Использование метода подконструкций для термопрочностного расчета камеры…
1
УДК 629 7.036.54
Использование метода подконструкций
для термопрочностного расчета камеры
жидкостного ракетного двигателя
© С.С. Гаврюшин
1
, Е.Е. Красновский
1
, О.В. Короткая
1
,
П.П. Стриженко
2
, Р.Э. Катков
2
1
МГТУ им. Н.Э. Баумана, Москва 105005, Россия
2
РКК «Энергия» им. С.П. Королёва, г. Королёв, Московская об-
ласть, 141070, Россия
Изложена методика конечно-элементного анализа напряженно-деформированн-
ного состояния камеры сгорания и сопловой части перспективного жидкостного
ракетного двигателя. Рассмотрено циклическое нагружение конструкции на трех
режимах работы. Исследование проведено в среде программного комплекса
ANSYS. При составлении расчетной схемы применен метод подконструкций и
учтено свойство циклической симметрии, что позволило существенно уменьшить
размерность рассматриваемой задачи. По результатам расчета определены зоны
появления пластических деформаций, критических с точки зрения малоцикловой
усталости конструкции. Предложенная методика и созданные численные модели
прошли практическую аппробацию.
Ключевые слова:
метод конечных элементов, математическое моделирование,
подконструкция, циклическая симметрия, напряженно-деформированное состоя-
ние, насадок радиационного охлаждения, сопло, камера сгорания, жидкостный
ракетный двигатель.
Введение.
В настоящее время на рынке космических пусковых
услуг наиболее динамично развивается сектор доставки космических
аппаратов на околоземные орбиты. Наибольшее число космических
аппаратов выведено на эти орбиты космическими ракетными разгон-
ными блоками типа ДМ — надежными космическими буксирами,
созданными в Ракетно-космической корпорации «Энергия» имени
С.П. Королева и применяемыми совместно с трехступенчатой раке-
той-носителем «Протон» и двухступенчатой ракетой-носителем «Зе-
нит-2S» ракетно-космического комплекса «Морской старт».
Для успешной конкуренции на рынке космических услуг требу-
ется модернизация старых и создание новых разгонных блоков. Важ-
ными элементами, определяющими работоспособность конструкции
разгонного блока, являются камера сгорания и сопловая часть жид-
костного ракетного двигателя (ЖРД), анализ прочностных характе-
ристик которых рассмотрен в настоящей работе.
Принципиальная схема расчета.
Для проведения термопроч-
ностного анализа камеры сгорания и сопловой части ЖРД (рис. 1) ис-
