Расчет минимального запаса топлива, находящегосяв контакте с внутрибаковым устройством, для обеспечения работы жидкостного ракетного двигателя в условиях невесомости
Авторы: Сапожников В.Б., Полянский А.Р., Корольков А.В.
Опубликовано в выпуске: #3(111)/2021
DOI: 10.18698/2308-6033-2021-3-2063
Раздел: Авиационная и ракетно-космическая техника | Рубрика: Тепловые, электроракетные двигатели и энергоустановки летательных аппаратов
Представлены результаты теоретических исследований процесса 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. Выполнены оценка времени релаксации свободного объема жидкости (для максимально неблагоприятного случая) и оценка минимального запаса связанного объема для гарантированного запуска и бесперебойной работы жидкостного ракетного двигателя в условиях невесомости. Исследована возможность управления временем релаксации при постепенном или ступенчатом выходе двигателя на режим. Применение предложенной формулы позволяет на этапе проектирования проводить оценку минимального запаса топлива, которое может находиться в контакте с внутрибаковым устройством перед запуском маршевого жидкостного ракетного двигателя в условиях невесомости, для того чтобы обеспечивать бесперебойную работу двигательной установки.
Литература
[1] Андреев Е.А., Новиков А.В., Шацкий О.Е. Расчетное и экспериментальное исследование надежности запуска и выхода на режим ракетного двигателя малой тяги на газообразных компонентах кислород + метан с электроискровым зажиганием. Инженерный журнал: наука и инновации, 2017, вып. 4. DOI: 10.18698/2308-6033-2017-4-1606
[2] Новиков А.В., Сухов А.В., Андреев Е.А. Экспериментальное исследование гидродинамических процессов в топливных баках с капиллярными системами отбора жидкости. Инженерный журнал: наука и инновации, 2017, вып. 1. DOI: 10.18698/2308-6033-2017-1-1576
[3] Новиков А.В., Ягодников Д.А., Лоханов И.В. и др. Материальное и методическое обеспечение исследования гидродинамических процессов в топливных баках с капиллярными системами отбора криогенных компонентов. Вестник НПО имени С.А. Лавочкина, 2017, № 35/1, с. 36–42.
[4] 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: Московский государственный университет леса (Мытищи), 2005, № 4, с. 51–52.
[5] Sapozhnikov V.B., Korolkov A.V. Mathematical modeling of a spacecrafts’ fuel tank empty in-gin the orbital flight conditions. International Scientific Confe-rence “Physical and Mathematical Problems of Advanced Technology Development” (Moscow, Bauman MSTU, 17–19 November 2014): Abstracts. Moscow, BMSTU Publ., 2014, pp. 80–81.
[6] Burge G.W., Blackmon J.B., Madsen R.A. Analytical approaches for the design of orbital refueling system. AIAA Paper, 1969, no. 69–567, p. 53.
[7] 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.
[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, с. 1. DOI: 10.18698/2308-6033-2017-2-1581
[9] Александров А.А., Хартов В.В., Новиков Ю.М., Крылов В.И., Ягодни-ков Д.А. Современное состояние и перспективы разработки капиллярных топливозаборных устройств из комбинированных пористо-сетчатых материалов для космических аппаратов с длительным сроком активного существования. Вестник Московского государственного технического университета им. Н.Э. Баумана. Сер. Машиностроение, 2015, № 6 (105), с. 130–142.
[10] Большаков В.А., Новиков Ю.М., Партола И.С. Средства обеспечения сплошности жидких компонентов топлива в системе питания РБ «Бриз-М» с дополнительным (сбрасываемым) топливным баком. XXXIV Научные чтения, посвященные научному наследию и развитию идей К.Э. Циолковского. Сб. докл. РАН, Государственный музей истории космонавтики им. К.Э. Циолковского. Калуга, 1999, с. 78–86.
[11] Корольков А.В., Партола И.С., Сапожников В.Б. Теоретические основы разработки и экспериментальной отработки капиллярных заборных устройств с минимальными остатками топлива. Научно-технические разработки ОКБ-23 — КБ «Салют». Москва, Воздушный транспорт, 2006, с. 313–319.
[12] Корольков А.В., Меньшиков В.А., Партола И.С., Сапожников В.Б. Математическая модель капиллярного заборного устройства торового бака. Вестник Московского государственного университета леса — Лесной вестник, 2007, № 2, с. 35–39.
[13] Новиков Ю.М., Большаков В.А. Инженерная школа МГТУ им. Н.Э. Баумана: Комбинированные пористые сетчатые металлы. Эффективные, безопасные и экологичные изделия на их основе. Безопасность жизнедеятельности, 2005, № 11, с. 53–56.
[14] Новиков Ю.М., Большаков В.А. Первые итоги реализации концепции создании высоконадежных фильтров из КПСМ для объектов повышенной опасности и других объектов различных отраслей экономики РФ. Безопасность жизнедеятельности, 2002, № 12, с. 7–10.
[15] Лабунцов Д.А., Ягов В.В. Механика двухфазных систем. Москва, Изд-во МЭИ, 2000, с. 143–146.