CC BY
13Все оборудование введено в эксплуатацию и апробировано при огневых испытаниях оборудования системы коррекции штатного изделия.
Ввод в эксплуатацию автономного рабочего места огневых испытаний плазменных двигателей расширил технологические возможности АО «ИСС» в части интеграции двигательных подсистем и позволил увеличить степень свободы при формировании производственных графиков при одновременном выполнении нескольких заказов. Вновь разработанное усовершенствованное оборудование рабочего места огневых испытаний позволило повысить удобство работы с объектами испытаний, надежность и достоверность получаемых результатов.
Библиографические ссылки
1. Никипелов, А. В., Ермошкин Ю. М. Российская Федерация. Способ огневых испытаний системы преобразования и управления негерметичного исполнения с электрореактивной двигательной установкой. Пат. 2413929. 2011.
2. Franz Georg Hey, Andreas Keller, Dirk Papendorf et al. Development of Highly Precise Micro-Newton Thrust Balance // Proceedings : 33rd International Electric Propulsion Conference, The George Washington University, USA, Oktober 6-10, 2013.
3. Mitrofanova O. A., Gnizdor R. Yu., Murashko V. M. et al. New Generation of SPT-100 // Proceedings : 32rd International Electric Propulsion Conference, Wiesbaden, Germany, September 11-15, 2011.
4. Packan D., Bonnet J., Rocca S. Thrust measurements with the ONERA Micronewtom Balance // Proceedings : 31rd International Electric Propulsion Conference, University of Michigan, USA, September 2024, 2009.
5. Никипелов А. В. Способ градуировки газовых расходомеров и устройство его реализации. Пат. 2296958. Российская Федерация. 10.04.2007, бюл. № 10.
6. Никипелов, А. В., Ермошкин Ю. М. Способ измерения тяги электрореактивных двигателей и устройство для его реализации. Пат. 2312316. Российская Федерация. 10.12.2007, бюл. № 34.
References
1. Nikipelov A. V., Ermoshkin Y. U. M. Pat. 2413929 Rossijskaya Federaciya. Sposob ognevyh ispytanij sistemy preobrazovaniya i upravleniya negermetichnogo ispolneniya s ehlektroreaktivnoj dvigatel'noj ustanovkoj [A method of firing tests of transformation and management performance with the leaking electric propulsion system], 2011.
2. Franz Georg Hey, Andreas Keller, Dirk Papendorf, et al. Development of Highly Precise Micro-Newton Thrust Balance. Proceedings, 33rd International Electric Propulsion Conference, The George Washington University, USA, Oktober 6-10, 2013.
3. Mitrofanova O. A., Gnizdor R. Yu., Murashko V. M. et al. New Generation of SPT-100. Proceedings, 32rd International Electric Propulsion Conference, Wiesbaden, Germany, September 11-15, 2011.
4. Packan D., Bonnet J., Rocca S. Thrust measurements with the ONERA Micronewtom Balance. Proceedings, 31rd International Electric Propulsion Conference, University of Michigan, USA, September 2024, 2009.
5. Nikipelov A. V. Pat. 2296958 Rossijskaya Federaciya. Sposob graduirovki gazovyh raskhodomerov i ustrojstvo ego realizacii [A method of calibrating gas flow device and its implementation], 10.04.2007, Byul. № 10.
6. Nikipelov A. V., Ermoshkin Y. U. M. Pat. 2312316 Rossijskaya Federaciya. Sposob izmereniya tyagi ehlektroreaktivnyh dvigatelej i ustrojstvo dlya ego realizacii [The measuring method of electro-motors and traction device for its implementation], 10.12.2007, Byul. № 34.
