Расчетное исследование влияния эффекта Коанда на организацию дальнобойных газовых завес в камере сгорания ракетного двигателя
Авторы: Таран К.А., Новиков А.В.
Опубликовано в выпуске: #7(175)/2026
Раздел: Авиационная и ракетно-космическая техника | Рубрика: Тепловые, электроракетные двигатели и энергоустановки летательных аппаратов
Проведено численное исследование рабочего процесса модельного ракетного двигателя малой тяги на компонентах газообразный кислород — газообразный метан. Изучена и приведена физико-математическая модель взаимодействия струи, огибающей уступ, со стенкой. Данное явление носит название эффект Коанда. Исследовано влияние этого эффекта на организацию завесного внутреннего охлаждения за счет варьирования режимных параметров: ширины щели вдува окислителя и диаметра камеры сгорания. Рассмотрено влияние указанных параметров на температуру стенки и коэффициент камеры. На основании полученных графиков зависимости коэффициента камеры от ширины щели вдува окислителя и диаметра камеры сгорания выбраны оптимальные размеры последних, при которых обеспечивается коэффициент камеры, равный 0,883. Также построены графики зависимости температуры стенки от осевой координаты x для разных значений ширины щели вдува окислителя и диаметра камеры сгорания, подтверждающие, что выбранные параметры обеспечивают максимальную температуру стенки, не превышающую допустимую 1800K. На основании полученных полей температур выполнен анализ физики процесса и выявлены причины характера полученных зависимостей для коэффициента камеры и температуры стенки: противоположное влияние турбулизации течения в КС и донного давления.
EDN ILOQIJ
Литература
[1] Вахниченко В.В., Петров В.И. Обоснование целесообразности опережающего создания кислородно-метанового жидкостного ракетного двигателя для перспективных ракет-носителей легкого, среднего и тяжелого классов. Космонавтика и ракетостроение, 1998, № 8, с. 112–118.
[2] 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, 2015, № 5, с. 12–25.
[3] Коватева Ю.С., Воробьев А.Г., Боровик И.Н., Хохлов А.Н., Казеннов И.С. Жидкостный ракетный двигатель малой тяги на топливе газообразный кислород и газообразный метан. Вестник МАИ, 2011, т. 18, № 3, с. 45–54.
[4] Антонов Ю.В., Ягодников Д.А., Новиков А.В., Лапицкий В.И., Буркальцев В.А., Новиков В.И. Экспериментальное исследование рабочего процесса в камере ракетного двигателя малой тяги на газообразных компонентах топлива метан + кислород. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Машиностроение, 2007, № 2 (67), с. 35–43.
[5] Ягодников Д.А., Антонов Ю.В., Новиков А.В., Стриженко П.П., Быков Н.И. Исследование процесса течения кислорода в рубашке охлаждения камеры ЖРД. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Машиностроение, 2014, № 6, с. 3–19.
[6] 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
[7] Новиков А.В., Андреев Е.А., Бардакова Е.И. Расчетное исследование теплового состояния камеры сгорания ракетного двигателя малой тяги на газообразных компонентах топлива с учетом осевых перетечек теплоты по огневой стенке камеры сгорания. Инженерный журнал: наука и инновации, 2025, вып. 6. EDN GIDAPV
[8] Чудина Ю.С., Боровик И.Н., Козлов А.А. Конструкция и огневые испытания кислородно-метанового двигателя тягой 200 Н. Вестник ПНИПУ. Аэрокосмическая техника, 2017, № 51. DOI: 10.15593/2224-9982/2017.51.03
[9] 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. http://dx.doi.org/10.18698/2308-6033-2023-12-2325
[10] Валеев Е.В., Власов Д.А., Постовалов И.В., Гатаулин Ф.Ф., Жасан М.С., Кузияров Н.Ф. Применение эффекта Коанда в авиации. Международный научный журнал «Молодой ученый», 2024, № 3 (502), с. 4–7.
[11] Trancossi M. An overview of scientific and technical literature on coanda effect applied to nozzles. SAE International, 2011. DOI: 10.4271/2011-01-2591
[12] Добровольский М.В. Жидкостные ракетные двигатели. Москва, Машиностроение, 1968, 461 с.
[13] Шлихтинг Г. Теория пограничного слоя. Москва, Наука, 1969, 744 с.
[14] Госмен А.Д., Халил Е.Е., Уайтлоу Дж. Расчет двумерных турбулентных рециркуляционных течений. Москва, Машиностроение, 1982, т. 1, с. 247–268.
[15] Госмен А.Д., Пан В.М., Ранчел А.К., Сполдинг Д.Б., Вольфштейн М. Численные методы исследования течений вязкой жидкости. Москва, Мир, 1972, 327 с.
[16] 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). DOI: 10.18698/2308-6033-2021-11-2129