Вхід Реєстрація
ПЕРЕВІРКА МОДЕЛІ
Pulsejet model validation

Цілком очевидно, що перевірка будь-якої математичної моделі необхідна визначення її похибки, меж застосування, уточнення алгоритмів, і навіть усунення помилок моделі і програми.

Зазвичай така перевірка проводиться шляхом встановлення свого власного експерименту, з результатами якого і порівнюється модель. Саме так і зроблено у переважній більшості наукових праць. Однак цей метод фактично не дозволяє ні перевірити модель, ні знайти межі її застосування, ні навіть уточнити, за необхідності, алгоритми та програму. Що теж очевидно, оскільки по одній точці вирішити завдання неможливо, а виготовлення та випробування двигунів різних розмірів є роботою великих наукових інститутів та конструкторських бюро з відповідними грантами та бюджетами.

У такому разі слід орієнтуватися не так на власні, але в вже опубліковані дані досліджень і випробувань різних двигунів. І саме з цієї причини перевірка розробленої нами моделі ПуПРД мала не лише деякі особливості, а й серйозні труднощі. Причина в тому, що незважаючи на велику, на перший погляд, кількість наукових статей, книг та інших матеріалів, де розглядалася та описувалася велика кількість різних двигунів, насправді надійних даних про ці двигуни вкрай мало.

Так, наприклад, впадає в око деяка безсистемність досліджень, у терміновому порядку розпочатих у 1944-45 роках після отримання союзниками трофейних немецьких зразків озброєнь, у тому числі крилатих ракет V-1 з пульсуючим двигуном Argus. За розсекреченими звітами NACA добре видно (див. нашу бібліотеку), що деякі фахівці, які проводили дослідження та звіти, раніше не стикалися ні з повітряно-реактивними двигунами взагалі, ні з пульсуючими двигунами зокрема. Добре видно також, що німецькі фахівці до таких робіт не допускалися, тому деякі випробування виглядають щонайменше дивно, хоча головні розробники двигуна Argus доктора Шульц-Грунов, Дідріх та інші, вже знаходилися в США. Крім того, у 40-х роках минулого століття вимірювальне обладнання для вимірювання основних параметрів, особливо миттєвих тисків, температур, швидкостей, витрат було ще досить далеко від сучасного рівня. В результаті отримані результати виявилися неповними, а іноді навіть не відповідними реальним умовам експлуатації двигуна, що досліджується. А інших даних фактично немає.

Після природного згортання робіт військового призначення дана тема практично повністю перейшла в область практики, головним чином, авіамоделювання, де основними методами та інструментами дослідження стали різання та зварювання нержавіючої сталі. Звичайно, жодних вимірювальних приладів, крім динамометра, для таких 'досліджень' не потрібно, і знайти дані по питомих параметрах цих двигунів, а тим більше, значень тиску, температури та швидкості практично неможливо. Крім того, переважна більшість авамоделістів, побоюючись конкуренції, не рекламували широко свої досягнення в галузі ПуПРД. Тому, незважаючи на досить значний отриманий досвід і велику кількість джерел, результати знову виявилися неповні, деякі двигуни навіть не мають точних розмірів, а для більшості немає жодних параметрів, крім сили тяги.

Не набагато кращою виявилася ситуація і з науковими статтями та дисертаціями. Як правило, вчені соромляться з якихось нам невідомих причин повністю дати всі розміри того, що вони насправді досліджували. Ми вважаємо, що багато таких робіт проводилися для галочки, з метою написання ще однієї статті, і до їх результатів ми не маємо довіри, щоб намагатися щось взяти звідти і порівнювати з ними модель. Звичайно, є і досить серйозні роботи, але в них вирішувалися вужчі завдання, що створює труднощі в інтерпретації результатів для перевірки моделі.

