Викладено основні напрямки досліджень, виконаних для створення основ теорії діагностики стану металевих оболонок тиску. Одержані голографічні інтерференційні портрети від різного роду навантажень, їх розшифровки та наступний розрахунок деформацій сприяли прийняттю рішення про можливе місце зруйнування оболонки. Підвищенню певності прогнозу про місце зруйнування допомогли особливості деформацій кріплення алюмінієво-магнієвих сплавів скачкоподібно нарощувати свою величину за навантажень, близьких до межі текучості. На основі експериментального матеріалу запропоновано найпростіший спосіб визначення величини руйнівного навантаження оболонки без набору статистичного матеріалу про зруйнування.

Запропоновані методики розрахунку утримувальної здатності засобів забезпечення суцільності палива КА в умовах динамічного навантаження імпульсного та вібраційного типу, а також на перехідних етапах роботи рушійної установки.

Викладено основи теорії та розрахунку термогазодинамічних процесів у камері рідинних ракетних двигунів. Розглянуто конструктивні типи сопел і способи профілювання закритичної частини сопла. Досліджено вплив температури, тиску в камері згоряння та коефіцієнта надлишку окиснювача на параметри двигуна.

На прикладі киснево-водневого рідинного ракетного двигуна (РРД) з допалюванням для носія "Енергія" розглянуто конструкційну міцність робочих коліс (РК) водневого насоса. Показано, що на питому міцність конструкційних матеріалів РК у рідкому водні відчутно впливає їх пластичність. На базі експериментальних результатів рекомендовано допустимі колові швидкості РК із литих сталей і титанових сплавів. Гаряче ізостатичне пресування РК із титанових сплавів має ряд переваг перед іншими способами виготовлення. Воно забезпечує допустиму колову швидкість РК до 630 м/с у номінальному режимі та короткочасно до 690 м/с у максимальних режимах роботи РРД.

Індекс рубрикатора НБУВ: О651.11

Рубрики:

Рідинні ракетні двигуни

Шифр НБУВ: Ж29109 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Разработана одномерная математическая модель движения пузырей в неравномерно нагретой жидкости, находящейся в нагруженной внутренним давлением емкости, подвергающейся воздействию вибраций в условиях преобладающего влияния сил межмолекулярного взаимодействия. В предположении равенства нулю средней за период колебаний скорости пузыря получено условие его равновесия и соотношения для определения критических, с точки зрения реверса направления движения пузырей, амплитуд пульсаций давления в точке, занимаемой пузырем. Полученные соотношения можно также использовать для решения двух- и трехмерных задач.

Приведен обзор основных результатов теоретических и экспериментальных исследований в области динамики жидкостных ракетных двигательных установок и продольной устойчивости жидкостных ракет-носителей, полученных в Институте технической механики НАНУ и НКАУ.

Статья посвящена 85-летию со дня рождения И. И. Иванова, одного из первых создателей советской ракетной техники, Героя Социалистического труда, лауреата Ленинской и Государственной премии, видного ученого и конструктора в области разработки жидкостных ракетных двигателей для ракет-носителей, созданных КБ "Южное".

Отмечено, что при создании малогабаритных ЖРД с неохлаждаемым жидкостью насадком и управлением вектором тяги путем возмущения сверхзвукового потока в средней части сопла использование генераторного газа, отбираемого за турбиной ТНА, дает определенные преимущества, в частности, охлаждение стенки сопла относительно холодным генераторным газом, возможность получения дополнительных управляющих усилий при дожигании генераторного газа, упрощение конструкции двигателя. Приведенные материалы свидетельствуют о возможности охлаждения стенки сопла на протяжении половины его длины кольцевым выхлопом генераторного газа, подаваемого в сверхзвуковой поток по касательной к стенке, без охлаждения жидкостью с применением обычных конструкционных сталей.

Проведено теоретическое исследование влияния кавитации в насосах жидкостного ракетного двигателя РД-8 на изменение основных его параметров при запуске. Показано, что развитие кавитации в насосе окислителя увеличивает "забросы" параметров двигателя, а в насосе горючего уменьшает их провалы. Теоретически подтверждена эффективность прорезей на входных участках шнеков для устранения кавитационных автоколебаний в системах питания жидкостного ракетного двигателя. Приведены результаты расчета аварийного запуска жидкостного ракетного двигателя РД-8 по программе "Sea Launch".

