Методические вопросы проектирования гиперзвуковых летательных аппаратов …
1
УДК 621.1.016+536.2
Методические вопросы проектирования
гиперзвуковых летательных аппаратов,
связанные с исследованием абляции
углеродных материалов в струях жидкостных
ракетных двигателей
© В.В. Горский, Е.Г. Ватолина, В.Г. Реш
ОАО «ВПК «НПО машиностроения», Московская область,
г. Реутов, 143966, Россия
Приводится методика численного решения сопряженной задачи об истечении в
затопленное пространство струи продуктов сгорания жидкостного ракетного
двигателя (ЖРД), невязком обтекании этой струей затупленного тела вращения,
изготовленного из углеродного материала (УМ), о нестационарном нагреве и обга-
ре этого тела. Данная методика предназначена для определения проектных ха-
рактеристик гиперзвуковых летательных аппаратов, характеризующихся суще-
ственным изменением внешних обводов их высокотемпературных элементов, обу-
словленых их обгаром.
Ключевые слова:
нестационарный прогрев, углеродный материал, гиперзвуковой
летательный аппарат, жидкостный ракетный двигатель.
Введение.
Испытания высокотемпературных элементов гипер-
звуковых летательных аппаратов в струях продуктов сгорания ЖРД
относятся к числу основных элементов стендовой наземной отработ-
ки изделий указанного типа.
В работе [1] впервые удалось решить весь комплекс задач, свя-
занных с осесимметричным обтеканием, нагревом и обгаром тепло-
вой защиты применительно к условиям полета осесимметричных за-
тупленных тел в атмосфере Земли. При этом весь комплекс перечис-
ленных задач проводился в строгой сопряженной постановке, но в
качестве теплозащитного материала, из которого изготовлен обгора-
ющий элемент изделия, рассматривались только стеклопластики.
В данной работе приводится аналогичная методика комплексного
сопряженного расчета, относящаяся к условиям испытания теплоза-
щитных материалов в струях ЖРД. При этом процесс прогрева испы-
тываемой модели проводится в двухмерной нестационарной поста-
новке, а процесс уноса массы тепловой защиты проводится в рамках
полной термохимической модели разрушения углеродных материа-
лов, описанной в работах [2, 3].
Физико-математическая постановка задачи.
При такой поста-
новке задачи рассматривается физико-математическое описание про-
цесса изменения на заданном временном интервале обгарной формы
