Моделирование и верификация параметров рабочего процесса в газогенераторах наддува топливных баков жидкостных ракетных двигательных установок
Автор: Шелудько М.Л., Назаров В.П., Зенюк К.О., Назарова Л.П.
Журнал: Сибирский аэрокосмический журнал @vestnik-sibsau
Рубрика: Авиационная и ракетно-космическая техника
Статья в выпуске: 3 т.23, 2022 года.
Бесплатный доступ
Основными требованиями, предъявляемыми к газогенераторам жидкостных ракетных двигательных установок (ЖРДУ), являются высокая стабильность работы, простота управления рабочим процессом, а также высокая работоспособность генераторного газа. Особо сложная задача - обеспечение устойчивости рабочего процесса. Кроме вероятности возникновения поперечных колебаний во внутрикамерном объеме, из-за наличия присоединенных к реакционной камере дополнительных объемов различной конфигурации и протяженности могут возникать акустические колебания сложных продольных мод. Большая часть существующих методик испытаний газогенератора носит критериально-эмпирический характер и основана на обработке экспериментальных результатов, что не всегда обеспечивает требуемую точность расчета динамических и тепловых характеристик. Необходимость экспериментально-теоретического уточнения расчетных методик термодинамических процессов газогенераторов является актуальной задачей, которая позволит существенно снизить материальные и временные затраты на эскизное проектирование, испытания и доводку современных образцов двигателей и энергосиловых установок летательных аппаратов. Поэтому расчет и анализ газогенератора жидкостного ракетного двигателя (ЖРД) является важным этапом при проектировании и разработке современных образцов двигателей. При помощи метода конечных элементов программного пакета SOLID WORKS, построена модель двухзонного газогенератора наддува топливных баков ЖРДУ. Проведено исследование по моделированию рабочего процесса в газогенераторе, построена визуализация термодинамических процессов в изделии, получены числовые характеристики. Рассмотрена методика автономных стендовых (огневых) испытаний газогенераторов наддува топливных баков, методика верификации численных методов.
Двухзонный газогенератор, метод конечных элементов, огневые испытания, верификация расчетов
Короткий адрес: https://sciup.org/148325787
IDR: 148325787 | DOI: 10.31772/2712-8970-2022-23-3-520-530
Список литературы Моделирование и верификация параметров рабочего процесса в газогенераторах наддува топливных баков жидкостных ракетных двигательных установок
- Алемасов В. Е., Дрегалин А. Ф., Тишин А. П. Теория ракетных двигателей / под ред. акад В. П. Глушко. М.: Машиностроение, 1980. 533 с.
- Численное исследование рабочего процесса в восстановительном газогенераторе кислород-метанового ЖРД разгонного блока / Д. А. Ягодников и др. //Аэрокосмический научный журнал. 2015. № 5. С. 12-25.
- Космические аппараты и технологии / З. А. Казанцев, А. М. Ерошенко, Л. А. Бабкина, А. В. Лопатин // Космические аппараты и технологии. 2021. Т. 5. № 3. С. 121-136.
- Стриженко П. П., Барсуков О. А. Результаты огневых испытаний окислительного газогенератора ЖРД 11Д58МФ // Вестник Самарского гос. аэрокосмич. ун-та им. акад. С. П. Королёва (нац. исслед. ун-та). 2014. № 5-3 (47). С. 167-175.
- Бирюков В. И., Назаров В. П., Царапкин Р. А. Экспериментальная и аналитическая оценка устойчивости рабочего процесса в камерах сгорания и газогенераторах жидкостных ракетных двигателей // Решетневские чтения. 2017. № 21-1. С. 197-199.
- Яцуненко В. Г., Назаров В. П., Коломенцев А. И. Стендовые испытания жидкостных ракетных двигателей. Красноярск, 2016. 248 с.
- Беляев Е. Н., Воробьев А. Г. Влияние процессов заполнения смесительных головок газогенераторов на динамику бесстартерного запуска жидкостного ракетного двигателя // Сибирский аэрокосмический журнал. 2018. Т. 19, № 3. С. 469-481.
- Кузьменко И. А., Яковлев А. Б. Расчет статической характеристики системы подачи унитарного топлива в газогенератор жидкостного ракетного двигателя // Омский науч. вестник. 2018. № 6 (162). С. 15-18.
- Optimization of system parameters for liquid rocket engines with gas-generator cycles / G. Cai et al. // Journal of Propulsion and Power. 2010. Vol. 26, No. 1. P. 113-119. DOI: 10.2514/1.40649.
- Moon I. S., Moon I. Y., Lee S. Y. A Study on the Exhaust Gas Created by Staged Combustion and Gas Generator Cycle LRE by Using CEA // Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference. The Korean Society of Propulsion Engineers, 2011. С. 863-866 [Электронный ресурс]. URL: www.koreascience.or.kr/article/CFK0201132164220516.pdf.
- Karimi H., Nassirharand A., Zanj A. Integration of modeling and simulation of warm pressuri-zation and feed systems of liquid propulsion systems // Acta Astronautica. 2011. Vol. 69, No. 5-6. Р. 258-265. DOI: 10.1016/j.actaastro.2011.03.021.
- Seo S., Kim S. K., Choi H. S. Combustion dynamics and stability of a fuel-rich gas generator // Journal of Propulsion and Power. 2010. Vol. 26, No. 2. Р. 259-266. DOI: 10.2514/1.46568.
- Modelling, simulation, and optimization of a hot pressurization system for a liquid propellant space engine and comparison with experimental results / A. Zanj et al. // Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part G: Journal of Aerospace Engineering. 2010. Vol. 224, No. 10. P. 11411150. DOI: 10.1243/09544100JAERD726.
- Simulation and experimental study of a single fixed-bed model of nitrogen gas generator working by pressure swing adsorption / P. V. Chinh et al. // Processes. 2019. Vol. 7, No. 10. P. 654. DOI: 10.3390/pr7100654.
- Green gelled propellant highly throtteable rocket motor and gas generator technology: status and application / P. C. Pinto et al. // Progress in Propulsion Physics. 2019. Vol. 11. P. 91-130. DOI: 10.1051/eucass /201911091.
- Kwak H. D., Kwon S., Choi C. H. Performance assessment of electrically driven pump-fed LOX/kerosene cycle rocket engine: Comparison with gas generator cycle // Aerospace Science and Technology. 2018. Vol. 77. P. 67-82. DOI: 10.1016/j.ast.2018.02.033.
