Расчетное исследование теплового состояния камеры сгорания ракетного двигателя малой тяги на газообразных компонентах топлива с учётом осевых перетечек теплоты по огневой стенке камеры сгорания
Авторы: Новиков А.В., Андреев Е.А., Бардакова Е.И.
Опубликовано в выпуске: #6(162)/2025
Раздел: Авиационная и ракетно-космическая техника | Рубрика: Тепловые, электроракетные двигатели и энергоустановки летательных аппаратов
Современное развитие ракетно-космической техники, а также увеличение массы и номенклатуры выводимой полезной нагрузки делают актуальным использование в жидкостных ракетных двигателях малой тяги широкого спектра как известных, так и перспективных топливных пар. В частности, расширение сырьевой базы отечественного ракетостроения предполагает применение криогенного метана в качестве горючего компонента космических и воздушно-космических двигательных систем. Кроме того, наблюдается ужесточение требований к экологической безопасности эксплуатации космических объектов, что также делает использование метана оправданным. Причем в любом случае необходимо обеспечивать удовлетворительное тепловое состояние исследуемой камеры ракетного двигателя малой тяги при охлаждении собственными компонентами, что принципиально важно для ракетных двигателей, автономных от окружающей среды. Определенные успехи, достигнутые при решении данной проблемы, могут служить предпосылкой для поиска путей совершенствования системы охлаждения камеры сгорания. Представлены результаты расчетных исследований различных модификаций камеры сгорания ракетного двигателя малой тяги, работающего на газообразных компонентах топлива метан + кислород. Эти камеры существенно отличаются от ранее рассмотренных тем, как организованы осевые перетечки теплоты по их стенке. С помощью методики расчета камеры сгорания ракетного двигателя с наружным регенеративным охлаждением окислителем, доработанной с учетом перетечек, были определены соотношения конструктивных параметров, обеспечивающие удовлетворительное тепловое состояние конструкции во всем диапазоне изменения ее параметров.
EDN GIDAPV
Литература
[1] Ягодников Д.А., Чертков К.О., Антонов Ю.В., Новиков А.В. Численное исследование рабочего процесса в восстановительном газогенераторе кислород–метанового ЖРД разгонного блока. Аэрокосмический научный журнал. МГТУ им. Н.Э. Баумана. Электрон. журн., 2015, № 05, с. 12–25.
[2] Ягодников Д.А., Антонов Ю.В., Стриженко П.П., Быков Н.И., Нови-ков А.В. Исследование процесса течения кислорода в рубашке охлаждения камеры ЖРД. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Машиностроение, 2014, № 6, с. 3–19.
[3] 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 (64). https://doi.org/10.18698/2308-6033-2017-4-1606
[4] Салич В.Л. Экспериментальные исследования по созданию ракетного двигателя малой тяги на топливе «газообразный кислород+керосин». Вестник Самарского университета. Аэрокосмическая техника, технологии и машиностроение, 2018, т. 17, № 4, с. 129–140. https://doi.org/10.18287/2541-7533-2018-17-4-129-140
[5] Салич В.Л. Разработка генератора активного газа газоэжекторной установки высотного огневого стенда. Вестник Самарского университета. Аэрокосмическая техника, технологии и машиностроение, 2019, т. 18, № 1, с. 118–127. https://doi.org/10.18287/2541-7533-2019-18-1-118-127
[6] Ягодников Д.А., Новиков А.В., Антонов Ю.В. Расчетные исследования по оптимизации схемы и параметров подачи компонентов топлива в камеру сгорания РДМТ на топливе газообразный кислород–керосин. Наука и образование, 2011, № 12, 13 с. URL: http://www.technomag.edu.ru/doc/270659.html
[7] Новиков А.В., Андреев Е.А., Бардакова Е.И. Расчетные исследования по оптимизации геометрии камеры сгорания РДМТ на газообразных компонентах топлива. Инженерный журнал: наука и инновации, 2021, вып. 11 (119). https://doi.org/10.18698/2308-6033-2021-11-2129
[8] Новиков А.В., Андреев Е.А., Бардакова Е.И. Расчетное исследование различных схем смесеобразования и определение влияния основных факторов на параметры рабочего процесса в камере сгорания РДМТ. Инженерный журнал: наука и инновации, 2023, вып 12 (144). https://doi.org/10.18698/2308-6033-2023-12-2325
[9] Добровольский М.В. Жидкостные ракетные двигатели. Москва, Машиностроение, 1968.
[10] Васильев А.П., Кудрявцев В.М., Кузнецов В.А. [и др.] Основы теории и расчета жидкостных ракетных двигателей. В.М. Кудрявцев, ред. Москва, Высшая школа, 1993.
[11] Новиков А.В., Андреев Е.А., Бардакова Е.И. Расчетное исследование теплового состояния камеры ракетного двигателя малой тяги, работающей на газообразных компонентах топлива кислород + метан с регенеративным наружным охлаждением элементов конструкции окислителем. Инженерный журнал: наука и инновации, 2024, вып. 11. EDN EVTFFE
[12] Трусов Б.Г. Моделирование химических и фазовых равновесий при высоких температурах. «Астра – 4», версия 1.06, январь 1991. Описание. Москва, МГТУ им. Н.Э. Баумана, 1992.
[13] Алемасов В.Е. Теория ракетных двигателей. Москва, Машиностроение, 1989.