Все це різко обмежило наші можливості щодо перевірки моделі, які довелося звести всього до трьох двигунів:
   1. Клас великих повнорозмірних клапанних двигунів (діаметр резонансної труби 390 мм). Німецький оригінальний двигун Argus As 109-014 - це єдиний двигун, за яким є велика кількість розсекречених звітів NACA (їх все можна прочитати у нас у бібліотеці), з яких можна витягнути майже все, що потрібно для перевірки. На жаль, зараз невідомо жодної оригінальної німецької роботи з цього двигуна, за винятком методу характеристик доктора Шульц-Грунова, можливо, вони всі загинули під час війни. Але немає також жодних робіт з досліджень радянських копій цього двигуна, чім 8 років після 1945 року займався радянський академік В.Челомей та його майбутній ЦНДІМаш. Це дає всі підстави вважати казками розповідь академіка про його оригінальні розробки пульсуючих двигунів на початку 40-х...
   2. Клас середніх клапанних двигунів (діаметр резонансної труби 165 мм). Американський двигун Solar PJ32. По ньому практично нічого не було, крім окремих невиразних згадок, протягом 50 з лишком років, поки військові США з головної дослідницької лабораторії ВПС раптом у 2005 році не зайнялися детонаційними двигунами і не вирішили порівняти процес звичайного пульсуючого горіння (дефлаграції) з детонаційним. Завдяки цьому з'явилася єдина стаття, з якої можна витягнути практично все, що нам потрібно. Ця стаття, до речі, певною мірою зразок того, як треба робити наукові роботи з двигунів. Її теж можна прочитати у нашій бібліотеці.
   3. Клас малих клапанних двигунів (діаметр резонансної труби 40 мм). У 80-х роках минулого століття дослідження таких двигунів проводив автор моделі, і за ними залишилася велика кількість робітників неопублікованих матеріалів. Не можна сказати, що вони повні, але з них дещо теж вдалося витягнути.

Результати порівняння за всіма трьома двигунами представлені в таблиці.
Двигун
БПЛА
Призначення
Рік
розробки
Країна
Параметр
Експеримент
Модель
Похібка
моделі
Тяга, Н
2700-3000
2900
0.0
Питома тяга, м/с
700-750
710
0.0
Argus As 109-014
Fieseler Fi-103
(V-1)
Ударний
1943
Німеччина
Частота, Гц
48-50
50
0.0
Питома витрата пал., кг/год*дН
3,2-3,6
3.3
0.0
Тяга, Н
450-500
540
0.0-0.1
Питома тяга, м/с
780
785
0.0
Solar PJ32
KD2G-2 Firefly
Мішень
1951
США
Частота, Гц
70-80
77
0.0
Питома витрата пал., кг/год*дН
3
3.1
0.0
Тяга, Н
25-30
27
0.0
Питома тяга, м/с
650-750
700
0.0
Авторський
Без назви
Експеримент.
ударний
1982
СССР
Частота, Гц
130-150
140
0.0
Питома витрата пал., кг/год*дН
3,3-3,6
3.4
0.0

З таблиці слід, що загалом модель цілком задовільно працює у аналізованому діапазоні розмірів. Зрозуміло, що при значному відхиленні окремих розмірів та режимів від вихідних можуть виникнути розбіжності. Однак на даному етапі ми вважаємо, що основна робота виконана, модель запущена та працює, що вже дозволяє проводити якісь дослідження та випробування до (або замість) різання та зварювання. Що ми ставили нашою метою. А уточнити модель завжди можна потім у робочому порядку.

На жаль, нічого цього поки що не вийшло з безклапанними двигунами. Відомих даних вкрай мало і до того ж вони суперечливі, а всі посилання до якихось відомих робіт не несуть нам жодної інформації, щоб по них хоч щось перевірити. Тому ми залишили модель безклапанного ПуПРД у вихідному вигляді, не проводячи жодних перевірок та уточнень процесів, сподіваючись на те, що потрібні нам дані з'являться в майбутньому. Так що якщо такі дані є у вас, спробуйте нашу модель у дії, перегляньте список вхідних даних, за якими вона вважає, потім результати, а потім надсилайте аналогічні дані – ми будемо вам дуже вдячні за допомогу.