РОЗВИТОК НАУКОВИХ НАПРЯМІВ АКАДЕМІКА НАН УКРАЇНИ В. В. ПИЛИПЕНКА

До 90-річчя від дня народження академіка НАН України В. В. Пилипенка

Анотація

DOI: https://doi.org/10.15407/itm2025.04.003

У статті представлені результати досліджень з основних наукових напрямів діяльності академіка НАН України В. В. Пилипенка, отримані його учнями за останні роки. Розглянуто такі напрямки: розвиток теорії кавітаційних коливань у насосах рідинних ракетних двигунів (РРД), дослідження низькочастотної динаміки у рідинних ракетних двигунних установках (РРДУ), аналіз та забезпечення поздовжньої стійкості рідинних ракет-носіїв (РН), математичне моделювання динамічних процесів у ракетних двигунах на твердому паливі, розробка пневматичних віброзахисних модулів, удосконалення технології буріння свердловин за допомогою кавітаційного гідровібратора. Набула подальшого розвитку гідродинамічна модель кавітуючих насосів РРД: проведено її верифікацію з використанням експериментальних і теоретичних передавальних матриць кавітуючих насосів; запроваджено два нові коефіцієнти: час затримки передачі збурення за рахунок наявності кавітаційних каверн у насосі та коефіцієнт розподілу кавітаційного опору; за результатами динамічних випробувань 26 насосів РРД визначено експериментальні значення пружності кавітаційних каверн у насосах з розширеними діапазонами їх основних геометричних та режимних параметрів; розроблено механізм реалізації процесу запирання в насосах і показано, що характеристика режимів запирання насоса є специфічною нелінійністю, яка пов'язана з критичною кавітаційною течією рідини в насосі; запропоновано механізм реалізації жорстких режимів збудження кавітаційних автоколивань і проведено їх математичне моделювання. Розвинена теорія низькочастотної динаміки у РРДУ: розроблено методики визначення впливу неодночасного вступу в роботу двигунів та внутрішніх і зовнішніх факторів на розкид тяги РРД при їх запуску; проведено математичне моделювання перехідних процесів у спільній системі живлення маршового двигуна та рідинної реактивної системи верхнього ступеня РН «Циклон-4М» при запуску та зупинці маршового двигуна. Проведено дослідження поздовжніх коливань у ракетах протитипах РН «Циклон» і РН «Дніпро», які були нестійкими щодо поздовжніх коливань під час роботи двигунів першого ступеня.

ПОСИЛАННЯ

1. Пилипенко О. В., Довготько Н. И. Виктор Васильевич Пилипенко – выдающийся ученый в области механики. Техн. механика. 2015. № 4. С. 3–22.

2. Долгополов С. І. Верифікація гідродинамічної моделі кавітуючих насосів РРД за теоретичними та експериментальними передавальними. матрицями насосів. Техн. механіка. 2020. № 3. С. 18–28. https://doi.org/10.15407/itm2020.03.018

3. Бреннен, Мейсснер, Ло, Хоффман Проявление масштабных эффектов в динамических передаточных функциях кавитирующих преднасосов. Тр. амер. о-ва инж. мех. Теоретические основы инженерных расчетов. 1982. 104, № 4. С. 428–433. https://doi.org/10.1115/1.3241875

4. Пилипенко В. В., Кваша Ю. А. Устойчивость кавитационного обтекания решетки пластин. Техн. механика. 2001. № 2. С. 144–149.

5. Долгополов С. І. Визначення коефіцієнтов гідродинамічної моделі кавітуючих насосів рідинних ракетних двигунів за їх теоретичними передатними матрицями. Техн. механіка. 2024.  № 1.  С. 16–25. https://doi.org/10.15407/itm2024.01.016

6. Dolgopolov S. I. Generalization of experimental elasticity of cavitation bubbles in LRE pumps that differ significantly in size and performance. Science and innovation. 2023. Vol. 19, No. 19(5). Р. 71–88.

