ТЕХНИЧЕСКАЯ МЕХАНИКА
ISSN 1561-9184 (печатная версия), ISSN 2616-6380 (електронная версия)

ГЛАВНАЯ    ПРО ЖУРНАЛ    РЕДКОЛЛЕГИЯ    АВТОРАМ    ТЕКУЩИЙ ВЫПУСК    АРХИВ    КОНТАКТЫ

УДК 621.454.2.046.4:53.04

Техническая механика, 2019, 2, 39 - 47

РАСЧЕТНО-ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЙ МЕТОД ИССЛЕДОВАНИЯ ОСАЖДЕНИЯ ТОПЛИВА В БАКЕ ПЕРЕД ПОВТОРНЫМИ ВКЛЮЧЕНИЯМИ МАРШЕВОГО ДВИГАТЕЛЯ

Бабийчук Я. О., Назаренко Д. С., Седых И. В.

Бабийчук Я. О.
Государственное предприятие «Конструкторское бюро «Южное» им. М. К. Янгеля»
Украина

Назаренко Д. С.
Государственное предприятие «Конструкторское бюро «Южное» им. М. К. Янгеля»
Украина

Седых И. В.
Государственное предприятие «Конструкторское бюро «Южное» им. М. К. Янгеля»
Украина

      При выведении космических аппаратов на орбиту с длительными паузами между включениями маршевого двигателя требуется обеспечить запуск двигателя в космосе, для чего необходимо гарантировать наличие топлива у входа в расходные магистрали. Поскольку топливо в паузах между включениями маршевого двигателя находится в условиях практически полного отсутствия гравитации и может свободно перемещаться по всему объёму бака, занимая практически любое пространственное положение, то для обеспечения гарантированного запуска маршевого двигателя возникает необходимость в его перемещении в предстартовое положение. Перемещение топлива к расходным магистралям проводится путем создания продольного ускорения с помощью двигателей малой тяги. Время полного перемещения жидкости из одного положения в другое является важнейшим параметром, влияющим на количество топлива и, соответственно, на энергетические характеристики ступени. В работе рассмотрен случай осаждения топлива в баке горючего третьей ступени РН с использованием двух двигателей малой тяги перед повторным включением маршевого двигателя. Для разработки принят максимально неблагоприятный вариант – весь оставшийся объём компонента топлива сосредоточен у верхнего полюса бака, что соответствует максимальному проходимому топливом пути и, соответственно, максимальному времени осаждения. Авторами разработан расчетно-экспериментальный метод определения потребного времени осаждения топлива, совмещающий проведение экспериментальной отработки и численного моделирования осаждения топлива, что позволяет проводить необходимые исследования с требуемой точностью и существенно сократить объем испытаний и потребность в материально-техническом оснащении экспериментальной базы. Предложенный метод в дальнейшем позволит оптимизировать существующую традиционную методику расчета времени осаждения, обеспечив уже на начальном этапе разработки более точное определение времени осаждения, и тем самым снизит объём компонентов топлива, необходимых на работу двигателей малой тяги, что, в свою очередь, увеличит вес выводимого полезного груза.
     

осаждение топлива, стенд невесомости, гидродинамическое подобие, численное моделирование, успокоение и сепарация топлива

1. Masica W. J., Petrash D. A. Motion of Liquid-Vapor Interface in response to imposed acceleration. Lewis Research Center. NASA TN D-3005, 1965. 24 c.

2. Masica W. J., Petrash D. A., Otto E. W. Hydrostatic stability of liquid-vapor interface in a gravitational field Lewis Research Center. NASA TN D-2267, 1964. 18 c.

3. Бёрдж Г. В., Блэкмон Дж. Б. и др. Аналитический подход к проектированию систем повторной заправки на орбите. Сборник переводов, ГОНТИ-4. 1970. С. 56–111.

4. Глюк Д. Ф., Джилл Д. П. Гидромеханика подачи топлива в двигательной системе космического корабля в состоянии невесомости. Конструирование и технология машиностроения. 1965. Том 87. С. 1–10.

5. Восс Д. Е. Хаттис П. Д. Проблема управления истечением в процессе заправки баков Space Shuttle жидкими компонентами на околоземной орбите. Астронавтика и ракетодинаміка. 1986. №7. С. 8–19.

6. Ринг Э. Двигательные установки ракет на жидком топливе. Мир, 1966. 400 c.

7. Седых И. В., Смоленский Д. Э. Экспериментальное подтверждение работоспособности капиллярного забороного устройства при отделении космического аппарата. Механика гироскопических систем. 2017. №33. С. 105–114.

8. Седых И. В., Смоленский Д. Э., Назаренко Д. С. Экспериментальное подтверждение работоспособности капиллярного заборного устройства (сетчатого разделителя) при программном развороте. Вісн. Дніпр. ун-ту. Сер.: Ракетно-космічна техніка. 2018. Т. 26. Вип. 21. С. 112–119.

9. Бруяка В. А., Фокин В. Г., Солдусова Е. А., Глазунова Н. А., Адеянов И. Е. Инженерный анализ в ANSYS Workbench. Учеб. пособ. Самар. гос. техн. ун-т, 2010. 271 с.

Copyright (©) 2019 Бабийчук Я. О., Назаренко Д. С., Седых И. В.

Copyright © 2014-2019 Техническая механика