CC BY
88
Актуальные проблемы авиации и космонавтики. Технические науки
предназначен для обеспечения слива компонентов из полостей входа до открытия клапанов, открытия поступления соответствующего компонента в камеру с одновременной отсечкой слива по команде ЭПГК при запуске и отсечки поступления компонента в камеру с одновременным открытием слива при снятии команды при выключении двигателя. Отличительной особенностью пневмоклапана является обеспечение его срабатывания на закрытие независимо от величины давления рабочего тела в момент срабатывания.
Обеспечение растущих требований к надежности узлов автоматики может быть достигнуто только бла-
годаря разработке оптимальных конструкций, максимальному использованию возможностей применяемых при их изготовлении современных материалов и совершенствованию технологии изготовления.
Библиографические ссылки
1. Герц Е. В., Крейнин Г. В. Расчет пневмоприводов : справ. пособие. М. : Машиностроение, 1975.
2. Конструкция и проектирование ЖРД / под общ. ред. Г. Г. Гахуна. М. : Машиностроение, 1989.
© Шишаев А. М., Пекарский А. В., 2011
УДК 669.713.7
Е. В. Шлоссер Научный руководитель - А. А.Зуев Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Красноярск
КАЛОРИМЕТРИЧЕСКИЙ СТЕНД ДЛЯ ИСПЫТАНИЙ ЖРД МАЛОЙ ТЯГИ
Разрабатываемый стенд предназначен для испытания двигателей на непрерывных режимах. Испытание на непрерывных режимах позволяет исследовать энергетику двигателя, получить достоверную информацию о расходе рабочего тела, точно установить величины, измерение и определение которых на переходных режимах затруднены.
Основные условия, которые должен обеспечить испытательный стенд.
- верхний Рв и нижний Рн допустимые пределы давления в барокамере в период испытаний;
- характеристики непрерывного режима;
- давления и температуры компонентов топлива на входе в испытываемый двигатель;
- ожидаемые секундные расходы окислителя и горючего в период работы двигателя.
Поскольку при испытании двигателя необходимо обеспечить высотные условия и в тоже время отводить отработанные газы, а работать с агрессивными газами вакуумные насосы не способны. Поэтому для имитации высотных условий целесообразно использовать барокамеры с трубчатыми экранами, в которые подается с необходимым расходом жидкий азот. Охлажденный жидким азотом экран обеспечивает осаждение на нем части продуктов сгорания компонентов топлива, образующихся в процессе работы испытываемого ЖРДМТ, что существенно увеличивает время поддержания в барокамере заданного давления (вакуума) на срезе сопла камеры сгорания в период работы двигателя. В этом случае расчетный (без отрыва потока от стенки сопла) режим поддерживается не только объемом барокамеры, но и путем осаждения на охлажденных экранах продуктов сгорания компонентов топлива [2].
В данном стенде применен прямой метод измерения тяги. При прямом методе тяга определяется по показаниям тягоизмерительного устройства, которое предварительно градуируется. Отметим, что горизонтальное расположение ЖРДМТ во время испытаний отличается удобством и позволяет создать простые схемы для измерения тяги. В таких системах ЖРДМТ практически имеет одну степень свободы перемеще-
ния. Для исключения дополнительной погрешности измерения тяги необходимо достаточно надежно контролировать положение ЖРДМТ относительно первичного преобразователя системы измерения тяги испытываемого двигателя [1].
При горизонтальном расположении ЖРДМТ тягоиз-мерительное устройство работает следующим образом:
- упругие элементы под действием тяги Я (действующей в горизонтальном направлении) деформируются, и двигатель перемещается в горизонтальном направлении, изгибая упругий элемент.
В этом варианте ЖРДМТ устанавливается на упругом элементе - однородной консольной балке. Значение деформации изгиба этого элемента зависит от величины тяги двигателя и может быть зарегистрировано с помощью тензометрических, емкостных, индуктивных и других преобразователей и систем измерений [1].
