МЕТОДИ ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНИХ ДОСЛІДЖЕНЬ ХАРАКТЕРИСТИК ТВЕРДОГО РАКЕТНОГО ПАЛИВА
Ключові слова:
тверде ракетне паливо, бомба постійного тиску, експериментальні методи, ракетний двигун.Анотація
DOI: https://doi.org/10.15407/itm2026.01.034
Процес проєктування твердопаливного ракетного двигуна є складною задачею. Зазвичай її вирішують ітераційним методом, поступово уточнюючи вихідні дані, залучаючи експериментальні дослідження. При достатній статистичній базі даних задача дещо спрощується, бо використовують результати двигуна-аналога, близького до того, який розробляється. В будь-якому випадку проєктування завершується випробуваннями двигуна. Вартість кожного етапу залежить від складності двигуна в цілому, проте однозначно найдорожчим етапом є випробування двигуна. Тому розробники ракетних двигунів з метою мінімізації ресурсів прагнуть зменшити об’єм експериментального відпрацювання.
Окрім енергетичних характеристик важливим фактором, який необхідний для проєктування двигуна, є характеристики горіння палива. Швидкість горіння твердого ракетного палива залежить від багатьох факторів: виду палива, його початкової температури, тиску в камері згорання, дисперсності твердих компонентів, перевантажень в польоті, швидкості газу біля поверхні заряду тощо. Відповідно ці властивості використовуються для регулювання швидкості горіння. Оскільки на даний час математично дуже складно спрогнозувати швидкість горіння твердого ракетного палива, то для цих цілей використовують різні експериментальні методи.
Мета роботи – аналіз методів експериментальних досліджень твердого ракетного палива на етапі науково-дослідних розробок.
Науково-дослідні випробування проводяться з метою вивчення робочих процесів, що відбуваються в двигуні і його системах. Їх вивчення необхідне для розробки і використання нових палив, принципово нових конструкторських ідей, перспективних матеріалів та технологій. Програми науково-дослідних випробувань різноманітні і зазвичай потребують нових методів і засобів проведення випробувань та вимірювань. Тому вказаний етап розробки ракетного двигуна проводиться не на серійних, а частіше на експериментальних унікальних установках чи моделях, які з певною мірою достовірності дозволяють отримати інформацію про об’єкт досліджень. Першочерговими задачами експериментальних досліджень на етапі науково-дослідних розробок є визначення характеристик палива та процесу його горіння з необхідною точністю. Стаття присвячена огляду найбільш поширених методів дослідження характеристик твердого ракетного палива.
ПОСИЛАННЯ
1. Габрінець В. О., Горбенко Г. А., Гумницький В. П., Джур О. Є., Кучма Л. Д., Пронь Л. В. Основи теорії та проектування РДТП. Підручник. Арт-Прес. 2005. 200 с.
2. Рогов Н. Г., Ищенко М. А. Смесевые ракетные твердые топлива: Компоненты. Требования. Свойства: Учебное пособие. Санкт-Петербург: СПбГТИ (ТУ). 2005. 195 с.
3. Супруненко В. А. Организация экспериментальной отработки крупногабаритных маршевых РДТТ: учебно-методическое пособие. Днепропетровск. ГКБ «Южное». 2000. 38 с.
4. Гладков И. М., Ермаков Ю. П., Малкин Б. Я., Мухамедов В. С., Наливайко В. А., Солоухин А. С. Двигатели специального назначения импульсного типа на твердом топливе. Основы проектирования, конструкция и опыт отработки. Москва: ЦНИИ информации. 1990. 116 с.
5. Gupta G., Jawale L., Mehilal B. Bhattacharyа. Various Methods for the Determination of the Burning Rates of Solid Propellants - An Overview. Central European Journal of Energetic Materials. 2015. 12(3). Р. 593–620.
6. Wei W., Yan X., Cui J., Wang R., Zheng Y., Xue C. Ultrasonic Signal Processing Method for Dynamic Burning Rate Measurement Based on Improved Wavelet Thresholding and Extreme Value Feature Fitting. Micromachines. 2025. V. 16, Iss.3. 290. https://doi.org/10.3390/mi16030290
7. Oatman S. A., Caito A. A., Klinger D. J., Cooper J. N., Manship T. D., Son S. F. Closed vessel burning rate measurements of composite propellants using microwave interferometry. Propellants, Explosives, Pyrotechnics. 2024. V.49, Iss.8. https://doi.org/10.1002/prep.202400072
8. Trebinski R., Leciejewski Z. Surma Z. Determining the Burning Rate of Fine-Grained Propellants in Closed Vessel Tests. Energies. 2022. V. 15, Iss. 7. 2680. https://doi.org/10.3390/en15072680
9. Razdan M. K., Kuo K. K. Erosive burning studies of composite solid propellants by the reacting turbulent boundary-layer approach. The Pennsylvania state university. 1976. 82 р.
10. Liu J., Wang Y., Li X., Cong J. Using the Impulse Method to Determine High-Pressure Dynamic Burning Rate of Solid Propellants. Aerospace. 2023. V. 10, Iss. 9. https://doi.org/10.3390/aerospace10090818
11. Пророка В. А., Солнцев В. А., Кулик О. В., Добродомов О. О., Швець А. С., Лук’яненко І. Г., Дронь М. М. Верифікація методичних підходів до оцінки характеристик твердих сумішевих ракетних палив. Вісник Дніпровського університету. Серія Ракетно-космічна техніка. 2024. Т. 33, № 4 (29). C. 11–22. https://doi.org/10.15421/452446
12. DeLuca L. T., Annovazzi A. Survey of burning rate measurements in small solid rocket motors. FirePhysChem 2024. V. 4, Iss. 2. P. 146–165. https://doi.org/10.1016/j.fpc.2023.11.004