Представлена методика описания эмпирическими формулами теплофизических свойств вскипевшего охладителя. Приведены некоторые результаты для случая водяного пара в диапазоне температур и давления от линии насыщения до закритических значений. Отличительной чертой методики является возможность идентификации зависимости свойства от давления на линии насыщения как элемента общей аппроксимирующей зависимости. Отмечено, что точность эмпирических формул есть того же порядка, что и точность исходных табличных данных.

Приведены результаты разработки и исследования термогазодинамических, импульсных и энергомассовых характеристик некоторых принципиальных схем систем термогазодинамического регулирования вектора тяги жидкостных ракетных двигателей.

Представлены некоторые результаты работ по динамике жидкостных ракетных двигателей, выполненных в КБ-4 ОКБ-586 под руководством Главного конструктора И. И. Иванова в 1961 - 1966 гг. Это работы по отработке запуска двигателей, исследованию влияния стендовых условий испытаний на запуск двигателей и колебания давлений на входе в двигатель, разработке методики анализа аварийных ситуаций при испытаниях двигателей. Показана роль математического моделирования в решении указанных задач.

Приведена усовершенствованная методика расчета массового расхода парожидкостной смеси через центробежную форсунку камеры ЖРД, приводящая к легко практически реализуемому и быстрому алгоритму. Исследовано влияние паросодержания смеси и отношения площадей входного и выходного сечения форсунки на ее расходную характеристику.

Проведено расчетное исследование устойчивости частичного кавитационного обтекания решетки пластин потоком идеальной жидкости. Частотные характеристики решетки определены на основе линеаризации системы уравнений в частных производных, описывающей нестационарное кавитационное обтекание решетки пластин. Для анализа устойчивости кавитационного течения применен импедансный метод. Результаты расчетов границы области устойчивости в плоскости "коэффициент режима - число кавитации" согласуются с данными, полученными в процессе численного моделирования нестационарного кавитационного течения вязкой жидкости в решетке.

Предложена математическая модель системы жидкостных реактивных двигателей малой тяги, включающая расчетные модули течений компонентов топлива в питающих магистралях, динамики электроуправляемых топливных клапанов и термогазодинамических процессов в камерах сгорания. В совокупности со средствами стендовой отладки двигателей малой тяги, обеспечивающими верификацию результатов расчета, предлагаемое методическое обеспечение является важной составной частью при разработке, создании и эксплуатации жидкостно-реактивных систем управления движением космических аппаратов и последних степеней ракет-носителей.

Применение двигателей с многократным запуском приводит к значительному росту запаса горючего на борту ракеты-носителя для охлаждения диска турбины в паузах между включениями двигателя. В связи с этим приобретает актуальность исследование возможности обеспечения допустимого теплового режима турбонасосного агрегата меньшим суммарным расходом горючего. Дана оценка теплового состояния ТНА при применении циклических режимов охлаждения диска и статора турбины в паузе между включениями двигателя по сравнению с непрерывным, а также определен наиболее оптимальный режим охлаждения с точки зрения надежности повторного запуска двигателя в условиях нагретой конструкции.

Представлена методика проведения декомпозиции динамической системы "питающие магистрали - маршевый ЖРД с окислительной схемой дожигания генераторного газа", позволяющая исследовать влияние отдельных подсистем на параметры колебательного процесса в ЖРДУ и провести диагностику причин потери устойчивости системы по отношению к различным видам колебаний. Применительно к маршевому ЖРД второй ступени РН "Зенит" выполнен анализ устойчивости по первому приближению Ляпунова линейной динамической системы питающие магистрали - ЖРД, основанный на расчете спектра матрицы и декомпозиции системы. Показана возможность неустойчивости ЖРД с дожиганием генераторного газа, обусловленная обратной связью по частоте вращения вала ТНА в подсистеме ТНА - газогенератор, при этом весомую роль в реализации такого типа неустойчивости двигателя играет величина времени пребывания газа в газогенераторе.

Предложен способ определения характеристики режимов запирания в насосах по экспериментальным значениям давления и расхода на входе в насос при развитых кавитационных автоколебаниях. Получена обобщенная экспериментальная зависимость критического числа запирания от относительной скорости жидкости на входе в насос, согласующая результаты исследования трех насосов различного размера и производительности.

Численно-аналитическое решение задачи об остывании симметричных тел использовано для тестирования усовершенствованного алгоритма метода элементарных балансов. Исследовано влияние пространственной дискретизации и выбора временного шага на точность и вычислительные затраты. Выработаны предварительные рекомендации по разбиению расчетной области для задач, связанных с нестационарным тепломассообменом в ЖРД.