Расчет управляющего воздействия при вдуве струй газа в расширяющуюся часть сопла

Инженерный журнал: наука и инновации

# 8·2017 1

УДК 629.76 DOI 10.18698/2308-6033-2017-8-1644

Расчет управляющего воздействия при вдуве струй газа

в расширяющуюся часть сопла

МГТУ им. Н.Э. Баумана, Москва, 105005, Россия

Рассмотрены методики расчета управляющей силы при регулировании вектора

тяги ракетного двигателя путем несимметричного вдува инжектанта в расши-

ряющуюся часть сверхзвукового сопла, имеющие ряд преимуществ, поскольку поз-

воляют надежно оценить эффективность системы управления вектором тяги,

предварительно выбрать геометрические и режимные параметры и существенно

сократить объем дорогостоящей экспериментальной стендовой разработки.

Проведено сравнение результатов расчета по полуэмпирической методике и ре-

зультатов трехмерного расчета с экспериментальными данными. Исследовано

влияние способа подачи инжектанта на величину управляющей силы и потери тя-

ги на управление. Полученные данные можно использовать при проектировании

энергосиловых установок, содержащих управляющее сверхзвуковое сопло.

Ключевые слова:

ракетный двигатель, управляющее воздействие, инжекция, ма-

тематическое моделирование

Инжекционные органы управления широко применяют в совре-

менных ракетных двигателях твердого топлива (РДТТ) [1]. Интерес к

ним разработчиков ракетных систем объясняется комплексом поло-

жительных качеств, которыми они обладают: высокой эффективно-

стью, автономностью обработки конструкции, использованием непо-

движных маршевых сопел (а значит, повышенной надежностью), от-

носительно малыми потерями на управляемость и возможностью

создания системы управления по всем трем каналам: курсу, крену и

тангажу (при объединении с креновым соплом) [2].

Инженерная методика расчета управляющего воздействия при

несимметричном вводе инжектанта описана в литературе [2], однако

не приведены данные о степени ее достоверности. В настоящее время

широко применяют методики трехмерного расчета [3, 4], которые

также необходимо экспериментально подтвердить. Поэтому нами по-

ставлена следующая задача: сравнить данные расчета, проведенного

по полуэмпирической инженерной методике [2], и данные результа-

тов трехмерного расчета с имеющимися в распоряжении авторов

экспериментальными данными.

Достоверность методик расчета оценивали по эксперименталь-

ным данным, полученным на кафедре «Ракетные и импульсные си-

стемы» МГТУ им. Н.Э. Баумана (рис. 1).