Рабочая программа

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное агентство по образованию

Рыбинская государственная авиационная технологическая академия

им.

Факультет авиадвигателестроения

Кафедра Физики

«УТВЕРЖДАЮ»

Декан факультета АД

____________ А

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА

по дисциплине ________Тепловая защита__________________

для специальности (направления)_Техническая физика _______

Кафедра Физики

Распределение часов

Форма обучения	Очная
Лекции	34
Практические занятия	17
Лабораторные занятия
Индивидуальные занятия
Самостоятельная работа В т. ч. курсовая работа	57
Всего часов	108
Форма контроля	Экз. и Защита КР

Программу составил___________________

Рабочая программа рассмотрена на научно-методическом семинаре

кафедры физики_________________________________________

Заведующий кафедрой Физики

Рыбинск 2005

Настоящая программа составлена в соответствии с Государственным образовательным стандартом высшего профессионального образования и учебным планом подготовки специалиста по специальности 140400 «Техническая физика».

Целью преподавания дисциплины является освоение будущими магистрами основ тепловой защиты в энергетических установках и аппаратах космической техники.

1 СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

Лекция 1. Проблема тепловой защиты в авиационно-космической технике. Методы тепловой защиты. Поглощение и накопление тепла конденсированными веществами. Конвективное охлаждение. Массообменный принцип охлаждения (пористое, пленочное или заградительное охлаждение), радиационное охлаждение, электромагнитное регулирование теплообмена, охлаждение тел за счет физико-химических превращений на их поверхности. (4 часа)

Лекция 2. Конвективный теплообмен при высоких скоростях и температурах газового потока. Газодинамическая картина обтекания тела высокоскоростным потоком. Течение в окрестности точки торможения. Физико-химические процессы в сжатом слое. Уравнение многокомпонентного ламинарного пограничного слоя. Коэффициенты переноса. Параметры подобия. Аналогия между тепло - и массообменом и трением. Теплообмен в точке торможения. Каталитическая способность поверхности. Распределение теплового потока по поверхности тела. Теплообмен на плоской пластине в турбулентном пограничном слое. Влияние шероховатости на теплообмен и трение. (4 часа)

Лекция 3. Конструктивные схемы и теплообмен в охлаждаемых лопатках газовых турбин. Лопатки конвективного охлаждения. (2 часа)

Лекция 4. Лопатки конвективно-заградительного охлаждения. Эффективность охлаждения лопаток турбины. (1 часа)

Лекция 5. Расчетное определение температуры в охлаждаемых лопатках. Теплоотдача на газовой и воздушной поверхностях охлаждаемых лопаток. Теплообмен в лопатках с внутренним дефлектором. Теплообмен в лопатках конвективно-заградительного охлаждения. (2 часа)

Лекция 6. Гидравлические характеристики охлаждаемых лопаток. Определение расхода охлаждающего воздуха в лопатках поперечной схемы. Гидравлический расчет системы охлаждения лопаток. (2 часа)

Лекция 7. Теплоотдача элементам корпуса турбомашины. Схемы охлаждения корпуса. Торцевые поверхности межлопаточных каналов. Корпус турбины в зоне осевого зазора. Корпус турбины в радиальном зазоре. Корпус турбины за рабочим колесом. Стенка корпуса, противостоящая боковой поверхности ротора. (2 часа)

Лекция 8.Теплоотдача к элементам ротора турбомашины. Схемы охлаждения роторов. Цилиндрические гладкие участки роторов. Монтажные зазоры замковых соединений. (4 часа)

Лекция 9. Теплообмен в лабиринтных уплотнениях. (2 часа)

Лекция 10. Способы интенсификации теплообмена в каналах. Теплообмен в каналах жидкостных и двухконтурных систем охлаждения. (2 часа)

Лекция 11. Гидравлические сопротивления при течении охлаждающего воздуха вблизи диска. (1 час)

Лекция12.Турбулентный теплообмен и трение при высоких скоростях и температурах газового потока. Турбулентный пограничный слой в сопле. Расчет теплообмена в сверх звуковом сопле. (2 часа)

Лекция 13. Теплозащитные покрытия. Основные характеристики уносимых покрытий. Требования к теплозащитным покрытиям. (1 час)

Лекция 14. Сублимирующиеся теплозащитные покрытия. Влияние горения на унос покрытия. Плавящиеся стекловидные покрытия. (1 час)

Лекция 15. Расчет теплообмена в окрестности передней критической точки осесимметричного, затупленного тела при гиперзвуковом течении.(1 час)

Лекция 16. Теплозащита гиперзвуковых летательных аппаратов. (3 часа)

Лекция 17. Тепловые режимы космических аппаратов. (1 час)

Лекция 18. Газодинамические испытания тепловой защиты. (2 часа)

2.ПЕРЕЧЕНЬ ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЙ

2.1. Определение температуры охлаждаемой сопловой лопатки.