7. Долгополов С. І. Експериментально-розрахункове визначення коефіцієнтів гідродинамічної моделі кавітуючих насосів рідинних ракетних двигунів. Техн. механіка. 2024.  № 3. С. 67–85. https://doi.org/10.15407/itm2024.03.067

8. Долгополов С. І. Математичне моделювання режимів запирання при кавітаційних автоколиваннях у гідравлічних системах з кавітучими насосами РРД. Техн. механіка. 2020. № 4. С. 35–42. https://doi.org/10.15407/itm2020.04.035

9. Долгополов С. І. Математичне моделювання жорстких режимів збудження кавітаційних автоколивань у системі живлення рідинних ракетних двигунів. Техн. механіка. 2021. № 1. С. 29–36. https://doi.org/10.15407/itm2021.01.029

10. Пилипенко О. В., Долгополов С. И., Николаев А. Д., Хоряк Н. В. Математическое моделирование запуска многодвигательной жидкостной ракетной двигательной установки. Техн. механіка. 2020. № 1. С. 5–18. https://doi.org/10.15407/itm2020.01.005

11. Dolgopolov S., Nikolayev O., Khoriak N. Dynamic interaction between clustered liquid propellant rocket engines under their asynchronous start-ups. Propulsion and Power Research. 2021. Vol. 10, No. 4. P. 347–359. https://doi.org/10.1016/j.jppr.2021.12.001

12. Pylypenko O. V., Prokopchuk O. O., Dolgopolov S. I., Nikolayev O. D., Khoriak N. V., Pysarenko V. Yu., Bashliy I. D., Polskykh S. V. Mathematical modeling of start-up transients at clustered propulsion system with POGO-suppressors for Cyclon-4M launch vehicle. Space Science and Technology. 2021. Vol, 27. No. 6 (133). P. 3–15. https://doi.org/10.15407/knit2021.06.003

13. Пилипенко О. В., Долгополов C. І., Хоряк Н. В., Ніколаєв О. Д. Методика визначення впливу внутрішніх та зовнішніх факторів на розкид тяги рідинного ракетного двигуна при його запуску. Техн. механіка. 2021. № 4. С. 7–17. https://doi.org/10.15407/itm2021.00.007

14. Долгополов С. І. Визначення впливу внутрішніх та зовнішніх факторів на розкид тяги двигунної установки, що складається зі зв’язки кількох двигунів. Техн. механіка 2022. № 2. С. 47–58. https://doi.org/10.15407/itm2022.02.047

15. Pylypenko, O. V., Dolgopolov, S. I., Nikolayev, O. D., Khoriak, N. V., Kvasha, Yu. A., Bashliy, I. D.  Determination of the Thrust Spread in the Cyclone-4M First Stage Multi-Engine Propulsion System During its Start. Science and Innovation. 2022. Vol. 18, No. 6. P. 97–112.

16. Пилипенко О. В., Николаев А. Д., Башлий И. Д., Долгополов, С. И. Математическое моделирование динамических процессов в системе питания маршевого двигателя космических ступеней ракет-носителей на активных и пассивных участках траектории полета. Космічна наука і технологія. 2020. Т. 26, №. 1. С. 3–17. https://doi.org/10.15407/knit2020.01.003

17. Pylypenko O. V., Smolenskyy D. E., Nikolayev O. D., Bashliy I. D. The approach to numerical simulation of the spatial movement of fluid with forming free gas inclusions in propellant tank at space flight conditions. Space Science and Technology. 2022. Vol, 28, No. 5. P. 3–14. https://doi.org/10.15407/knit2022.05.003

18. Пилипенко О. В., Ніколаєв О. Д., Башлій І. Д., Заволока О. М. Підхід до чисельного моделювання просторових рухів газорідинного середовища в паливному баку космічного ступеня в умовах мікрогравітації з урахуванням гарячої зони. Техн. механіка. 2022. № 4. С. 3–15. https://doi.org/10.15407/itm2022.04.003

19. Николаев А. Д, Башлий И. Д., Свириденко Н. Ф., Хоряк Н. В. Определение параметров движения границы раздела сред «газ – жидкость» в топливных баках ракет-носителей космических ступеней на пассивных участках полета. Техн. механіка. 2017. № 4. С. 26–40. https://doi.org/10.15407/itm2017.04.026

20. Pylypenko O. V., Dolgopolov S. I., Nikolayev O. D., Khoriak N. V. Mathematical modeling of the transient processes in propulsion system of the upper stage of the Cyclone-4M launch vehicle. Science and Innovation. 2024. Vol. 20, No. 1. P. 49–67.