© Симанов Р. С., Никипелов А. В., 2015
УДК 629.7.063.6
ОБРАЗОВАНИЕ ДИНАМИЧЕСКОГО ПЕРЕПАДА ДАВЛЕНИЯ ПРИ ЗАПОЛНЕНИИ ГАЗОМ СОСУДОВ ПРОИЗВОЛЬНОГО ОБЪЕМА
А. Е. Тимофеев, Ю. М. Ермошкин
АО «Информационные спутниковые системы» имени академика М. Ф. Решетнева» Российская Федерация, 662972, г. Железногорск Красноярского края, ул. Ленина, 52 Е-mail: [email protected]
При одновременном заполнении газом полостей топливных баков КА образуется динамический перепад давления. Это необходимо учитывать в методике заполнения баков. Приведена оценка величины динамического перепада давления от времени.
Ключевые слова: динамический перепад, давление, время, объем.
Решетнеескцие чтения. 2015
THE FORMATION OF THE DYNAMIC PRESSURE DROP IN THE GAS FILLING
OF VESSELS OF ANY VOLUME
A. E. Timofeev, Ju. M. Ermoshkin
JSC "Information satellite systems" named after academician M. F. Reshetnev" 52, Lenin Str., Zheleznogorsk, Krasnoyarsk region, 662972, Russian Federation E-mail: [email protected]
There is a dynamic pressure drop by SC fuel tank volumes in case of simultaneous gas filling. This phenomenon is taken into account of the filling methods. The article presents the estimation of the pressure drop value in time.
Keywords: dynamic drop, pressure, time, volume.
В практике работ с блоками хранения топлива двигательных подсистем КА встречаются случаи, когда происходит заполнение газом предварительно отвакуумированных сосудов различного объема от одного источника через трубопроводы различного сечения. При этом очевидно, что по окончании процесса заполнения через определенное время в сосудах установится одинаковое конечное давление, равное входному. Однако в процессе заполнения давление в сосудах может быть различным, то есть может образоваться динамический перепад давления. Настоящая работа посвящена оценке максимальной величины этого динамического перепада в зависимости от объема сосудов, проходного сечения подающих трубопроводов, а также зависимости величины перепада от времени в предположении изотермичности процесса.
Для оценки динамического перепада предварительно необходимо определить зависимость давления газа в сосуде Р от времени. Зная данную зависимость, можно определить величину перепада давлений между предварительно отвакуумированными сосудами с объемом V1 и V2, заполняемыми газом с Pвх = const одновременно через трубки сечением S\ и S2 соответственно.
Очевидно, что в начальный момент скорость течения газа в критическом сечении, то есть в месте присоединения трубки к баллону, достигает местной скорости звука а, так как перепад давления заведомо больше критического вследствие того, что сосуд от-вакуумирован. В интервале времени от начала процесса напуска газа до достижения в сосуде критического значения давление растет линейно, при этом скорость роста пропорциональна сечению трубки и обратно пропорциональна объему сосуда [1]:
где ß - коэффициент пропорциональности, определяется по формуле
n .RT RT P = m-1 = paS-1.
V V
(1)
По достижении критического значения давления скорость потока становится дозвуковой, расход начинает падать и в конце процесса уменьшается до нуля, когда происходит выравнивание давлений в сосуде, куда натекает газ, и входного давления. Изменение давления в сосуде на этом участке происходит по экспоненциальному закону [2]:
P = Pbx -(PBX -PKP)exp(-eSRTt):
(2)
ß = -
pa
(3)
(^ВХ РКР)
Качественно изменение давления в сосудах объемом VI и V2 можно представить графиком (рис. 1)
Рис. 1. Характер изменения давления в сосудах объемом V\ и V2 через трубки сечением Sj и S2 соответственно
В соответствии с (1), чем больше площадь сечения трубки S и меньше объем сосуда V (или чем больше соотношение S/V), тем быстрее происходит заполнение сосуда. На этапе линейного роста давления скорость изменения давления определяется соотношением S/V при прочих одинаковых условиях. Очевидно, что для двух разных случаев, отличающихся отношением S/V, на данном (линейном) этапе заполнения в каждый момент времени имеет место разница давлений АР.
