Другие журналы

научное издание МГТУ им. Н.Э. Баумана

НАУКА и ОБРАЗОВАНИЕ

Издатель ФГБОУ ВПО "МГТУ им. Н.Э. Баумана". Эл № ФС 77 - 48211.  ISSN 1994-0408

Влияние времени выхода на режим маршевого ЖРД на процесс опорожнения топливного бака летательного аппарата в условиях свободного орбитального полета

# 11, ноябрь 2015
DOI: 10.7463/1115.0818818
Файл статьи: SE-BMSTU...o617.pdf (1405.33Кб)
авторы: Сапожников В. Б.1,*, Корольков А. В.1, Авраамов Н. И.2

УДК 629.7.063.6:51-72: 532.22: 532.521.1

1 Научно-технический внедренческий центр «ЭДУКОН», Юбилейный, Россия

2 МГТУ им. Н.Э. Баумана, Москва, Россия

Безотказное функционирование жидкостных ракетных двигателей (ЖРД) зависит, в числе других факторов, от непрерывности подачи компонентов жидкого ракетного топлива в расходные магистрали топливных баков без нарушения сплошности потока.
Особенно актуальным данное условие становится  для летательных аппаратов (ЛА), находящихся в условиях орбитального (суборбитального) полета. При малом заполнении топливных баков причиной нарушения сплошности потока может быть прорыв газа наддува в расходную магистраль в результате формирования воронки (с вихреобразованием или без него) и т.н. явление динамического провала поверхности раздела «жидкость-газ.
В работе представлена математическая модель процесса опорожнения топливного бака при его малом начальном заполнении и пониженном уровне ускорения силы тяжести. С использованием разработанной математической модели проведено параметрическое исследование влияния на объем слитой жидкости времени выхода расхода жидкости на установившийся номинальный режим.  В вычислительном эксперименте установлены моменты прорыва газа в расходную магистраль и невырабатываемые остатки топлива в зависимости от расхода, физических свойств компонентов топлива, величины остаточных ускорений и диаметра расходной магистрали.
В результате обнаружен эффект, который ранее не упоминался ни в одной из публикаций, посвященных исследованиям процессов опорожнения топливных баков ЛА, а именно: при резких выходах расхода жидкости на номинальный режим прорыв газа наступает на начальном этапе опорожнения бака. В этом случае для обеспечения безотказного функционирования маршевых ЖРД требуется применение специальных внутрибаковых устройств, предотвращающих преждевременный прорыв газа наддува в расходную магистраль бака.

Список литературы
  1. Поликовский В.И., Перельман Р.Г. Воронкообразование в жидкости с открытой поверхностью. М.: Госэнергоиздат, 1959. 191 с.
  2. Сизонов В.С. О динамическом провале уровня свободной поверхности жидкости конечной глубины над сливным отверстием // Известия АН СССР. Сер. Механика жидкости и газа. 1971. Вып. 6. С. 72-75.
  3. Беляев Н.М., Шандоров Г.С. К вопросу о воронкообразовании без вращения при сливе жидкости через донные отверстия // Гидроаэромеханика. 1965. Вып. 2. С. 27-32.
  4. Токарев В. Е. Истечение жидкости из емкости с образованием воронки // Известия вузов. Сер. Авиационная техника. 1967. № 3. С. 37-43.
  5. Беляев Н. М. Расчет пневмогидравлических систем ракет. М.: Машиностроение, 1983. С. 84.
  6. Роуч П. Вычислительная гидродинамика / пер. с англ. В.А. Гущина и В.Я. Митницкого; под ред. П . И . Чушкина . М .: Мир , 1980. 616 с .
  7. Sapozhnikov V.B., Korolkov A.V. Mathematical modeling of a spacecrafts’ fuel tank empty in-gin the orbital flight conditions // International Scientific Conference “Physical and Mathematical Problems of Advanced Technology Development” (Moscow, Bauman MSTU, 17 – 19 November 2014): a bstracts. Moscow: Bauman MSTU Publ., 2014. P. 80-81.
  8. Новиков Ю.М., Большаков В.А., Партола И.С. Первая длинномерная конструкция капиллярного заборного устройства из КПСМ: подтверждение надежности и высокой эффективности по результатам эксплуатации в составе дополнительного топливного бака разгонного блока «Бриз-М» ракетного космического комплекса «Протон-М/Бриз-М» // Ракетно-космические двигательные установки: матер. Всероссийской научно-технической конференции. М., 2013. С. 17-19.
  9. Корольков А.В., Меньшиков В.А., Партола И.С., Сапожников В.Б. Математическая модель капиллярного заборного устройства торового бака // Вестник Московского государственного университета леса – Лесной вестник. 2007. № 2. С . 35-39.
  10. Сапожников В.Б., Партола И.С., Корольков А.В. Теоретические основы разработки и экспериментальной отработки капиллярных заборных устройств с минимальными остатками топлива в двигательных установках РН, РБ и КА // Научно-технические разработки ОКБ-23 – КБ «Салют». М.: Воздушный транспорт, 2006. С. 313-319.
  11. Партола И.С. Результаты проектирования и отработки капиллярных заборных устройств торового топливного бака РБ «Бриз-М» // Первая международная научно-техническая конференция «Аэрокосмические технологии», посвященная 90-летию со дня рождения академика В.Н. Челомея: сб. докл. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана; НПО «Машиностроение», 2004. С . 19-22
  12. Сапожников В.Б., Гришко Я.П., Корольков А.В., Большаков В.А., Новиков Ю.М., Константинов С.Б., Мартынов М.Б. Применение комбинированных пористо-сетчатых материалов в конструкции внутрибаковых устройств двигательных установок космических аппаратов, верхних ступеней ракет-носителей и разгонных блоков // Решетневские чтения: матер. XIV Международной научной конференции, посвященной памяти Генерального конструктора ракетно-космических систем академика М.Ф. Решетнева (г. Красноярск, 10-12 ноября 2010 г.). Ч. 1 / под общ. ред. Ю.Ю. Логинова. Красноярск: Сибирский гос. аэрокосм. ун-т, 2010. С . 126-127.
  13. Сапожников В.Б., Меньшиков В.А., Партола И.С., Корольков А.В. Развитие идей профессора В.М. Поляева по применению пористо-сетчатых материалов для внутрибаковых устройств, обеспечивающих многократный запуск жидкостных ракетных двигателей // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Машиностроение. 2006. № 2. С. 78-88.
  14. Корольков А.В., Меньшиков В.А., Партола И.С., Сапожников В.Б. Развитие идей профессора В.М. Поляева по применению пористо-сетчатых материалов для внутрибаковых устройств, обеспечивающих многократный запуск ЖРД космических аппаратов и разгонных блоков в условиях свободного и возмущенного орбитального и суборбитального полета // Ракетно-космические двигательные установки: тр. Всероссийской научно-технической конференции, посвященной 80-летию со дня рождения Заслуженных деятелей науки и техники РФ, Лауреатов Государственной премии СССР, д.т.н., профессоров Кудрявцева В.М. и Поляева В.М. М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2005. С.17-18.
Поделиться:
 
ПОИСК
 
elibrary crossref ulrichsweb neicon rusycon
 
ЮБИЛЕИ
ФОТОРЕПОРТАЖИ
 
СОБЫТИЯ
 
НОВОСТНАЯ ЛЕНТА



Авторы
Пресс-релизы
Библиотека
Конференции
Выставки
О проекте
Rambler's Top100
Телефон: +7 (915) 336-07-65 (строго: среда; пятница c 11-00 до 17-00)
  RSS
© 2003-2017 «Наука и образование»
Перепечатка материалов журнала без согласования с редакцией запрещена
 Тел.: +7 (915) 336-07-65 (строго: среда; пятница c 11-00 до 17-00)