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

ГЛАВНАЯ    ПРО ЖУРНАЛ    РЕДКОЛЛЕГИЯ    АВТОРАМ    ТЕКУЩИЙ ВЫПУСК    АРХИВ    КОНТАКТЫ

УДК 629.7:621.642:532.539

Техническая механика, 2015, 4, 103 - 116

ОСОБЕННОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ АЛГОРИТМА АКТИВНОГО УПРАВЛЕНИЯ ГИДРОДИНАМИЧЕСКОЙ ОБСТАНОВКОЙ В БАКАХ РАКЕТЫ-НОСИТЕЛЯ

В. В. Горбунцов, А. Н. Заволока, Н. Ф. Свириденко

      Обоснован рациональный подход к организации мониторинга текущего состояния гидродинамической обстановки (ГДО) в топливном баке (ТБ) ракеты-носителя как основы формирования активного управления газосодержанием компонентов топлива (КТ) на входе в топливные магистрали двигателя. В основу подхода положено представление о практической линейности формы колебаний давления (ФКД) по высоте столба КТ в баках ракеты, подвергающихся воздействию вибрационных нагрузок от работающего двигателя. Указанное обстоятельство обеспечивает возможность восстановления ФКД по показаниям единственного датчика, установленного в непосредственной близости к податливому нижнему днищу ТБ. Предложено простое условие обеспечения устойчивости работы двигателя по содержанию свободных газовых включений (СГВ) в КТ на его входе, состоящее в предотвращении выхода СГВ, формирующихся в КТ в условиях полета на активном участке траектории, из ТБ путем регулирования давления в свободном газовом объеме бака изменением расхода газа, подаваемого на наддув бака. Получены соотношения для определения времени, необходимого на регулирование расхода газа наддува на управление состоянием ГДО. Для одной из схем организации наддува бака с компонентом топлива – жидким кислородом – рассмотрена задача регулирования давления; анализ этого процесса показал возможность осуществления регулирования давления в течение ограниченного времени с использованием типовых редукторов давления газа.

Ракета-носитель, топливный бак, гидродинамическая обстановка, свободные газовые включения, пульсация давления, активное управление, система наддува, регулятор давления газа.

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

2. Горбунцов В. В. Активное управление возмущённым движением ракеты-носителя на основе данных мониторинга текущего состояния её систем: задачи и перспективы / В. В. Горбунцов, А. Н. Заволока, Н. Ф. Свириденко // Техническая механика. – 2012. – № 1. – С. 72 – 81.

3. Патент на винахід 102987 Україна, МПК B64C 13/00. Спосіб і пристрій управління збуреним рухом пружно-деформованої ракети-носія навколо центру мас / Горбунцов В. В., Заволока О. М., Свириденко М. Ф. ; заявник і патентоволодар Інститут технічної механіки НАН України і ДКА України. – U201209134 ; заявл. 25.07.2012 ; опубл. 27.08.2013, Бюл. № 16.

4. Горбунцов В. В. Математическая модель упругодеформирующейся в полёте ракеты-носителя / В. В. Горбунцов, А. Н. Заволока, Н. Ф. Свириденко // Техническая механика. – 2013. – № 4. – С. 59 – 70.

5. Колесников К. С. Динамика ракет / К. С. Колесников. – М. : Машиностроение, 1980. – 376 с

6. Патент на винахід 104481 Україна, МПК F 02 K 9/42. Спосіб і пристрій забезпечення стійкості роботи двигуна ракети-носія на рідких газонасичених компонентах палива / Горбунцов В. В., Заволока О. М., Свириденко М. Ф. ; заявник і патентоволодар Інститут технічної механіки НАН України і ДКА України. – U201209694 ; заявл. 10.08.2012 ; опубл. 11.03.2014, Бюл. № 6.