21. Пилипенко О. В., Ніколаєв О. Д., Башлiй І. Д., Хоряк Н. В. Підхід до аналізу поздовжньої стійкості рідинної ракети-носія пакетної схеми компонування. Техн. механіка. 2022. № 3. С. 3–15. https://doi.org/10.15407/itm2022.03.003

22. Pylypenko O. V., Degtyarev M. A., Nikolayev O. D., Klimenko D. V., Dolgopolov S. I., Khoriak N. V., Bashliy I. D., Silkin L. A. Providing of POGO stability of the Cyclone-4M launch vehicle. Space Science and Technology. 2020. Vol. 26, No. 4 (125). P. 3–20. https://doi.org/10.15407/knit2020.04.003

23. Nikolayev O. D., Bashliy I. D., Khoryak N. V. Сomputation of the POGO self-oscillation parameters in dynamic "propulsion – rocket structure" system by using of 3D structural model. Техн. механіка. 2018. № 2. Р. 17–29. https://doi.org/10.15407/itm2018.02.017

24. Николаев А. Д., Хоряк Н. В., Серенко В. А., Клименко Д. В., Ходоренко В. Ф., Башлий И. Д. Учет диссипативных сил при математическом моделировании продольных колебаний корпуса жидкостной ракеты, Техн. механіка. 2016. № 2. С. 16–31.

25. Dolgopolov S., Nikolayev O. Features of mathematical modeling of nonlinear Pogo oscillations of launch vehicles. CEAS Space Journal. 2024, March. Vol. 16, Issue 2. P. 32–48. https://doi.org/10.1007/s12567-024-00541-3

26. Pylypenko O. V., Dolgopolov S. I., Khoriak N. V., Nikolayev O. D. Evaluation of the scatter of liquid launch vehicle POGO oscillation amplitudes due to the influence of the scatter of internal factors. Space Science and Technology. 2024. Vol. 30, No. 3 (148). P. 3–15. https://doi.org/10.15407/knit2024.03.003

27. Ніколаєв О. Д., Башлiй І. Д., Хоряк Н. В., Бондаренко С. Г. Вплив шорсткості поверхні камери енергетичної установки на низькочастотні автоколивання холодного робочого газу. Техн. механіка. 2023. № 3. С. 3–17. https://doi.org/10.15407/itm2023.03.003.

28. Башлій І., Ніколаєв О., Марчан Р. Низькочастотні коливання продуктів згоряння в камері рідинного ракетного двигуна малої тяги, виготовленій за допомогою адитивних технологій. Авіаційно-космічна техніка і технологія. 2024. № 4 спецвипуск 1 (197). С. 60–68

29. Долгополов C. І., Ніколаєв О. Д. Розробка підходу до математичного моделювання динамічних процесів у ракетному двигуні твердого палива. Техн. механіка. 2024. № 4. С. 10–16. https://doi.org/10.15407/itm2024.04.010

30. Ніколаєв О. Д., Башлiй І. Д., Клименко Д. В., Хоряк Н. В. Взаємодія акустичних коливань продуктів згоряння в камері енергетичної установки з вібрациями корпуса. Техн. механіка. 2025. № 1. С. 3–17. https://doi.org/10.15407/itm2025.01.028

31. Ніколаєв О. Д., Башлiй І. Д., Сукачевський В. О. Особливості розвитку акустичних коливань продуктів згоряння в камерах енергетичних установок при використанні компонентів палива з місячних реголітів. Техн. механіка. 2025. № 2. С. 3–16. https://doi.org/10.15407/itm2025.02.003

32. Пилипенко М. В. Виброзащитная система объектов ракетно-космической техники при их транспортировке. Техн. механіка. 2020. № 1. С. 120–130. https://doi.org/10.15407/itm2020.01.120

33. Ніколаєв Д. О., Хорошилов С. В. Визначення параметрів вібрацій космічного апарата на активній ділянці польоту ракети-носія на основі вогневих випробувань рiдинного ракетного двигуна. Техн. механіка. 2024. № 1. С. 3–15. https://doi.org/10.15407/itm2024.01.003

34. Nikolayev O., Zhulay Yu., Kvasha Yu and Dzoz N. Determination of the vibration accelerations of drill bits with the rotative-vibration well drilling method using the cavitation hydrovibrator. Int. J. Mining and Mineral Engineering. 2020. Vol. 11, No. 2. Р. 102–120. https://doi.org/10.1504/ijmme.2020.108643

35. Жулай Ю. А., Николаев А. Д. Результаты испытаний и моделирования системы «буровой снаряд с гидровибратором – горная порода». Naukovyi Visnyk Natsionalnoho Hirnychoho Universytetu. 2020. № 1. С. 11–17. https://doi.org/10.33271/nvngu/20201/011

36. Zhulay Yu. O., Nikolayev O. D. Evaluation of hydraulic power of drilling string with a cavitation hydrovibrator. Naukovyi Visnyk Natsionalnoho Hirnychoho Universytetu. 2021. No. 3. Р. 31–37. https://doi.org/10.33271/nvngu/2021-3/031