2.2. Гидравлический расчет системы охлаждения сопловой лопатки.

2.3. Определение гидравлического сопротивления при течении охлаждающего воздуха вблизи диска.

3 ПЕРЕЧЕНЬ ТЕМ КУРСОВОЙ РАБОТЫ И САМОСТОЯТЕЛЬНЫХ РАБОТ

3.1. Рассчитать эффективность охлаждения сопловой лопатки первой ступени турбины с противоположной схемой течения охладителя во внутренних каналах охлаждения.

3.2. Рассчитать систему охлаждения сопла жидкостного ракетного двигателя.

3.3. Рассчитать систему охлаждения форсажной камеры ТРДДФ.

4 ЛИТЕРАТУРА

ОСНОВНАЯ

4.1. , . Тепловая защита. М.: Энергия. 1976.–392 с.

4.2. Тепловые и гидравлические характеристики охлаждаемых лопаток газовых турбин /, , А. А Харин и др. М.: Машиностроение, 1993.–176 с.

4.3. Теплообменные аппараты и системы охлаждения газотурбинных и комбинированных установок / , , и др. М.:МГТУ им. . 2003.–262-592 с.

4.4. Основы теплоотдачи с авиационной и ракетно-космической технике/, , и др. М.: Машиностроение, 1975.–624 с.

ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ

4.5. . Теплопередача в авиационных двигателях. М.: МАИ. 1985.–82 с.

4.6. . Расчет эффективности охлаждения перфорированных лопаток газовых турбин. Рыбинск. РГАТА. 1992.–36 с.

4.7. , . Газодинамические испытания тепловой защиты. М.: Промедэк. 1992.–248 с.

4.8. . Тепловая защита стенки вдувом газа. Киев. Наукова думка. 1977.–216 с.

4.9. , , . Теплозащита энергетических установок летательных аппаратов. М.: Воениздат, 1983.–352 с.

5 МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ СТУДЕНТАМ ПО ИЗУЧЕНИЮ

ДИСЦИПЛИНЫ

Изложение курса ведется в течение одного семестра. Для успешного усвоения дисциплины необходимо иметь хорошее знание теории тепло– и массообмена, механики жидкости и газа, термодинамики, сопротивления материалов при высоких температурах, конструкции и теории газовых турбин.

6 СПИСОК ЭКЗАМЕНАЦИОННЫХ И ЗАЧЕТНЫХ ВОПРОСОВ

6.1. Методы тепловой защиты.

6.2. Конвективный теплообмен при высоких скоростях и температурах газового потока.

6.3. Способы охлаждения лопаток газовых турбин.

6.4. Способы охлаждения роторов газовых турбин.

6.5. Способы охлаждения корпуса турбины.

6.6. Способы интенсификации теплообмена в газовых турбинах.

6.7. Способы охлаждения камер сгорания и сопел ЖРД.

6.8. Теплозащитные покрытия.

6.9. Сублимирующиеся и плавящиеся покрытия.

6.10. Теплозащита гиперзвуковых летательных аппаратов.

6.11. Газодинамические испытания тепловой защиты.

7 КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ (ЗАДАЧИ ИЛИ ТЕКСТЫ САМОПРОВЕРКИ)

7.1. Приведите основные методы тепловой защиты.

7.2. Охарактеризуйте конвективный метод теплообмена.

7.3. Охарактеризуйте массообменный принцип охлаждения.

7.4. Какой способ охлаждения лопаток турбины более эффективен: конвективный или конвективно-заградительный?

7.5. Приведите основные способы интенсификации теплообмена в каналах.

7.6. Что такое – сублимирующиеся теплозащитные покрытия?

7.7. Что такое – плавящиеся стекловидные покрытия?

7.8. Перечислите основные виды теплозащитных покрытий, применяющиеся в авиации и ГТУ.