7. Горбунцов В. В. Методический подход к формированию активного управления гидродинамической обста- новкой в топливных баках ракеты-носителя на основе данных мониторинга ее текущего состояния / В. В. Горбунцов, А. Н. Заволока, Н. Ф. Свириденко // Техническая механика. – 2015. – № 2. – С. 30 – 41.

8. Сплошность газонасыщенных компонентов топлива при полётных вибрациях жидкостной ракеты- носителя / О. В. Пилипенко, А. Н. Заволока, А. Д. Николаев, Н. Ф. Свириденко, А. Н. Мащенко, В. Н. Бичай // Техническая механика. – 2009. – № 4. – С. 3 – 16.

9. Чебаевский В. Ф. Кавитационные характеристики высокооборотных шнекоцентробежных насосов / В. Ф. Чебаевский, В. И. Петров. – М. : Машиностроение, 1973. – 192 с.

10. Васильев Ю. Н. Устройства для дегазации жидкого топлива перед насосами ракетного двигателя / Ю. Н. Васильев, В. И. Тихомиров // Известия РАН. Энергетика. – 2003. – № 4. – С. 51 – 57.

11. 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.

12. Ефремов Г. И. Исследование гидродинамики барботажного слоя / Г. И. Ефремов, И. А. Вахрушев // Химия и технология топлив и масел. – 1969. – № 4. – С. 34 – 38.

13. Экспериментальные исследования влияния вибраций на работоспособность барботажной системы / В. С. Будник, Н. Ф. Свириденко, Б. В. Свердличенко, В. И. Кузнецов // Гидрогазодинамика технических систем : Сб. науч. трудов. – К. : Наук. думка, 1985. – С. 102 – 108.

14. Dynamic Environmental Criteria NASA, NASA-HDBK-7005 MARH 13, 2001 http : // standards. nasa. gov.

15. Хасимото Х. Разрушение поверхности и образование пузырьков в столбе жидкости при вертикальных колебаниях / Х. Хасимото, С. Судо // Ракетная техника и космонавтика. – 1980. – Т. 18, № 5. – С. 116 – 124.

16. Траектории пузырей и равновесные уровни в вибрирующих столбах жидкости / Дж. М. Фостер, Дж. А. Боттс, А. Р. Барбин, Р. И. Вахон // Тр. Американск. общ-ва инж.-механиков. Сер. Д. – 1968. – № 1. – С. 137 – 146.

17. Патент на винахід 57097 Україна, МПК F02K 11/00. Спосіб наддування паливного бака рідинної раке- ти та пристрій для його здійснення / Жовтоног В. М. ; заявник і патентоволодар ДП «КБ «Південне» ім. М. К. Янгеля. – U200020664 ; заявл. 08.02.2000 ; опубл. 16.06.2003, Бюл. № 6.

18. 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.

19. Ермилов В. А. Газовые редукторы / В. А. Ермилов, Ю. В. Нестеренко, В. Г. Николаев. – Л. : Машино- строение. Ленингр. отделение, 1981. – 176 с.

20. Тимошенко С. П. Колебания в инженерном деле / С. П. Тимошенко. – М. : Наука, 1967. – 444 с.

21. Гимадиев А. Г. Автоматика и регулирование двигательных установок ракетных и космических систем / А. Г. Гимадиев. – Самара : Самарск. гос. аэрокосмич. ун-т им. акад. С. П. Королёва, 2010. – 201 с.

22. Лойцянский Л. Г. Механика жидкости и газа : Учеб. для вузов. – 7-е изд., испр. / Л. Г. Лойцянский. – М. : Дрофа, 2003. – 840 с.

23. Ким Д. П. Теория автоматического управления. В 2-х т. Т. 1. Линейные системы / Д. П. Ким. – М. : ФИЗМАТЛИТ, 2003. – 288 с.

Copyright (©) 2017 В. В. Горбунцов, А. Н. Заволока, Н. Ф. Свириденко

Copyright © 2014-2018 Техническая механика