На испытательном стенде имеется специальное оборудование, необходимое для проведения измерений параметров высокотемпературных сверхзвуковых потоков: давления (полное и статическое), температуры (полная и статическая), тепловых потоков (диапазон 0.3 — 3 МВт/м2). Для измерения давлений используется многоточечная охлаждаемая гребенка трубок Пито. Для температурных измерений используются как термопары, так и тепловизионные методы. Для измерения тепловых потоков используются датчики удельных тепловых потоков оригинальной конструкции (совместная разработка с кафедрой 204). Автоматизированная инфракрасная диагностическая система Thermacam PM 695 позволяет измерять поля температур на различных поверхностях в диапазоне -40…2000°С с точностью 2%. Цифровой 2-х цветный пирометр IGAR-12LO позволяет проводить локальное бесконтактное измерение температуры в минимальной области поверхности (0.5-2.5 мм) (таких, как металла, керамика, графита и др. в диапазоне температур: 500-2200°С с точностью измерений 0,5% измеренного значения. Специализированные датчики пульсаций давления XTEH-10LAC-190 (M) SERIES для измерения пульсаций давления в жидкостях и газах дают возможность изучить быстропеременные газодинамические процессы. Технические характеристики: рабочий диапазон давлений - 7 Бар, температура контролируемой среды - до 500 °С; рабочий диапазон частот не уже - 10-25000 Гц. Микрофон Brüel&Kjær типа 4938 предназначен для измерения уровня шума газовой струи в закрытом помещении без звукопоглощающих поверхностей. Технические характеристики: Динамический диапазон не менее: 40 – 180 дБ. Частотный диапазон не менее: 4Гц – 70кГц. Сбор данных и частичное управление осуществляется с помощью высокопроизводительной системы сбора экспериментальных данных и управления для ввода\вывода аналоговых и цифровых сигналов, согласования сигналов с датчиков и первичных преобразователей, выдачу управляющих сигналов на исполнительные механизмы лабораторных установок на основе оборудования National Instruments. Датчики давления поверяются с лабораторной точностью. Для этого используются: манометр грузопоршневой МП-250 класса точности 0.05 (погрешность ± 0.05 %) мановакууметр МВП-2.5 (погрешность - ±5 Па).

Научная группа, занимающаяся исследованием рабочего процесса гиперзвуковых прямоточных воздушно-реактивных двигателях — ГПВРД, была организована в МАИ на кафедре 201, факультете № 2 «Двигатели летательных аппаратов» в 1969 году.

Основой коллектива стал ряд сотрудников из МКБ «Красная звезда», который был переведен в МАИ приказом Главного конструктора МКБ «Красная звезда» Михаила Михайловича Бондарюка. Базовое оборудование было передано из НИИ ТП (ныне Центр имени М. Келдыша). Под руководством начальника стенда А. И. Заславского было начато строительство технологических помещений и монтаж оборудования. Наиболее динамично и результативно работы в области исследований и разработок камер сгорания ГПВРД велись в период с 1977 по 1990 г.г., когда отраслевую лабораторию факультета № 2 (ОНИЛ-2) возглавил с.н.с., к.т.н. С. И. Барановский, а научным руководителем работ был профессор, д.т.н., лауреат Государственной премии Г. Н. Абрамович. В этот период лаборатория плодотворно сотрудничала с ТМКБ «Союз» (Тураево). За результаты этих работ большой коллектив сотрудников ОНИЛ-2 был удостоен в 1989 году премии Совета Министров СССР.
По тематике работ было защищено 3 докторские диссертации: Барановский  С. И., Левин  В. М., Аврашков  В. Н. и кандидатские диссертации: Коновалов  И. В., Турищев  А. И., Николенко  Н. П., Луценко  В. В.

В начале 90-х годов государственное финансирование данного направления практически прекратилось. Большая часть специалистов перешла в другие организации.

В тоже время, накопленный опыт проведения сложных огневых экспериментов и результаты работ привлекли внимание ряда европейских организаций, работающих в области создания авиационной и ракетной техники. В 1992 году подразделение лаборатории кафедры 201 была преобразована в научный центр «АЭРОСПЕЙС», силами которого выполнялись работы по международным контрактам. Руководителем центра стал с.н.с., к.т.н. Левин  В. М.. Основным партнером МАИ стало объединение Aerospatiale (Франция) (ныне MBDA-France). Кроме того, ряд экспериментальных работ был выполнен по контрактам с Аirbus (Франция), Snecma (Франция), MTU-Munich (Германия).

