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

ГОЛОВНА    ПРО ЖУРНАЛ    РЕДКОЛЕГІЯ    АВТОРАМ    ПОТОЧНИЙ ВИПУСК    АРХІВ    КОНТАКТИ

УДК 629.76/.78; 629.78; 629.76

Технічна механіка, 2024, 1, 50 - 57

ВПЛИВ ДЕТОНАЦІЙНОЇ ХВИЛІ НА ПЕРЕРОЗШИРЕНИЙ НАДЗВУКОВИЙ ПОТІК ГАЗУ В СОПЛІ

DOI: https://doi.org/10.15407/itm2024.01.050

Василів С. С., Кіріченко О. О.

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

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

      Для розв’язку задачі керування високоманевреними літальними апаратами запропоновано застосовувати детонаційний процес. Мета роботи – дослідження нового способу керування вектором тяги ракетного двигуна впливом детонаційної ударної хвилі на потік газу в соплі.
      Відомо, що спосіб керування вектором тяги вдувом газу в надзвукову частину сопла ракетного двигуна має одну з найменших втрат питомого імпульсу, високу швидкодію та дозволяє отримати значну бокову силу. Однак для сучасного рівня ракетної техніки є потреба в покращенні цих характеристик. В якості способу інтенсифікації процесів, що впливають на основний потік газу і створюють бокову силу, розглядається детонація. Її особливості дозволяють створити систему для імпульсної корекції траєкторії літального апарата. З метою досліджень особливостей такої системи авторами було проведено експериментальні дослідження впливу детонаційної хвилі на надзвуковий потік в соплі. Розроблені і виготовлені модель сопла та газогенератор для ініціювання детонаційної хвилі, що взаємодіяла з основним надзвуковим потоком повітря. В процесі експериментів було виявлено ефект відриву детонаційною хвилею основного потоку від стінки сопла при його роботі в режимі перерозширення. Тривалість такого явища набагато перевищувала тривалість впливу продуктів детонації на основний потік повітря в соплі, що дозволяє застосувати цей ефект для створення нового способу керування вектором тяги реактивного двигуна.
      Для більш ширшого розуміння результатів експерименту було проведено чисельне моделювання розповсюдження детонаційної хвилі в надзвуковому потоці для умов випробувань. Моделювання проводилося в нестаціонарній плоскій постановці за допомогою прикладного програмного пакету SolidWorks. Метою моделювання була оцінка структури потоку та значення відносної бокової сили, створеної зміною цієї структури в процесі вдуву продуктів детонації в надзвукову частину сопла. Отримано еволюцію поля тиску для конкретних значень часу. Визначено відносну бокову силу при вдуві продуктів детонації в надзвуковий потік повітря в соплі.
      Описані особливості і спосіб керування вектором тяги реактивного двигуна можуть мати застосування в безпілотних системах, що працюють в широкому діапазоні швидкостей.
     

вдув, детонаційний двигун, закритична частина, керування вектором тяги, сопло

1. Игдалов И. М., Кучма Л. Д., Поляков Н. В., Шептун Ю. Д. Динамическое проектирование ракет. Задачи динамики ракет и их космических ступеней. Днепропетровск: ДНУ. 2010. 264 с.

2. Шишков А. А., Панин С. Д., Румянцев Б. В. Рабочие процессы в ракетных двигателях твердого топлива. М.: Машиностроение. 1988. 240 с.

3. Игдалов И. М., Кучма Л. Д., Поляков Н. В , Шептун Ю. Д. Ракета как объект управления. Под ред. С. Н. Конюхова. Днепропетровск: Арт Пресс, 2004. 544 с.

4. Коваленко Т. А., Шептун Ю. Д. Космические ступени как объект управления. Информационные технологии в управлении сложными системами: сборник докладов. 2011. С. 210–213.

5. Волков К. Н., Емельянов В. Н. , Яковчук М. С. Нестационарный поперечный вдув струи газа в сверхзвуковой сопловой поток. Теплофизика високих температур. 2020. Т. 58, №2. С. 256–265. https://doi.org/10.1134/S0018151X20020212

6. Быков Н. В., Калугин В. Т. Численное моделирование импульсного вдува струи в закритическую часть сопла ракетного двигателя. Комплексные проблемы развития науки, образования и экономики региона. 2015. № 1(5). С. 64–72.

7. Физика взрыва. Под ред. Л. П. Орленко. М.: Физматлит, 2002. 823 с.

8. Василів С. С., Тернова К.В. Керування вектором тяги шляхом вдуву продуктів детонації в надзвукову частину сопла. Технічна механіка. 2023. №1. С. 68–75. https://doi.org/10.15407/itm2023.01.068

Copyright (©) 2024 Василів С. С., Кіріченко О. О.

Copyright © 2014-2024 Технічна механіка