Определим график динамического перепада давления при заполнении сосудов азотом при температуре 293 К со следующими исходными данными: РВХ = 9105 Н/м2 , V = 47,85 10-3 м3, V2 = 80 -10-3 м3, заполнение идет через трубки с dy = 4 10-3 м, S1/ S2 = 3, РКр = 0,527-РВХ = 4,66 105 Н/м2. Графики давлений в сосудах от времени, рассчитанные по формулам (1), (2), представлены на рис. 2. Как следует из графиков, динамический перепад более 1 атм, существует в течение 350 с, при этом максимальное значение достигает 5,82 атм.
Проведенными расчетами установлено, что при одновременном заполнении предварительно отвакуу-мированных сосудов различного объема через различные сечения трубопроводов между сосудами воз-
никает динамический перепад давления, зависящий от соотношения объемов сосудов и проходных сечений труб.
Р1
2 -
5Р
1, с
Рис. 2. Расчетные значения давлений в сосудах (V = 47,85-10"3 м3 и V2 = 80 10-3 м3, dy = 410-3 м, S1/ S2 = 3), а также разница давлений между ними (перепад) в зависимости от времени
При давлении на входе 9 105 Н/м2, объемах сосудов 48 10-3 и 80 10-3 м3, диаметре труб 4 мм перепад величиной более 1 атм может существовать по времени
до 350 секунд. С учетом данного эффекта уточнена методика заполнения газом для сосудов, чувствительных к перепаду давления, введением ступенчатой подачи и периодической выдержкой в процессе заполнения.
Библиографические ссылки
1. Дейч М. Е., Зарянкин А. Е. Гидрогазодинамика : учеб. пособие для вузов. М. : Энергоатомиздат, 1984. 384 с.
2. Ландау Л. Д., Лифшиц Е. М. Теоретическая физика : учеб. пособие. Т. VI. Гидродинамика. 3-е изд. М. : Наука, гл. ред. физ-мат. лит., 1986. 736 с.
References
1. Dejch M. E., Zarjankin A. E. Gidrogazodinamika: uchebnoe posobie dlja vuzov [Fluid dynamics: a textbook for high schools]. M. : Jenergoatomizdat, 1984. 384 s.
2. Landau L. D., Lifshic E. M. Teoreticheskaja fizika: uchebnoe posobie. t. VI. Gidrodinamika. 3-e izd. [Theoretical physics: a tutorial. t. VI. Hydrodynamics. 3-e Izd.]. M. : Nauka, gl. red. fiz-mat. lit., 1986. 736 s.
© Тимофеев А. Е., Ермошкин Ю. М., 2015
УДК 532.526.7
РАСЧЕТ ТЕПЛОВОГО СОСТОЯНИЯ ДИСКОВ ГАЗОВЫХ ТУРБИН ЖРД
М. И. Толстопятов, А. А. Зуев
Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31
E-mail: [email protected]
Рассмотрены основные факторы и конструктивные особенности газовых турбин жидкостных ракетных двигателей, влияющие на тепловое состояние дисков турбин. Представлены основные закономерности для расчета теплового состояния диска газовой турбины с учетом теплоотдачи рабочего тела у торцевых поверхностей.
Ключевые слова: газовые турбины, теплоотдача, пограничный слой, уравнения движения, уравнение баланса энергии.
CALCULATION OF THE THERMAL STATE OF THE GAS TURBINE DISK OF LIQUID ROCKET ENGINES
M. I. Tolstopyatov, A. A. Zuev
Reshetnev Siberian State Aerospace University 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation E-mail: [email protected]
The research considers the main factors and design features of the gas turbine of liquid rocket engines, affecting the thermal state of the turbine disks. The researchers propose basic laws to calculate the thermal state of the gas turbine disk based on heat of the working fluid at the end surfaces.
Keywords: gas turbines, heat transfer, boundary layerequations of motion andenergy.
Процессы теплоотдачи высокотемпературного потока рабочего тела в полостях газовых турбин относятся к малоизученным физическим процессам, про-
текающим в энергетических установках летательных аппаратов. Разработка методик расчета параметров потока в полостях газовых турбин с учетом теплоот-
