CC BY
9Двигатели, энергетические установку и системы жизнеобеспечения летательныхi аппаратов
Библиографические ссылки
1. Капиллярные системы отбора жидкости из баков космических летательных аппаратов / В. В. Баг-
ров [и др.] ; под ред. В. М. Поляева. М. : Энергомаш, 1997.
2. Пористые сетчатые материалы / Ю. И. Синельников [и др.]. М. : Металлургия, 1983.
V. B. