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

ГЛАВНАЯ    ПРО ЖУРНАЛ    РЕДКОЛЛЕГИЯ    АВТОРАМ    ТЕКУЩИЙ ВЫПУСК    АРХИВ    КОНТАКТЫ

УДК 629.76

Техническая механика, 2014, 4, 3 - 13

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ ГАЗОЖИДКОСТНЫХ СТРУКТУР, ФОРМИРУЮЩИХСЯ В КОМПОНЕНТАХ ТОПЛИВА ПРИ ЗАПУСКЕ МАРШЕВОГО ДВИГАТЕЛЯ КОСМИЧЕСКОЙ СТУПЕНИ С МАЛЫМИ УРОВНЯМИ ЗАПОЛНЕНИЯ ЕЕ БАКОВ

Пилипенко О. В., Дегтярев А. В., Заволока А. Н., Кашанов А. Э., Николаев А. Д., Свириденко Н. Ф., Башлий И. Д.

      Разработано научно-методическое обеспечение для определения параметров движения жидких компонентов топлива в баках космической ступени ракеты-носителя при запуске ее маршевого жидкостного ракетного двигателя (ЖРД) в условиях микрогравитации и малых уровнях заполнения топливных баков. Актуальность задачи обусловлена возможностью формирования в процессе запуска ЖРД значительных гидродинамических «провалов» на поверхностях раздела фаз «компонент топлива – газ наддува» и проникания газа наддува на вход в ЖРД в количествах, недопустимых с точки зрения устойчивости запуска. Предложенное обеспечение основано на методе конечных элементов и методе объема жидкости, а также на использовании технологии компьютерного анализа (САЕ системы). Оно позволяет с учетом особенностей архитектуры внутрибаковых пространств определять: формы, геометрические характеристики и параметры движения свободной поверхности жидкости в условиях динамического нагружения космической ступени от работающих исполнительных органов системы ориентации и стабилизации в пассивном полете; выявлять режимы запуска, сопровождающиеся прониканием газа наддува в топливные магистрали ЖРД; оценивать параметры формирующихся свободных газовых включений и их влияние на устойчивость запуска двигателя; определять минимальные объемы компонентов топлива в баках ступени, при которых обеспечивается максимальная полнота их использования при «штатном» функционировании двигательной установки космической ступени на этапах ее полета с многократными запусками маршевого ЖРД. Использование предлагаемого обеспечения создает предпосылки для сокращения объема экспериментальной отработки модернизируемых и вновь создаваемых космических ступеней ракет-носителей и уменьшения затрат на проведение этих работ.

Космическая ступень, топливный бак, компонент топлива, уровень заполнения, маршевый двигатель, микрогравитация, запуск, свободные газовые включения.

1. Сердюк В. Проектирование средств выведения космических аппаратов / В. Сердюк. – М. : Машиност- роение-Полёт, 2009. – 504 с.

2. Козлов А. А. Системы питания и управления жидкостных ракетных двигательных установок / А. А. Козлов, В. Н. Новиков, Е. В. Соловьев. – М. : Машиностроение, 1988. – 352 с.

3. Перфильев Л. А. Исследование вопросов гидромеханики в условиях невесомости на борту орбитальной станции «Мир» / Л. А. Перфильев, Г. Г. Подобедов, Б. А. Соколов // Известия РАН : Энергетика. – 2003. – № 4. – С. 44 – 50.

4. Петров В. И. Кавитация в высокооборотных лопастных насосах / В. И. Петров, В. Ф. Чебевский. – М. : Машиностроение, 1982. – 192 с.

5. Влияние продольных вибраций верхней ступени ракеты-носителя на работоспособность внутрибаковых устройств обеспечения сплошности компонентов топлива в системе питания маршевого двигателя / И. Д. Блоха, А. Н. Заволока, А. Д. Николаев, Н. Ф. Свириденко и др. // Техническая механика. – 2005. – №2. – С. 65 – 74.

6. Работоспособность внутрибаковых устройств обеспечения сплошности компонентов топлива в системе питания маршевой двигательной установки космических ступеней ракет-носителей / О. В. Пилипенко, А. Н. Заволока, А. Д. Николаев, Н. Ф. Свириденко, Б. А. Шевченко// Сб. науч. тр. «Аэрогазодинамика: проблемы и перспективы». – 2006. – Вып. 2. – С. 88 – 100.

7. Автономная экспериментальная отработка агрегатов и систем пневмогидросистемы подачи ЖРДУ / В. Г. Василина, Г. И. Ильин, В.Ф. Несвид, В.И. Перлик. – Харьков : ХАИ, 2005. – 131 с.

8. Ли К. Основы САПР (CAD/CAM/CAE) / К. Ли. – Санкт-Петербург : Питер, 2004. – 560 c.

9. Kohnke P. Ansys Inc. Theory Manual. 001369. Twelfth Edition / P. Kohnke. – Canonsburg : SAS IP, 2001. – 1266 p.

10. Башлий И. Д. Математическое моделирование пространственных колебаний оболочечных конструк- ций с жидкостью с использованием современных средств компьютерного проектирования и анализа / И. Д. Башлий, А. Д. Николаев // Техническая механика. – 2013. – № 2. – С.18 – 25.

11. Николаев А. Д. Определение параметров колебаний топлива в баках космических ступеней ракет- носителей перед повторными запусками маршевого двигателя при малых уровнях заполнения / А. Д. Николаев, И. Д. Башлий // Техническая механіка. – 2013. – № 3. – С. 10 – 20.

12. Давыдов С. А. Расчёт коэффициента проникновения затопленной струи жидкости через тканую мета- ллическую сетку / С. А. Давыдов // Системне проектування та аналіз характеристик аерокосмічної тех- ніки : зб. наук. пр. – Дніпропетровськ, 2004. – Вип.V. – С. 13 – 21.

13 Сичевой А. В. Коэффициент динамического нагружения сетчатых средств обеспечения сплошности топлива / А. В. Сичевой, С. А. Давыдов, К. В. Горелова // Системне проектування та аналіз характерис- тик аерокосмічної техніки : зб. наук. пр. – Дніпропетровськ, 2010. – Вип. Х. – С. 106 – 113.

14. Hirt C. W. Volume of fluid (VOF) method for the dynamics of free boundaries/ C. W. Hirt, B. D. Nichols // Journal of Computational Physics 1981. – № 39 (1). – P. 201 – 225.

15. Микишев Г. Н. Влияние поверхностного натяжения и угла смачивания на колебания жидкости в сосудах / Г. Н. Микишев, Г. А. Чуриловв // Динамика КА и исследование космического пространства. – М. : Машиностроение, 1986. – С. 164 –175.

16. Гройс Л. В. К вопросу о растворении газовых пузырьков в жидкости / Л. В. Гройс, Н. Е. Кванталиани // ИФЖ. – 1978. – Т. 34, № 2. – С. 292 – 300.

17. Лабунцов Д. А. Паросодержание двухфазного адиабатного потока в вертикальных каналах / Д. А. Лабунцов, И. П. Корнюхин, Э. А. Захарова // Теплоэнергетика. – 1968. – № 4. – С. 63 – 67.

18. Ракета как объект управления / И. М. Игдалов, Л. Д. Кучма, Н. В. Поляков, Ю. Д. Шептун. – Днепропе- тровск : АРТ-Пресс, 2004. – 544 с.

Copyright (©) 2014 Пилипенко О. В., Дегтярев А. В., Заволока А. Н., Кашанов А. Э., Николаев А. Д., Свириденко Н. Ф., Башлий И. Д.

Copyright © 2014-2018 Техническая механика