Алгоритм оценки запасов устойчивости рабочего процесса в камерах сгорания и газогенераторах жидкостных ракетных двигателей

Экспериментальная оценка устойчивости рабочего процесса по отношению к акустическим колебаниям в камерах сгорания и газогенераторах жидкостных ракетных двигателей является одним из основных методов, применяемых в ракетном двигателестроении. Внешние и внутренние возмущающие устройства, использующие взрывчатое вещество гексоген, нередко приводят к повреждению огневых стенок и элементов конструкции агрегатов. К недостаткам традиционных внешних импульсных устройств следует также отнести значи- тельный разброс величин генерируемых ими импульсов давления в камере сгорания при одинаковой величине навески взрывчатого вещества и при постоянстве параметров среды в камере сгорания, что, по-видимому, связано с разбросом характеристик взрывчатых веществ. Предложен альтернативный подход создания импульсного воздействия на рабочий процесс в камере сгорания путем взрыва электрического проводника. Возмущающее устройство выполнено со взрывной камерой, соединённой каналом с реакционным объёмом камеры сгорания. В электроимпульсном возмущающем устройстве вместо навески взрывчатого вещества используется закреплённая на изолированных электродах тонкая проволочка. В качестве вещества, используе- мого для создания импульса давления, в этом генераторе используется заполняющий взрывную камеру газ, масса которого зависит от давления в камере сгорания и в камере электроимпульсного возмущающего уст- ройства. Если мгновенно нагреть этот газ до температуры в несколько тысяч градусов, можно получить газ, близкий по параметрам к продуктам сгорания взрывчатых веществ в традиционных внешних импульсных устройствах. Осуществить такой нагрев можно путём разряда через проволочку заряженного до нескольких тысяч вольт электрического конденсатора. При этом сначала происходит мгновенное (в течение нескольких микросекунд) испарение проволочки, а затем через образовавшийся на месте проволочки плазменный канал происходит окончательная разрядка конденсатора с выделением практически всей накопленной в конденсато- ре энергии. Температура плазмы при этом, по разным источникам, может достигать от нескольких десятков тысяч до миллиона градусов. Осуществляется также нагрев газа при адиабатическом сжатии его ударной волной. Образующиеся после испарения проволочки и конденсации паров частицы металла имеют величину нескольких нанометров и поэтому не повреждают внутреннюю оболочку камеры сгорания. Рассмотрены методические основы и разработан алгоритм оценки запасов устойчивости к акустическим колебаниям по реакции процесса горения на такие импульсные искусственные возмущения. Разработаны электроимпульс- ные возмущающие устройства, которые снижают риск повреждения составных частей агрегатов жидкост- ных ракетных двигателей при натурных и модельных испытаниях и обладают очевидной перспективой для широкого применения.