Development concept of jet engines for the unmanned aerial vehicles

Abstract

Based on published open sources, analyzed the problems solved by unmanned aerial vehicles (UAVs) and applied them to the types of gas turbine engines. Designing engine for the UAV can perform «from scratch» in designing a special engine for a specific aircraft. However, a more appropriate use of the gas generator is tested practice of modular development of gas turbine engines, upgrading them to solve specific problems. For supersonic UAV with a range of 500 km is reasonable to use a simplified and light turbojet, relatively inexpensive, although with worse performance characteristics compared with turbofan engines. The distinctive design features of these engines are a low number of compressor stages, single-stage turbine, double-bearing, single-shaft rotor, the simplified system starter, system lubrication and fuel. As objective function in designing for turbojet engines with short lifetime for the UAV is advisable to use at least economic cost to design, manufacture and operation of the engine at the given parameters of thrust and specific fuel consumption. An example of the design characteristics of the single-shaft turbojet calculation, developed for the UAV-based gas generator series turbofan training aircraft.

По материалам открытой печати проанализированы задачи, решаемые беспилотными летательными аппаратами (БПЛА) и применяемые для них типы газотурбинных двигателей. Разработку двигателя для БПЛА можно выполнять «с нуля», проектируя специальный двигатель для конкретного летательного аппарата. Однако более целесообразным является использование газогенераторов проверенных практикой разработок модульных ГТД, модернизируя их для решения конкретных задач. Для сверхзвуковых БПЛА с дальностью полета до 500 км целесообразно использовать упрощенные легкие ТРД, сравнительно недорогие, хотя и с худшими техническими характеристиками по сравнению с ТРДД. Отличительными конструктивными особенностями таких двигателей являются компрессор с малым числом ступеней, одноступенчатая турбина, двухопорный одновальный ротор, упрощенные системы запуска, смазки и топливопитания. В качестве целевой функции при проектировании короткоресурсных ГТД для БПЛА целесообразно использовать минимум экономических затрат на проектирование, производство и эксплуатацию двигателя при заданных параметрах тяги и удельного расхода топлива. Приведен пример проектировочного расчета характеристик одновального ТРД, разрабатываемого для БПЛА на базе газогенератора серийного ТРДД учебно-тренировочного самолета.

По матеріалах відкритих видань проаналізовано завдання, що вирішуються безпілотними літальними апаратами (БПЛА) і вживані для них типи газотурбінних двигунів. Розробку двигуна для БПЛА можна виконувати «з нуля», проектуючи спеціальний двигун для конкретного літального апарату. Проте доцільнішим є використання газогенераторів перевірених практикою розробок модульних ГТД, модернізуючи їх для вирішення конкретних завдань. Для надзвукових БПЛА з дальністю польоту до 500 км доцільно використовувати спрощені легкі ТРД, порівняно недорогі, хоча і з гіршими технічними характеристиками в порівнянні з ТРДД. Відмітними конструктивними особливостями таких двигунів є компресор з малим числом ступенів, одноступінчата турбіна, двоопорний одновальний ротор, спрощені системи запуску, мастильна і паливопостачання. Як цільову функцію при проектуванні малоресурсних ГТД для БПЛА доцільно використовувати мінімум економічних витрат на проектування, виробництво і експлуатацію двигуна при заданих параметрах тяги і питомої витрати палива. Наведений приклад проектувального розрахунку характеристик одновального ТРД, що розробляється для БПЛА на базі газогенератора серійного ТРДД учбово-тренувального літака.