Выполнение международных контрактов позволило не только сохранить и усовершенствовать стендовое оборудование, но и существенно повысить и расширить возможности измерительного оснащения проводимых экспериментов. Был подготовлен ряд молодых специалистов для работы в столь сложной области, как проведение экспериментальных исследований газовой динамики горения в сверхзвуковых потоках.

CAD — модель ЛА LEA

Международные работы (контракты) позволили специалистам МАИ участвовать в самых актуальных совместных работах, знакомиться с последними достижениями науки и техники в области подготовки и проведения гиперзвуковых полетов. В настоящее время эти работы ведутся силами сотрудников научно-исследовательской группы «Экспериментального Исследования Горения» (НИГ ЭИГ), факультета № 2 «Двигатели летательных аппаратов», под руководством в.н.с., д.т.н. Аврашкова  В. Н.

С 2004 года совместным работам MBDA-МАИ, в соответствии с распоряжением Президента РФ, придан статус международного военно-технического сотрудничества. Основной целью этих работ является проведение летных испытаний широкодиапазонного ПВРД на гиперзвуковом летательном аппарате.

Схема проведения летного эксперимента по программе LEA

• Разработка материалов и технологий для изготовления камер сгорания малого веса и с внутренней структурой, пригодной для охлаждения топливом.
• Подтверждение наличия положительного баланса между тягой двигателя и сопротивлением ЛА в полете и оптимизация этого баланса с использованием всех доступных инженерных способов.

Хотя окончательное заключение о положительном решении этих проблем может дать только успех летного эксперимента, большая часть предварительных результатов может быть получена на доступном наземном стендовом оборудовании и с помощью классического численного моделирования (термический анализ, механика...).

Актуальные работы, проводимые в рамках различных исследовательских и технических программ, сфокусированы на технологии изготовления основных узлов камеры сгорания, ее характеристиках, термической и механической прочности:

• получение параметров КС изменяемой геометрии, необходимых для достижения ее оптимальных характеристик;
• проектирование конструкции элементов камеры сгорания, охлаждаемых топливом с учетом технологии производства композиционных жаростойких материалов;
• выбор топлива, используемого в качестве охладителя корпуса камеры сгорания.

Воздействие высокотемпературной струи

Образец во время эксперимента

Результаты измерений

Испытания высокотемпературных материалов на стенде НИГ ЭИГ (MBDA-MAИ)

С другой стороны, до момента начала дорогостоящей технической программы летного эксперимента, необходима демонстрация надежности прогноза положительного баланса сил тяги и сопротивления гиперзвукового летательного аппарата.

Силовой баланс между тягой двигателя и сопротивлением ЛА

Для выполнения этого ответственного шага, MBDA-France и ONERA возглавили европейскую научную программу, названную LEA, существенная часть работ которой выполняется специалистами НИГ ЭИГ Московского Авиационного Института. Основные направления программы LEA:

• выбор методик исследования ГЛА, используя наземные испытания и численное моделирование
• выбор исследовательских средств достижения цели (экспериментальных или численных)
• применение выбранных средств для разработки экспериментальной модели ЛА
• апробация этих методик в серии летных экспериментов

Начатая в январе 2004 года, эта программа планируется завершиться в конце 2014 года совершением 4 автономных летных экспериментов на модели ЛА для чисел Маха полета 4 — 8. Шаг за шагом, основная концепция экспериментального ЛА программы LEA и его силовой установки были определены и окончательно утверждены в Предварительном Конструкторском Проекте в начале 2006 года.

Концепция изменяемой при помощи подвижной обечайки геометрии двигателя, используемая в LEA

Сегодня уже идут работа по Фазе 6, в процессе которой модернизированная модель ГЛА проходит стадию экспериментов на стенде с огневым подогревателем с целью определения ее характеристик.

В МАИ, после разработки нового огневого подогревателя воздуха охлаждаемая водой модель камеры сгорания изменяемой геометрии с размерностью 2/3 была испытана в условиях, моделирующих числа Маха полета 2 — 7+ на таких типах топлива, как керосин и водород, а также на смеси метана и водорода.

Испытания камеры сгорания на стенде в МАИ