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

ГОЛОВНА    ПРО ЖУРНАЛ    РЕДКОЛЕГІЯ    АВТОРАМ    ПОТОЧНИЙ ВИПУСК    АРХІВ    КОНТАКТИ

УДК 629.76

Технічна механіка, 2014, 1, 24 - 35

Математичне моделювання просторових коливань верхнього ступеня рідинної ракети-носія з маршовим двигуном у карданному підвісі

Ніколаєв О.Д., Хоряк Н.В., Башлій І.Д., Пиріг В.А., Ходоренко В.Ф.

      Визначення параметрів власних коливань верхнього ступеню рідинної ракети-носія (РН) є важливою задачею, вирішення якої є необхідним для проведення теоретичного аналізу стійкості верхнього ступеню РН по відношенню до його пружних поздовжніх та поперечних коливань. Сучасні верхні ступені рідинних РН є складними оболонковими конструкціями з рідиною, а двигуни верхніх ступенів мають систему керування вектором тяги для підтримки та корекції руху ступенів. Керування тягою забезпечується, зокрема, маршовими рідинними ракетними двигунами (РРД) у карданному підвісі. У зв’язку з цим практичний інтерес має аналіз впливу кутових коливань РРД в карданному підвісі на параметри пружних коливань конструкції ступеня. Для його виконання розроблено лінійну математичну модель, яка описує просторові коливання верхнього ступеню рідинної РН з паливним відсіком сферо-конічної конфігурації і маршовим РРД у карданному підвісі. При розробці моделі використано метод скінченних елементів та сучасні засоби комп’ютерного проектування та аналізу САЕ-систем, що дозволило врахувати конструктивні особливості ступеню. На основі розробленої моделі визначено параметри власних коливань системи «конструкція верхнього ступеню з маршовим РРД у карданному підвісі – рідке паливо в баках» та визначено її домінуючі моди, обумовлені кутовими коливаннями РРД, пружними поздовжніми та поперечними коливаннями конструкції ступеню (в тому числі поздовжніми коливаннями конструкції паливного відсіку, космічного апарату і РРД). Показано, що врахування кутових коливань РРД може привести до помітної зміни параметрів поздовжніх коливань досліджуваної системи в частотному діапазоні зміни власних частот коливань рідини в системі живлення двигуна (30 Гц – 100 Гц). Ці зміни впливають на вибір домінуючих поздовжніх мод системи, які використовуються при математичному моделюванні поздовжніх коливань рідинних РН та аналізі поздовжньої стійкості їх верхніх ступенів.

рідинна ракета-носій, верхній ступінь, рідинний ракетний двигун, карданний підвіс, пружні поздовжні і поперечні коливання, кутові коливання, параметри власних коливань

1. Добровольский М. В. Жидкостные ракетные двигатели. Основы проектирования / М. В. Доброволь- ский. – М. : Высшая школа, 1968. – 396 с.

2. Коваленко Н. Д. Ракетный двигатель как исполнительный орган системы управления полетом ракеты / Н. Д. Коваленко. – Днепропетровск : ИТМ НАНУ и НКАУ, 2004. – 412 с.

3. Основы теории и расчета жидкостных ракетных двигателей / А. П. Васильев, В. М. Кудрявцев, В. А. Кузнецов и др., под ред. В. М. Кудрявцева. – М. : Высшая школа, 1967. – 670 с.

4. Патент 2412368 Российская федерация, МПК F02K1/28 (2006.01), F02K9/82 (2006.01). Способ управле- ния вектором тяги реактивного двигателя и сверхзвуковое сопло / Кехваянц В. Г.; патентообладатель Российская Федерация в лице Министерства промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России ). – 2009130346/06 ; заявл. 10.08.2009 ; опубл. 20.02.2011, Бюл. № 5. – 5 с.

5. Основы прикладной аэрогазодинамики. Книга 2. Обтекание тел вязкой жидкостью. Рулевые устройст- ва / Н. Ф. Краснов, В. Ф. Захарченко, В. Н. Кошевой, А. Н. Данилов и др., под ред. Н. Ф. Краснова. – М. : Высшая школа, 1991. – 358 с.

6. Натанзон М. С. Продольные автоколебания жидкостной ракеты / М. С. Натанзон. – М. : Машино- строени е, 1977. – 208 с.

7. Гладкий В. Ф. Динамика конструкции летательного аппарата / В. Ф. Гладкий. – М. : Наука, 1969. – 496 с.

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

9. Dotson K. Mitigating Pogo on Liquid-Fueled Rockets / K. Dotson // Crosslink. Aerospace Corporation magazine of advances in aerospace technology. – 2003. – Winter. – P. 26 – 29.

10. Особенности моделирования продольных колебаний верхних ступеней ракет-носителей со сложной пространственной конфигурацией топливных баков / А. Д. Николаев, Н. В. Хоряк, И. Д. Блоха, С. И. Долгополов // Техническая механика – 2009. – № 3. – С.51 – 61.

11. Численное моделирование свободных колебаний космических ступеней жидкостных РН со сложной пространственной конфигурацией топливных баков / В. В. Пилипенко, О. В. Пилипенко, Г. И. Богомаз, А. Д. Николаев, И. Д. Блоха // Техническая механика. – 2006. – № 2. – С.69 – 81.

12. 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.

13. Kohnke P. Ansys Inc. Theory Manual. 001369. Twelfth Edition / P. Kohnke. – Canonsburg : SAS IP, 2001. – 1266 p. 25

14. Официальный сайт Исследовательского центра им. М. В. Келдыша (г. Москва, Россия), htpp://www.kerc.msk.ru/ipg/developmentrb2.pdf

Copyright (©) 2014 Ніколаєв О.Д., Хоряк Н.В., Башлій І.Д., Пиріг В.А., Ходоренко В.Ф.

Copyright © 2014-2018 Технічна механіка