Экспериментальная оценка рациональных параметров предпускового ускорения для обеспечения запуска маршевых жидкостных ракетных двигателей в условиях невесомости
Авторы: Сапожников В.Б., Полянский А.Р., Корольков А.В.
Опубликовано в выпуске: #9(93)/2019
DOI: 10.18698/2308-6033-2019-9-1916
Раздел: Авиационная и ракетно-космическая техника | Рубрика: Тепловые, электроракетные двигатели и энергоустановки летательных аппаратов
Представлены результаты экспериментальных исследований процессов осаждения жидкого топлива в баках жидкостных ракетных двигательных установок в условиях свободного (невозмущенного) орбитального (суборбитального) полета под действием малой предпусковой перегрузки, создаваемой вспомогательными двигателями перед запуском маршевого жидкостного ракетного двигателя. С использованием метода подобия и размерности сформирована структура безразмерных комплексов, определяющих зависимость времени, необходимого для осаждения топлива к заборному устройству бака, от перегрузки, степени заполнения бака и физических свойств топлива. Выявлено, что вязкость топлива практически не влияет на скорость его осаждения. Проанализировано влияние капиллярных и массовых сил на время сепарации газовых включений в жидком топливе. Установлено, что движение газовых пузырей в жидкости под действием продолжительного импульса предпусковой перегрузки приобретает квазистационарный характер.
Литература
[1] Корольков А.В., Сапожников В.Б. Имитационная модель изменения формы газового пузыря в жидкости в условиях реального космического полета. Вестник Московского государственного университета леса — Лесной вестник, 2005, № 4, с. 51–52.
[2] Sapozhnikov V.B., Korolkov A.V. Mathematical modeling of a spacecrafts’ fuel tank empty in-gin the orbital flight conditions. Int. Scientific Conf. “Physical and Mathematical Problems of Advanced Technology Development” (Moscow, Bauman MSTU, 17–19 November 2014): abstracts. Moscow, Bauman MSTU Publ., 2014, pp. 80–81.
[3] Седов Л.И. Методы подобия и размерности в механике. 8-е изд., перераб. Москва, Наука, 1977, 440 с.
[4] Burge G.W., Blackmon J.B., Madsen R.A. Analytical approaches for the design of orbital refueling system. AIAA Paper, 1969, no. 69–567, рр. 53–65.
[5] Калинин Э.К., Невровский В.А. К оценке времени осаждения жидкости в баке под действием малой перегрузки. Инж.-физ. журнал, 1986, т. 50, № 6, с. 930–934.
[6] Harlow F.H., Welch J.E. Numerical calculation of time-dependent viscous incompressible flow of fluid with free surface. Physics of Fluids, 1965, vol. 8, no. 12, рр. 2182–2189.
[7] Aydelott J.C., Mjolsness R.S., Torreу M.D., Hochstein J. I. Numerical modeling of on-orbit propellant motion resulting from an impulsive acceleration. АIАА/ SAE/ ASME/ ASEE: 23 Joint Propulsion conf. 29 June — 2 July 1987. San-Diego, Calif. USA, 1987, 22 p.
[8] Сапожников В.Б., Авраамов Н.И. Условия разрушения газовых полостей в жидкости при переходе от невесомости к кратковременному воздействию одиночных импульсов перегрузки. Инженерный журнал: наука и инновации, 2017, вып. 2. DOI: 10.18698/2308-6033-2017-02-1581
[9] Левич В.Г. Физико-химическая гидродинамика. Москва, Ленинград, Физматгиз, 1959, 699 с.
[10] Воинов О.В. Условия разрушения сферического газового пузыря в жидкости при нелинейных пульсациях. Доклады Академии наук, 2008,т. 422, № 6, с. 750–754.
[11] Архипов В.А., Васенин И.М., Усанина А.С. Экспериментальное исследование нестационарных режимов всплытия одиночного пузырька. Инж.-физ. журн., 2013, т. 86, № 5, с. 1097–1106.
[12] Архипов В.А., Васенин И.М., Ткаченко А.С., Усанина А.С. О нестационарном всплытии пузырька в вязкой жидкости при малых числах Рейнольдса. Механика жидкости и газа, 2015, № 1, с. 86–94.