установки. Конструкція паротурбінної ЕУ і її елементів. Питання тривалої стійкості, надійності і ресурсу.

Особливості використання паротурбінних ЕУ в складі ядерних, сонячних та інших систем електроживлення для бортових ЕУ.

1.1.4.2. Газотурбінні енергоустановки

Робочий процес ступеня газової турбіни і компресора. Основні термодинамічні співвідношення. Осьові і радіальні турбомашини. Профілювання проточної частини і трикутники швидкостей.

Схеми газотурбінних ЕУ з сонячними, ядерними, радіоізотопними джерелами тепла. Вплив параметрів робочого процесу на властиві параметри установки; Оптимізація параметрів.

Узгодження спільної роботи газотурбокомпресора, його характеристики. Запуск ЕУ з газотурбогенератором. Умови забезпечення надійності установки. Енергомасові характеристики і ККД установки. Конструкція газотурбінної ЕУ і її елементів. Питання статичної і динамічної стійкості.

Модульні схеми ядерних і сонячних ЕУ з газотурбогенераторами.

1.1.4.3.Парогазові енергетичні установки

Робочі процеси. Основні термодинамічні співвідношення. Схеми.

1.1.4.4.Інші типи енергетичних установок

ЕУ на основі циклу Стірлінга. Двигун Стірлінга. Робочий процес і основні термодинамічні співвідношення. Вибір і оцінка параметрів. Властиві, характеристики, ККД. Особливості використання сонячних, ядерних, радіоізотопних джерел тепла. Характеристики ЕУ з двигуном Стірлінга. Основні схеми і розрахунок параметрів МГД-установок відкритого і замкнутого циклів. Енергомасові характеристики ЕУ з МГДП. Перспективи застосування на КЛА.

ЕУ з каскадом перетворення. Комбіновані ЕУ. Використання накопичувачів і акумуляторів.

1.1.5. Теорія суднових енергетичних установок (СЕУ)

1.1.5.1. Загальні питання

Класифікація та типи СЕУ. Паротурбінні, дизельні, газотурбінні та комбіновані СЕУ. Термодинамічні цикли СЕУ. Цикл Ренкіна і регенеративні цикли паротурбінних установок. Комбіновані цикли СЕУ, парогазові цикли. Термодинамічні параметри і ККД. Питомі параметри СЕУ. Особливості суднових ДВЗ та дизелів. Середньо-, мало - та високооберто-ві ДВЗ та дизелі.

Ексергетичні методи розрахунку СЕУ. Краплинні та пружні робочі тіла СНУ. Термодинамічні розрахунки СЕУ. Теоретичні основи тепломасообміну та гідравліки в СЕУ.

1.1.5.2. Головні вузли СЕУ і процеси в них.

Повітряно-газові системи підведення повітря до двигунів і котлів. Повітропідготовка у ГТУ, засоби попередження відкладання льоду на вході у компресор ГТД. Системи газовідведення. Системи стисненого і пускового повітря. Вимоги до повітрозберігачів. Обладнання повітряно-газових систем.

Елементи енергетичних установок. Головні, допоміжні та утилізаційні котли. Параметри та характеристики сучасних котлоагрегатів. Масогабаритні показники парових котлів. Параметри перегрітої й насиченої пари. Поелементний склад продуктів згоряння; шкідливі викиди.

Головні й допоміжні конденсатори, регенеративні теплообмінники та деаератори, компресори і охолоджувачі стисненого повітря.

Основні закономірності теплопровідності, конвективного і променевого теплообміну. Тепловіддача при вільній або примусовій конвекції. Способи інтенсифікації теплообмінного процесу.

Тепловіддача при конденсації на твердих повернях. Плівкова і краплинна конденса­ція в трубах і на зовнішній поверхні труб. Вплив експлуатаційних факторів на інтенсив­ність тепловіддачі. Теплообмін у середовищах, які поглинають енергію випромінювання. Тепловіддача при кипінні. Процеси бульбашкового кипіння у великому об'ємі і в трубах. Кризи кипіння. Тепловіддача при плівкому кипінні.

Регенеративні елементи та утилізаційні системи і обладнання. Головні й допоміжні установки та устаткування. Паливо-мастильні матеріали для ЕУ.

Склад, основні характеристики й область застосування суднових атомних енергетичних установок (АЕУ). Принцип дії та устрій енергетичних водо-водяних реакторів під тиском (ВВРТ). Фізичні процеси, що протікають в 1-му і 2-му контурах АЕУ. Особливості розміщення АЕУ на судні. Основні показники АЕУ. Збагачений природний уран - паливо для АЕУ. Головне й допоміжне обладнання першого контуру. Біологічний захист.

Особливості суднових ГТД та паротурбінних ЕУ. Термогазодинамичні основи теорії парових і газових турбін.

Багатоступеневі турбіни. Ефективна потужність і ККД турбоагрегата.