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

ГЛАВНАЯ    ПРО ЖУРНАЛ    РЕДКОЛЛЕГИЯ    АВТОРАМ    ТЕКУЩИЙ ВЫПУСК    АРХИВ    КОНТАКТЫ

УДК 629.784:621.64:532.542

Техническая механика, 2015, 2, 23 - 36

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ ГИДРОДИНАМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ В СИСТЕМЕ ПИТАНИЯ КОСМИЧЕСКОЙ СТУПЕНИ ПРИ ОСТАНОВАХ И ЗАПУСКАХ МАРШЕВОГО ДВИГАТЕЛЯ

С. И. Долгополов, А. Н. Заволока, А. Д. Николаев, Н. Ф. Свириденко, Д. Э. Смоленский

      Разработан методический подход к определению параметров гидродинамических процессов, протекающих в системе питания космической ступени ракеты-носителя при остановах и запусках ее маршевого двигателя в процессе выполнения сложной программы полета. Подход учитывает специфику функционирования системы питания ступени и особенности ее конструктивного исполнения, в том числе: рассеяние энергии в жидкости; акустические явления в магистралях, податливость стенок магистралей и наличие свободных газовых включений в жидкости; конфигурацию питающей магистрали; зависимости от времени площади перекрытия клапана при останове двигателя и изменения давления и расхода жидкости на входе в маршевый двигатель при его запуске. Подход основывается на математическом моделировании питающих магистралей как систем с распределенными параметрами, аппроксимации их частотных характеристик конечными гидродинамическими элементами и построении математической модели нелинейной динамики системы питания двигателя. Результаты численного моделирования гидроудара в стендовой системе питания, конструктивно близкой к штатной, показали удовлетворительное согласование расчетных и экспериментальных параметров гидродинамических процессов. Предложенный методический подход позволяет определять параметры гидроудара и инициируемых им эффектов в различных элементах системы питания космической ступени при остановах и запусках ее маршевого двигателя в условиях полета, сократить объем и стоимость экспериментальной отработки, в частности при внесении изменений в конструкцию системы питания на этапах проектирования ступени.

Жидкостная ракета-носитель, космическая ступень, запуск и останов маршевого двигателя, параметры гидроудара в системе питания, математическое моделирование, тестирование модели.

1. Сердюк В. К. Проектирование средств выведения космических аппаратов : учеб. пособие для вузов / В. К. Сердюк. – М. : Машиностроение, 2009. – 504 с.

2. Ракета как объект управления / И. М. Игдалов, Л. Д. Кучма, Н. Ф. Поляков, Ю. Д.Шептун. – Д. : АРТ – ПРЕСС, 2004. – 544 с.

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

4. 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.

5. Методика расчета нагрузки султана жидкости на крышку бака / Ш. У. Галиев, В. К. Борисевич, А. Н. Потаненко, А. Ф. Плиско-Виноградский // Проблемы прочности. – 1984. – № 5. – С. 47 – 52.

6. Определение параметров газожидкостных структур, формирующихся в компонентах топлива при запу- ске маршевого двигателя космической ступени с малыми уровнями заполнения ее баков / О. В. Пилипенко, А. В. Дегтярев, А. Н. Заволока, А. Э. Кашанов, А. Д. Николаев, Н. Ф. Свириденко, И. Д. Башлий // Техническая механика. – 2014. – № 4. – С. 3 – 13.

7. Беляев Е. Н. Математическое моделирование рабочего процесса жидкостных ракетных двигателей / Е. Н. Беляев, В. К. Чванов, В. В. Черваков. – М. : Изд-во МАИ, 1999. – 228 с.

8. Теория автоматического управления ракетными двигателями / А. А.Шевяков, В. М. Калнин, Н. В. Науменкова, В. Г. Дятлов. – М. : Машиностроение, 1978. – 288 с.

9. Основы теория и расчета жидкостных ракетных двигателей / А. П. Васильев, В. М. Кудрявцев, В. А. Кузнецов, В. Д. Курпатенков, А. М. Обельницкий, В. М. Поляев, Б. Я. Полуян. – М. : Высшая шко- ла, 1975. – 656 с.

10. Присняков В. Ф. Динамика жидкостных ракетных двигательных установок и систем питания / В. Ф. Присняков. – М. : Машиностроение, 1983.– 248 с.

11. Чарный И. А. Неустановившееся движение реальной жидкости в трубах / И. А. Чарный. – М. : Недра, 1975. – 296 с.

12. Фокс Д. А. Гидравлический анализ неустановившегося течения в трубопроводах / Д. А. Фокс. – М. : Энергоиздат, 1981.– 248 с.

13. Пилипенко В. В. Кавитационные колебания и динамика гидросистем / В. В. Пилипенко, В. А. Задон- цев, М. С. Натанзон. – М. : Машиностроение, 1977. – 352 с.

14. Долгополов С. И. Математическое моделирование динамики жидкости в протяженных трубопроводах с помощью гидродинамических элементов / С. И. Долгополов // Техническая механика. – 2006. – № 2. – С. 114 – 120.

15. Присняков В. Ф. Кипение / В. Ф. Присняков. – К. : Наук. думка, 1988. – 240 с.

Copyright (©) 2015 С. И. Долгополов, А. Н. Заволока, А. Д. Николаев, Н. Ф. Свириденко, Д. Э. Смоленский

Copyright © 2014-2018 Техническая механика