При определении тяговых характеристик и характеристик по удельному импульсу откачивающая система стенда должна создавать такое давление, чтобы в течение всего времени работы обеспечивалось безотрывное течение газа в сопле. При исследовании пусковых характеристик ДМТ требуется создание в барокамере более глубокого начального вакуума.
Данный стенд должен обеспечить возможность проведения испытаний ДМТ при низких давлениях при непрерывном режиме. Для этого продукты сгорания замораживаются с помощью криогенных вакуумных панелей-конденсаторов. Время работы стенда лимитируется поверхностью замораживающих панелей.
Стенд для испытаний ДМТ должен включает в себя вакуумную камеру с системой вакуумирования, топливную систему, системы управления агрегатами стенда и ДМТ, нейтрализации продуктов сгорания,
Секция ««ДВИГАТЕЛЬНЫЕ УСТАНОВКИ И СИСТЕМЫ ТЕРМОРЕГУЛИРОВАНИЯ ЛА И КА»
термостатирования конструкции ДМТ и компонентов топлива, подачи хладагента для охлаждения криогенных конденсаторов, измерения параметров ДМТ и стендовых систем.
Система вакуумирования содержит группу механических насосов, в том числе форвакуумные насосы для создания начального вакуума и основные насосы, обеспечивающие расчётный вакуум в испытательной камере. Насосы соединяются между собой и с вакуумной камерой с помощью вакуумного коллектора, в котором имеются вакуумные затворы и криогенные панели, охлаждаемые жидким азотом, предназначенные для поддержания низкого давления в вакуумной камере.
Особенностью данного стенда является набор проточных теплообменников, соединенных между собой, вышеуказанные аппараты конструктивно выполнены так, что при грамотно выбранном теплоносителе позволяют обеспечить эффективное охлаждение. Герметичность поверхностных теплообменных аппаратов предусмотрена конструктивно, в данные теплообменники встроены термометры сопротивления позволяющие при отработке нового или доработке имеющегося ЖРДМТ более точно решать проблему охлаждения, а тем самым и увеличить прочностной ресурс и коэффициент надежности. Поскольку чем меньше тяга, тем более остро стоит проблема охлаждения.
К конкретным задачам, решаемым при проведении испытаний РД и его агрегатов, относятся:
- проведение предварительных исследований, позволяющих найти оптимальные конструктивные и схемные решения отдельных агрегатов и всего двигателя;
- проверка правильности принятых решений и их корректировка в процессе экспериментальной отработки;
- проверка прочностных, гидравлических, энергетических характеристик;
- достижение заданного уровня энергетических характеристик и оценка соответствия значений основных параметров требованиям технического задания;
- оценка количественных характеристик надежности;
- проверка работоспособности двигателя во всем заданном диапазоне изменения внешних условий и режимов работы;
- определение функций влияния внешних факторов на основные параметры РД и нахождение граничных пределов работоспособности двигателя;
- отработка технологии изготовления и испытаний двигателя и его агрегатов.
В дипломном проекте был разработан стенд предназначенный для испытаний ЖРДМТ, позволяющий определять основный параметры работы, определять коэффициент лучистого теплообмена, что позволяет более точно решать проблему охлаждения ЖРДМТ.
Библиографические ссылки
1. Краев М. В., Яцуненко В. Г. Измерения параметров при огневых испытаниях жидкостных ракетных двигателей малой тяги // Вестник Сиб. гос. аэрокосм. ун-та им. акад. М. Ф. Решетнева : сб. научн. тр. Вып. 5. Красноярск, 2004.
2. Яцуненко В. Г. Испытания жидкостных ракетных двигателей в условиях глубокого вакуума // Вестник Сиб. гос. аэрокосм. ун-та им. акад. М. Ф. Решетнева : сб. научн. тр. Вып. 6. Красноярск, 2005.
© Шлоссер Е. В., Зуев А. А., 2011
