Моделирование процесса заполнения топливных магистралей жидкостных ракетных двигательных установок разгонных блоков в условиях полета
Авторы: Диесперов Н.В., Полянский А.Р., Сапожников В.Б.
Опубликовано в выпуске: #10(154)/2024
DOI: 10.18698/2308-6033-2024-10-2394
Раздел: Авиационная и ракетно-космическая техника | Рубрика: Тепловые, электроракетные двигатели и энергоустановки летательных аппаратов
Предложена математическая модель для оценки параметров процесса заполнения топливных магистралей жидкостных ракетных двигательных установок разгонных блоков после их частичного вакуумирования в условиях полета. Данная проблема возникает, в частности, при подготовке к запуску двигателей разгонных блоков. Изначально, на этапе пассивного участка полета, когда разгонный блок закреплен на верхней ступени ракеты-носителя, участок топливной магистрали перед входом в двигатели заполнен консервационным газом. До того как разгонный блок отделяется от ракеты-носителя, при подготовке к запуску двигателей, консервационный газ удаляется, однако состояние полного вакуума в топливной магистрали не достигается и в ней остается разреженный газ при низком давлении. Когда открывается запорный клапан на входе в магистраль и распространяется фронт компонента топлива, этот газ сжимается, в результате чего давление в расходной магистрали резко возрастает и, теоретически, может привести к ее разрушению. Поэтому дать оценку пульсаций давления в данном процессе — важная инженерная задача, которую необходимо решать на ранних этапах проектирования.
EDN FRLIXS
Литература
[1] 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 МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Машиностроение, 2015, № 6 (105), с. 130–142.
[2] 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 им. С.А. Лавочкина, 2017, № 35/1, с. 36–42.
[3] Медведев А.А. Инновационные подходы при создании ракетно-космической техники. Унификация как проектный параметр управления эффективностью. 2- е изд. Москва, Доброе слово и Ко, 2020, 398 с.
[4] Мухамедов Л.П. Основы проектирования транспортных космических систем. Москва, Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2018, 266 с.
[5] Лисейкин В.А., Моисеев Н.Ф., Сайдов Г.Г., Фролов О.П.. Основы теории испытаний. Экспериментальная отработка ракетно-космической техники. В.К. Чванов, ред. Москва, Машиностроение–Полет / Виарт Плюс, 2015, 265 с.
[6] Сапожников В.Б., Корольков А.В. Математическое моделирование процесса опорожнения топливного бака летательного аппарата в условиях орбитального полета. Международная научная конференция «Физико-математические проблемы создания новой техники (PhysMathTech – 2014), посвященная 50-летнему юбилею Научно-учебного комплекса «Фундаментальные науки» МГТУ им. Н.Э. Баумана 17–19 ноября 2014 год [Physical and Mathematical Problems of Advanced Technology Development: Abstracts of International Scientific Conference, BMSTU, Moscow, 17–19 November 2014]. Москва, МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2014, с. 80–81.
[7] Кучкин В.Н., Кучкин К.В., Сайдов Г.Г. Теоретические основы разработки испытательного оборудования для ракетно-космической техники. Москва, Машиностроение / Машиностроение–Полет, 2014, 359 с.
[8] Колесников К.С., Кокушкин В.В., Борзых С.В., Панкова Н.В. Расчет и проектирование систем разделения ступеней ракет. Москва, Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2006, 376 с.
[9] Полухин Д.А., Орещенко В.М., Морозов В.А. Отработка пневмогидросистем двигательных установок ракет-носителей и космических аппаратов с ЖРД. Москва, Машиностроение, 1987, 248 с.
[10] Челомей В.Н., ред. Пневмогидравлические системы двигательных установок с жидкостными ракетными двигателями. Москва, Машиностроение, 1978, 240 с.
[11] Беляев Н.М. Система наддува топливных баков ракет. Москва, Машиностроение, 1976, 336 с.
[12] Сапожников В.Б., Полянский А.Р., Корольков А.В., Константинов С.Б., Александров Л.Г. Экспериментальная оценка невырабатываемых остатков топлива в баках c внутрибаковыми устройствами капиллярного типа для двигательных установок космических аппаратов. Инженерный журнал: наука и инновации, 2019, вып. 12. http://dx.doi.org/10.18698/2308-6033-2019-12-1941