Математическая модель для режима тактовой работы жидкостного ракетного двигателя космического аппарата
Авторы: Улыбышев С.Ю.
Опубликовано в выпуске: #10(82)/2018
DOI: 10.18698/2308-6033-2018-10-1813
Раздел: Авиационная и ракетно-космическая техника | Рубрика: Тепловые, электроракетные двигатели и энергоустановки летательных аппаратов
Представлено описание математической модели работы жидкостного однокомпонентного ракетного двигателя (или двигательной установки — ДУ), используемой в режиме тактовой работы (РТР), который учитывает этапы выхода двигателя на установившийся режим работы и спад тяги. Приведен порядок и результаты огневых испытаний двух отработочных образцов двигателей для получения необходимых характеристик их работы в РТР. Описана методика получения коэффициентов аппроксимации данных огневых испытаний для реализации на борту космического аппарата (КА) процедуры автономного расчета тяги двигателя и удельного импульса в зависимости от текущего давления топлива в баке и длительности рабочего такта. Проведена оценка точности аппроксимации данных и сформулированы рекомендации по объему и порядку получения и использования в расчетах данных огневых испытаний для обеспечения высокоточного маневрирования КА как при длительном режиме работы ДУ, так и близком к импульсному
Литература
[1] Бешенев Ю.А., Булдашев С.А., Долгих Г.А., Казанкин Ф.А., Киселева И.Б., Ларин Е.Г., Муркин В.А., Семкин Е.В. Параметрический ряд ЖРДМТ на штатных компонентах топлива разработки ФГУП «НИИмаш». Сб. материалов конф. «Актуальные вопросы проектирования автоматических космических аппаратов для фундаментальных и прикладных исследований». Химки, ФГУП «НПО им. С.А. Лавочкина», 2015, с. 273–278.
[2] Мурашко В.М., Козубский К.Н., Вертаков Н.М., Корякин А.И. О научно-техническом сотрудничестве НПО им. С.А. Лавочкина и ОКБ «Факел». К 50-летнему юбилею космической деятельности НПО имени С.А. Лавочкина. Вестник НПО им. С.А. Лавочкина, 2015, № 3 (29), с. 32–36.
[3] Глушков А.В., Улыбышев С.Ю. Управление многосопловой двигательной установкой космического аппарата с ограничением накопления кинетического момента. Сб. материалов конф. «Актуальные вопросы проектирования автоматических космических аппаратов для фундаментальных и прикладных исследований». Химки, ФГУП «НПО им. С.А. Лавочкина», 2015, с. 316–322.
[4] Гавриленко Т.С., Глушков А.В., Улыбышев С.Ю. Пат. № 2610793 Российская Федерация. МПК B64G 1/26. Способ управления космическим аппаратом, снабженным многосопловой двигательной установкой. Заявитель и патентообладатель ФГУП ЦНИИХМ. — № 2016100592/11; заявл. 13.01.2016; опубл. 15.02.2017. Бюл. № 5, 18 с.
[5] Воробьев А. Разработка перспективных ЖРД малых и сверхмалых тяг в составе объединенной двигательной установки космических аппаратов. Инженер, 2010, № 2, с. 28–29.
[6] Рыжков В.В., Ивашин Ю.С., Ивашин А.Ю., Петрунин Э.Ю. Автоматизированная система управления и информационного обеспечения исследований жидкостных ракетных двигателей малой тяги. Вестник СГАУ. Проблемы и перспективы развития двигателестроения, 2003, ч. 2, с. 39–44.
[7] Гаспаров М.С., Крючков А.Н., Прокофьев А.Б., Шахматов Е.В. Динамические измерения и обработка экспериментальных данных при испытаниях гидросистем. Самара, Изд-во СГАУ, 2006, 127 с.
[8] Агеенко Ю.И. Исследование параметров смесеобразования в жидкостных ракетных двигателях малой тяги со струйно-центробежной системой смешения компонентов топлива на стенке камеры сгорания. Космонавтика и ракетостроение, 2009, № 4 (57), с. 170–176.
[9] Воробьев А.Г. Математическая модель теплового состояния ЖРД МТ. Вестник МАИ, 2007, т. 4, № 4, с. 42–49.
[10] Воробьев А.Г., Боровик И.Н., Лизуневич М.М., Сокол С.А., Гуркин Н.К., Казеннов И.С. Модернизация испытательного огневого стенда для исследования рабочих процессов в жидкостных ракетных двигателях малых тяг на экологически чистых компонентах топлива. Вестник МАИ, 2010, т. 17, № 1, с. 97–100.
[11] Беляев Е.Н., Чванов В.К., Черваков В.В. Математическое моделирование рабочего процесса жидкостных ракетных двигателей. Москва, Изд-во МАИ, 1999.
[12] Барботько Л.Н., Мартиросов Д.С. Коррекция математической модели ЖРД по результатам огневого испытания для задач диагностики. Труды НПО «Энергомаш», 2003, № 21, с. 91–104.
[13] Буканов В.Т., Каменский С.С., Мартиросов Д.С. Применение расчетно-экспериментальной модели для прогноза параметров рабочих процессов ЖРД в цикле повторных огневых испытаний. Труды НПО «Энергомаш», 2015, № 32 (1), с. 91–99.
[14] Партола И.С. Развитие средств математического моделирования двигательных установок ракет космического назначения. Труды МАИ, 2011, № 46, с. 17–21.
[15] Bruno C., Accettura A.G., ed. Advanced Propulsion Systems and Technologies, Today to 2020. Vol. 223: Progress in Astronautics and Aeronautics. American Institute of Aeronautics and Astronautics, Virginia, 2008, 489 p.
[16] Huzel D.K. Modern Engineering for Design of Liquid-Propellant Rocket Engines. American Institute of Aeronautics and Astronautics, Virginia, 1992, vol. 147, 431 p.
[17] Ягодников Д.А., Ирьянов Н.Я. Ракетные двигательные установки. Термины и определения. Москва, Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2012, 87 с.
[18] ГОСТ Р 53374–2009. Двигатели ракетные жидкостные. Общие требования к изготовлению и контролю качества при поставках в эксплуатацию. Москва, Стандартинформ, 2009, 27 с.
[19] ГОСТ Р 56099–2014. Двигатели ракетные жидкостные. Методика утяжеленных испытаний. Москва, Стандартинформ, 2014, 23 с.