Министерство образования и науки Российской федерации федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Московский государственный университет приборостроения и информатики» 1 МГУПИ 2013 Президентская программа повышения квалификации инженерных кадров на годы Приоритетное направление модернизации и технологического развития экономики России: Развитие перспективных видов вооружения, военной и специальной техники Проектирование гибридного ракетно-прямоточного воздушно- реактивного двигателя

ОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ПРОГРАММА ДОПОЛНИТЕЛЬНОГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ 2 МГУПИ УГС: АВИАЦИОННАЯ И РАКЕТНО-КОСМИЧЕСКАЯ ТЕХНИКА Целевая группа: Инженеры-конструкторы Вид профессиональной деятельности: проектно-конструкторская Цель работы - обучить специалистов оборонных и ракетно-космических предприятий и организаций основам совершенствования энергомассовых характеристик летательных аппаратов (ЛА) за счёт применения гибридных ракетно-прямоточных воздушно-реактивных двигателей (ГРПВРД). Дать слушателям теоретические знания по проектированию ГРПВРД, в том числе по использованию системы автоматизированного проектирования. Подготовить теоретическую базу для освоения специализированных курсов в области проектирования ГРПВРД.

ОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ПРОГРАММА ДОПОЛНИТЕЛЬНОГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ 3 МГУПИ СТРУКТУРА ПРОГРАММЫ Модуль 1. Схемно-конструктивные особенности, основные параметры и характеристики ГРПВРД Модуль 2. Модели, основанные на применении методов математического программирования Модуль 3. Система автоматизированного проектирования ГРПВРД Модуль 4. Выбор оптимальных параметров и характеристик ГРПВРД на основе САПР. Численный эксперимент

ОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ПРОГРАММА ДОПОЛНИТЕЛЬНОГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ 4 МГУПИ ПЕРЕЧЕНЬ АКТУАЛЬНЫХ КОМПЕТЕНЦИЙ 1. Знать: конструктивно-компоновочные схемы и принципы действия гибридного ракетно- прямоточного воздушно-реактивного двигателя (ГРПВРД); 2. Уметь: формировать математические модели (моделирование параметров и характеристик двигателя и его основных систем); 3. Уметь: осуществлять выбор типа конструкционных, теплозащитных и термоэрозионностойких материалов для ГРПВРД; 4. Уметь: применять системы автоматизированного проектирования для определения параметров и характеристик ГРПВРД; 5. Уметь: выбирать метод численного интегрирования; 6. Уметь: формировать программы моделирования и осуществлять графическое построение.

ОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ПРОГРАММА ДОПОЛНИТЕЛЬНОГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ 5 МГУПИ ТРЕБОВАНИЯ К ПОСТУПАЮЩИМ И ОЦЕНКА КАЧЕСТВА ОСВОЕНИЯ ПРОГРАММЫ Лица, поступающие на обучение, должны иметь диплом о высшем образовании по специальностям: (160700) – Двигатели летательных аппаратов; – Гидроаэродинамика и динамика полета; – Баллистика и гидроаэродинамика – Ракетостроение и космонавтика; – Ракетные комплексы и космонавтика. А также обладать следующими компетенциями для освоения программы повышения квалификации: знаниями в области ракетного двигателестроения; знаниями в области информатики и вычислительной техники, информационных технологий; знаниями в области математического моделирования сложных процессов; опытом проектирования в системах автоматизированного проектирования; опытом работы в должности инженера-проектировщика, инженера-конструктора. К итоговой аттестации допускаются лица, выполнившие требования, предусмотренные программой, и успешно прошедшие все оценочные процедуры, предусмотренные программами профессиональных модулей. Форма итоговой аттестации по программе – защита проекта (по тематикам, согласованным с заказчиком).

ОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ПРОГРАММА ДОПОЛНИТЕЛЬНОГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ 6 МГУПИ ПЕРЕЧЕНЬ ТЕМ ИТОГОВОЙ РАБОТЫ (по согласованию с заказчиком) 1.Программа термодинамического расчёта удельного импульса тяги ГРПВРД. 2.Газодинамический и тепловой расчёт параметров рабочего процесса в сопловом аппарате ГРПВРД. 3.Построение профиля соплового аппарата ГРПВРД для заданных исходных данных. 4.Термодинамический расчёт состава продуктов горения для первого и второго контура камеры сгорания ГРПВРД. 5.Способы выбора геометрических характеристик диффузора из условия минимума потерь полного давления. 6.Схемно-конструктивные решения и методы расчета параметров рабочего процесса ГРД- газогенератора ГРПВРД. 7.Физико-математическое описание рабочего процесса ракетно-прямоточного воздушно- реактивного двигателя. 8.Метод расчет газодинамических параметров ГРПВРД.

ОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ПРОГРАММА ДОПОЛНИТЕЛЬНОГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ 7 МГУПИ УЧЕБНЫЙ ПЛАН п/п Наименование модулей Всего часов В том числе Обязательная аудиторная учебная нагрузкаСамост. работа, часов Практика с указанием мест проведения, часов Лекции Практические занятия, часов 1 Модуль 1. Схемно-конструктивные особенности, основные параметры и характеристики ГРПВРД Модуль 2. Модели, основанные на применении методов математического программирования на базе лаборатории автоматизированного проектирования ФГУП МНИИРП 3 Модуль 3. Система автоматизированного проектирования ГРПВРД на базе лаборатории автоматизированного проектирования ФГУП МНИИРП 4 Модуль 4. Выбор оптимальных параметров и характеристик ГРПВРД на основе САПР. Численный эксперимент на базе Центра обработки данных МГУПИ 5 Подготовка и защита выпускной квалификационной/ аттестационной работы ИТОГО

ОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ПРОГРАММА ДОПОЛНИТЕЛЬНОГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ 8 МГУПИ МОДУЛЬ 1. СХЕМНО-КОНСТРУКТИВНЫЕ ОСОБЕННОСТИ, ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ И ХАРАКТЕРИСТИКИ ГИБРИДНОГО РАКЕТНО-ПРЯМОТОЧНОГО ВОЗДУШНО-РЕАКТИВНОГО ДВИГАТЕЛЯ (ГРПВРД) Наименование тем профессионального модуля Содержание учебного материала, лабораторные работы и практические занятия, самостоятельная работа обучающихся (если предусмотрены) Объем часов 12 Тема 1. Схемно- конструктивные особенности. Основные параметры и характеристики ГРПВРД Конструктивно-компоновочные схемы ГРПВРД. Ракетно-прямоточные двигатели для ракет класса «поверхность-воздух». Коэффициент тяги и удельного импульса тяги ГРПВРД их связь с динамикой полета. Критерий эффективности. Тяга РПД и ее эффективное значение. Практическая работа на тему «Выбор критериев качества ГРПВРД. Принципы построения математических моделей» Определение энергомассового, надежностного и стоимостного критериев. Формирование математической модели, устанавливающей взаимосвязь между баллистическими, геометрическими, энергомассовыми, надежностными и стоимостными характеристиками ГРПВРД 6 Тема 2. Факторы, обеспечивающие эффективность функционирования ГРПВРД Повышение тяговых характеристик прямоточной силовой установки. Эжекторное устройство. Практическая работа на тему «Моделирование корпуса ГРПВРД» Установление номенклатуры используемых материалов для деталей и узлов корпуса ГРПВРД; наименования соединений, используемых для скрепления отдельных деталей и узлов корпуса ГРПВРД друг с другом; перечень теплозащитных материалов, используемых для защиты различных деталей и узлов корпуса ГРПВРД. Определение толщины несущих материалов и теплозащитных покрытий, обеспечивающих выполнение условий оптимальности по критерию (например, по массе ГРПВРД); основных параметров и размеров, характеризующих применяемые соединения. 4 Тема 3. Помпажный режим работы ГРПВРД Факторы, вызывающие нарушение работы камеры сгорания, появление вибрационных нагрузок, воздейситвующие на конструкцию летательного аппарата и приборы управления. Изменение параметров ГРПВРД при помпаже. Параметры двигателя, снижающие воздействие помпажа. Расчет беспомпажных режимов. 2 Всего12

ОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ПРОГРАММА ДОПОЛНИТЕЛЬНОГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ 9 МГУПИ МОДУЛЬ 2. МОДЕЛИ, ОСНОВАННЫЕ НА ПРИМЕНЕНИИ МЕТОДОВ МАТЕМАТИЧЕСКОГО ПРОГРАММИРОВАНИЯ Наименование тем профессионального модуля Содержание учебного материала, лабораторные работы и практические занятия, самостоятельная работа обучающихся (если предусмотрены) Объем часов 12 Тема 1. Моделирование параметров и характеристик двигателя и его составных систем (диффузор, камера сгорания, сопло, топливо и пр.) Разработка математических моделей на основе систем дифференциальных уравнений. Выбор метода численного интегрирования. Разработка вычислительного алгоритма. Подготовка данных для численного эксперимента. Практическая работа на тему «Определение параметров летательного аппарата с ГРПВРД» Уравнения движения центра масс ЛА с прямоточным контуром неуправляемого полета. Система дифференциальных уравнений для баллистических расчетов. Расчетное определение коэффициента тяги. Определение термодинамического комплекса двигателя в результате термодинамических расчетов на ЭВМ, выполняемых для принятой марки топлива при различных высоты полета. 8 Тема 2. Моделирование термодинамических процессов первого и второго контура в камере сгорания и сопле Управление ходом расчета. Расчет состава и теплофизических свойств продуктов сгорания твердого топлива. Расчет параметров рабочего процесса и расходных характеристик двигателя. Сравнение проектных вариантов и выбор оптимального. Практическая работа на тему «Моделирование параметров и характеристик топлива и заряда ТТ первого и второго контура ГРПВРД» Обеспечение выбора конкретной марки топлива с указанием всех его характеристик (энергетических, физико-механических и др.). Определение пределов рабочих давлений, при которых целесообразна эксплуатация заданного топлива. Выбор формы заряда из числа имеющихся в библиотеке прототипов. Установление геометрических размеров топливного заряда. Определение первоначального значения площади критического сечения. Оценка в первом приближении внутрибаллистических характеристик в камере ГРПВРД для оценки наличия эрозионного горения и напряженно-деформированного состояния заряда. Оценка прочности заряда. 10 Всего 18

ОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ПРОГРАММА ДОПОЛНИТЕЛЬНОГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ 10 МГУПИ МОДУЛЬ 3. СИСТЕМА АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ ГИБРИДНОГО РАКЕТНО- ПРЯМОТОЧНОГО ВОЗДУШНО-РЕАКТИВНОГО ДВИГАТЕЛЯ (ГРПВРД) Наименование тем профессионального модуля Содержание учебного материала, лабораторные работы и практические занятия, самостоятельная работа обучающихся (если предусмотрены) Объем часов 12 Тема 1. Научно- методическое обеспечение САПР ГРПВРД Классификация моделей, применяемых в объектно-ориентированных САПР. Модели структурного анализа (выбор на основе прототипа). Функциональные модели (расчет геометрических и массовых характеристик проектируемых узлов и деталей изделия, проверка корректности работы узлов и деталей). Модели оптимизации (выбор совокупности характеристик с целью определения условия оптимальности по заданному критерию). Машинная графика. Практическая работа на тему «Моделирование параметров и характеристик соплового блока первого и второго контура ГРПВРД» Определение конструктивной схемы соплового блока. Определение материалов, используемых в проектируемом сопловом блоке. Установление необходимости выбора теплозащитных материалов для проектируемого соплового блока. Определение контур до-, около- и сверхзвуковой частей соплового блока. Определение потери удельного импульса тяги. Выбор способа соединения соплового блока с корпусом ГРПВРД. Расчет основных конструктивных параметров соединения. Оптимизация соплового блока. 8 Тема 2. Формирование пакета прикладных программ для реализации численного эксперимента при различных режимах работы ГРПВРД Требования к функциональному наполнению пакета прикладных программ. Требования к эксплуатации. Требования к технологии программирования. Практическая работа на тему «Пакет прикладных программ для системы запуска ГРПВРД» Состав пакета прикладных программ (базисные модули нижнего уровня, базисные модули верхнего уровня, предпосылки, модули связки, начальные установки, граничные условия, коэффициенты дифференциальных уравнений и пр.). Подпрограммы, моделирующие работу системы воспламенения. Подпрограммы, моделирующие газодинамические процессы. Подпрограммы, моделирующие процессы теплопередачи. Подпрограммы, моделирующие процессы нагрева топливного заряда корпуса ГРПВРД. Подпрограммы, обеспечивающие расчет скоростей горения топлива и уноса теплозащитных покрытий. Подпрограммы, обеспечивающие расчет геометрии внутрикамерных об­ластей. 10 Всего18

ОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ПРОГРАММА ДОПОЛНИТЕЛЬНОГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ 11 МГУПИ МОДУЛЬ 4. ВЫБОР ОПТИМАЛЬНЫХ ПАРАМЕТРОВ И ХАРАКТЕРИСТИК ГИБРИДНОГО РАКЕТНО- ПРЯМОТОЧНОГО ВОЗДУШНО-РЕАКТИВНОГО ДВИГАТЕЛЯ (ГРПВРД) НА ОСНОВЕ САПР. ЧИСЛЕННЫЙ ЭКСПЕРИМЕНТ Наименование тем профессионального модуля Содержание учебного материала, лабораторные работы и практические занятия, самостоятельная работа обучающихся (если предусмотрены) Объем часов 12 Тема 1. Техническое задание на проектирование ГРПВРД Основные требования, формируемые в техническом задании. Группы требований: энергетические характеристики, габаритные размеры, конструктивные ограничения, эксплуатационные характеристики. Подсистема анализа технического задания. 2 Тема 2. Оценка работоспособности спроектированного ГРПВРД Банки данных прототипов двигателей их пополнение. Проверочные расчеты и оценка работоспособности спроектированного двигателя: расчет выхода двигателя на режим квазистационарной работы, расчет внутрибаллистических параметров, расчет газодинамических параметров, расчет прогрева элементов конструкции, расчет надежности функционирования узлов и деталей. 2 Тема 3. Выбор оптимальных параметров характеристик ГРПВРД Проверка работоспособности спроектированного двигателя. Совокупность проверочных расчетов: выход двигателя на режим квазистационарной работы; внутрибаллистические параметры; изменение газодинамических параметров; прогрев элементов конструкции двигателя; напряженно-деформированное состояние узлов и деталей; надежность функционирования узлов и деталей. Оптимизация параметров и модели. 2 Тема 4. Численный эксперимент Практическая работа на тему «Проектирование элементов ГРПВРД с заданными в техническом задании параметрами». Разработка физической и математической модели решаемой задачи (набор свойств и система дифференциальных уравнений). Разработка дискретной модели (последовательность операций). Разработка программного комплекса (подпрограмма). Проведение численного эксперимента. Анализ результатов расчета. 12 Всего 18