Сверхзвуковой воздушно-реактивный двигатель является основным силовым агрегатом современных гиперзвуковых летательных аппаратов. При длительном полете гиперзвуковых летательных аппаратов на высоких числах Маха возникает выраженная потребность в тепловой защите двигателя и электропитании. Для одного типа сверхзвукового воздушно-реактивного двигателя была разработана интегрированная система охлаждения и выработки электроэнергии на базе цикла Брайтона с сверхкритическим CO₂; построена модель теплового источника на стенке двигателя, исследовано влияние ключевых конструкторских параметров – давления поглощения, температуры на входе в турбину, давления отвода тепла и степени регенерации – на термодинамические характеристики системы и взаимосвязи между параметрами; с применением многопараметрической совместной оптимизации получена лучшая конструкция и оптимальная производительность интегрированной системы охлаждения и выработки электроэнергии. По сравнению с традиционным простым циклом проведена оценка преимуществ по термодинамическим показателям. Результаты показывают, что максимальный КПД выработки электроэнергии интегрированной системы достигает 15,9%, обеспечивая непрерывное электроснабжение мощностью 206,2 кВт и демонстрируя хорошие перспективы применения; чем меньше перепад температуры в точке сопряжения процесса поглощения тепла на стенке двигателя, тем более выражены преимущества термодинамических показателей предлагаемого решения по сравнению с базовым циклом, максимальное относительное повышение эффективности выработки электроэнергии достигает 9,3%.

сверхзвуковой воздушно-реактивный двигатель; тепловая защита; сверхкритический CO_2; цикл Брайтона; тепловая генерация электроэнергии