ТЕХНІЧНА МЕХАНІКА
ISSN 1561-9184 (друкована версія), ISSN 2616-6380 (електронна версія)

ГОЛОВНА    ПРО ЖУРНАЛ    РЕДКОЛЕГІЯ    АВТОРАМ    ПОТОЧНИЙ ВИПУСК    АРХІВ    КОНТАКТИ

UDC 629.78.533.6.013:621.45

Технічна механіка, 2020, 4, 13- 28

ПІДВИЩЕННЯ ЕФЕКТИВНОСТІ ІНТЕРЦЕПТОРНОЇ СИСТЕМИ КЕРУВАННЯ НАПРЯМКОМ ВЕКТОРА ТЯГИ РАКЕТНОГО ДВИГУНА

DOI: https://doi.org/10.15407/itm2020.04.013

Стрельников Г. А., Токарева О. Л., Ігнатьєв О. Д., Прядко Н. С., Тернова К. В.

Стрельников Г. А.
Інститут технічної механіки Національної академії наук України і Державного космічного агентства України,
Україна

Токарева О. Л.
Інститут технічної механіки Національної академії наук України і Державного космічного агентства України,
Україна

Ігнатьєв О. Д.
Інститут технічної механіки Національної академії наук України і Державного космічного агентства України,
Україна

Прядко Н. С.
Інститут технічної механіки Національної академії наук України і Державного космічного агентства України,
Україна

Тернова К. В.
Інститут технічної механіки Національної академії наук України і Державного космічного агентства України,
Україна

      У даній роботі досліджуються статичні і динамічні характеристики газодинамічної (інтерцепторної) підсистеми комбінованої системи керування вектором тяги і визначаються шляхи підвищення її ефективності. Комбінована система керування включає в себе механічну і газодинамічну підсистеми. Газодинамічне регулювання вектора тяги є найбільш важливою і надійною підсистемою комбінованої системи керування.
      Розглядається варіант збурення надзвукового потоку установкою твердої перешкоди (інтерцептору) в середній частині сопла ракетного двигуна. Важливою перевагою такого способу газодинамічного керування вектором тяги ракетного двигуна є практична відсутність втрат його питомого імпульсу на керування вектором тяги внаслідок відсутності витрати робочого тіла на створення керуючого зусилля. Інжекція через інтерцептори захищає його від впливу соплового надзвукового потоку і створює додаткове бічне зусилля.
      До теперішнього часу не досліджено питання про оптимальне для створення керуючого зусилля місцезнаходження масопідводу по висоті інтерцептору і динамічні характеристики такої системи.
      Мета роботи полягає в пошуку оптимального положення отвору масопідводу робочого тіла через інтерцептори для отримання максимальної добавки керуючого зусилля і визначенні впливу передавальних функцій елементів інтерцепторної системи на характеристики перехідного процесу при створенні керуючого зусилля.
      При дослідженні статичних характеристик збурення надзвукового потоку газу в соплі інтерцептором зі вдувом через нього вторинного робочого тіла отримано практичний висновок про найбільш зручне розташування отвору вдуву у верхній частині інтерцептору з точки зору ефективності керування вектором тяги і захисту інтерцептору.
      Отримано перехідну функцію процесу інтерцепторного регулювання напряму вектора тяги рідинного ракетного двигуна з урахуванням створення додаткового керуючого зусилля вприскуванням рідкого компонента палива. Встановлено, що втрата стійкості функціонування інтерцепторного вузла з вприскуванням залежить від перехідного процесу клапану, що регулює витрату робочого тіла на вприскування.
     

ракетний двигун, система керування вектором тяги, статичні і динамічні характеристики, газодинамічна система, комбінована система керування

1. Kovalenko N. D., Sheptun Ю. Д., Kovalenko T. A., Strelnikov G. A. The new concept of thrust vector control for rocket engine. Системні технології. 2016. № 6 (107). С. 120–127.

2. Коваленко Н. Д. Ракетный двигатель как исполнительный орган системы управления полетом ракет. Днепропетровск: Институт технической механики НАН и НКА Украины. 2004. 412 с.

3. Волков К. Н., Емельянов В. Н., Яковчук М. С. Структура течения и изменение тяги при вдуве струи газа в сверхзвуковую часть сопла. Журнал технической физики. 2019. Т. 89, № 3. С. 353–359.

4. Волков К. Н., Емельянов В. Н., Яковчук М. С. Многопараметрическая оптимизация органов управления вектором тяги, основанных на вдуве струи газа в сверхзвуковую часть сопла. Вычислительные методы и программирование. 2018. № 2. С. 158–172.

5. Волков К. Н., Емельянов В. Н., Яковчук М. С. Численное моделирование взаимодействия поперечной струи со сверхзвуковым потоком с использованием различных моделей турбулентности. Прикладная механика и техническая физика. 2015. Т. 56, № 5. С. 64–75.

6. Волков К. Н., Емельянов В. Н., Яковчук М. С. Поперечный вдув струи с поверхности плоской пластины в сверхзвуковой поток. Инженерно-физический журнал. 2017.Т. 90, № 6. С. 1512–1517.

7. Erdem E., Albayrak K., Tinaztepe H. T. Parametric study of secondary gas injection into a conical rocket nozzle for thrust vectoring. AIAA Paper. 2006. N 2006?4942.

8. Huang W., Liu W. D., Li S. B., Xia Z. X., Liu J., Wang Z. G. Influences of the turbulence model and the slot width on the transverse slot injection flow field in supersonic flows. Acta Astronautica. 2012. Vol. 73. P. 1?9.

9. Huang W., Wang Z. G., Wu J. P., Li S. B. Numerical prediction on the interaction between the incident shock wave and the transverse slot injection in supersonic flows. Aerospace Science and Technology. 2013. Vol. 28. N 1. P. 91?99.

10. Prince R. L., Rejith P., Balu R. Numerical simulation of a hot gas injection thrust vector control system performance. Procedia Engineering. 2012. Vol. 38. P. 1745?1749.

11. Kawai S., Lele S. K. Mechanisms of Jet Mixing in a Supersonic Crossflow: A Study Using Large-Eddy Simulation,” AIAA Paper No. 2008-4575, July 2008.

12. Peterson D. M., Candler G. V. Hybrid RANS/LES of a Supersonic Combustor. AIAA Paper No. 2008-6923, Aug. 2008.

13. Стрельников Г. А., Токарева Е. Л. , Прядко Н. С., Игнатьев А. Д. К разработке структурной схемы бифункциональной системы управления вектором тяги ракетного двигателя. Техническая механика. 2018. № 4. С. 57–67.

14. Токарева Е. Л., Прядко Н. С. , Терновая Е. В. Динамические характеристики комбинированной системы управления вектором тяги ракетного двигателя. Техническая механика. 2019. № 3. С. 16–29.

Copyright (©) 2020 Стрельников Г. А., Токарева О. Л., Ігнатьєв О. Д., Прядко Н. С., Тернова К. В.

Copyright © 2014-2020 Технічна механіка