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, 2023, 1, 68- 75

КЕРУВАННЯ ВЕКТОРОМ ТЯГИ ШЛЯХОМ ВДУВА ПРОДУКТІВ ДЕТОНАЦІЇ В НАДЗВУКОВУ ЧАСТИНУ СОПЛА

DOI: https://doi.org/10.15407/itm2023.01.068

Василів С. С., Тернова К. В.

Василів С. 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

      Для рішення задачі керування і стабілізації супутників на орбіті в нештатних ситуаціях пропонується використовувати детонаційний ракетний двигун, що дає можливість активного маневрування для уникнення зіткнення з елементами космічного сміття. Мета роботи – дослідження нового способу керування вектором тяги ракетного двигуна впливом детонаційної ударної хвилі на потік газу в соплі. Проведено чисельне моделювання детонаційної хвилі в надзвуковому потоці в соплі. Моделювання проводилося в нестаціонарній плоскій постановці при різних кутах нахилу детонаційного газогенератора, що ініціює детонаційну ударну хвилю, по відношенню до осі камери згоряння за допомогою прикладного програмного пакету SolidWorks. За прототип вибрано двигун 11Д25 третього ступеня ракети-носія «Циклон-3». Результати моделювання використані для попередньої оптимізації місця розташування детонаційного газогенератора на стінці сопла. Було виявлено, що вплив детонаційної хвилі на основний потік газу в соплі викликає два силових фактори: перший обумовлений реактивною силою при викиданні продуктів детонації в сопло і зоною підвищеного тиску на тій стінці, де розміщено детонаційний газогенератор, а другий – зміною розподілу тиску по поверхні сопла. Для підвищення випливу ударної хвилі вектор вдуву продуктів детонації необхідно орієнтувати паралельно потоку основного газу сопла або під деяким кутом. Моделюванням показано недоліки і переваги вдуву продуктів детонації під різними кутами. Проведено експериментальні дослідження впливу детонаційної хвилі на надзвуковий потік в соплі. Розроблено систему фіксації проходження ударної детонаційної хвилі за допомогою установки Теплера. Створена спеціальна модель сопла з вдувом та газогенератор для ініціювання детонаційної хвилі, що взаємодіяла з надзвуковим потоком повітря. Виявлено характер відриву детонаційною хвилею основного потоку від стінок сопла при його роботі в режимі перерозширення. Результати досліджень можуть знайти застосування в ракетно-космічній промисловості для маневрування верхнього ступеня ракети, для уникнення зіткнення з елементами космічного сміття.
     

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

1. Шестьдесят лет в ракетостроении и космонавтике. Под общей редакцией А. В. Дегтярева. Днепропетровск: Арт-пресс. 2014. 540 с.

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

3. 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.

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

5. Волков К. Н., Емельянов В. Н. , Яковчук М. С. Моделирование поперечного вдува импульсной струи с поверхности плоской пластины в сверхзвуковой поток. Прикладная механика и техническая физика. 2017. Т. 58, №6. С. 114–125. https://doi.org/10.1134/S0021894417060116

6. 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

7. 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.

8. Василів С. С., Стрельников Г. О., Прядко Н. С. Застосування детонації для керування напрямком вектору тяги ракетного двигуна. Журнал «InterConf». 2021. № 78. С. 272–282.

9. Василів С. С., Стрельников Г. О. , Ігнатьєв О. Д., Прядко Н. С. Керування газовими потоками в ракетних двигунах. Технічна механіка. 2021. №2. С. 60–77. https://doi.org/10.15407/itm2021.02.060

10. Василів С. С., Стрельников Г. О. Керування вектором тяги ракетного двигуна вдувом продуктів детонації в надзвукову частину сопла. Технічна механіка. 2020. №4. С. 29–34. https://doi.org/10.15407/itm2020.04.029

11. Нетлетон М. Детонация в газах: пер. с англ. М.: Мир. 1989. 280 с.

12. Науково-виробниче об'єднання «Павлоградський хімічний завод» URL: http://www.ric-phz.com.ua (Дата звернення 18.01.2023).

13. Ван-Дайк М. Альбом течений жидкости и газа. Пер.с англ. М.: Мир. 1986. 181 с.

Copyright (©) 2023 Василів С. С., Тернова К. В.

Copyright © 2014-2023 Технічна механіка