Функциональная математическая модель камеры горения водорода гиперзвукового прямоточного воздушно-реактивного двигателя

Описана функциональная математическая модель камеры горения водорода в гиперзвуковом прямоточном воздушно-реактивном двигателе. Модель строится с использованием одномерных стационарных уравнений газовой динамики и параметризации конфигурации канала и определяющих процессов (впрыска топлива в поток, выгорания топлива по длине канала, диссипации кинетической энергии, отвода части энергии газов для моделирования охлаждения топливом стенок канала) с учетом реальных теплофизических свойств газов. В результате параметрических расчетов установлено, что при впрыске топлива в трех сечениях канала, состоящего из участков слабого и сильного расширения, реализуется сверхзвуковая скорость продуктов сгорания в диапазоне чисел Маха набегающего потока $\mathrm{M}_\infty = 6\div 12$. Показано, что при распределенном вводе топлива допустимо большое значение угла между векторами скорости потока газообразного водорода и основного газа. Это позволит эффективно управлять процессом смешения. В качестве критерия эффективности подвода тепла в камере предложено использовать эксергию продуктов сгорания. На основе рассчитанных значений эксергии получена оценка предельного числа Маха набегающего потока, при котором еще возможно использование гиперзвукового прямоточного воздушно-реактивного двигателя.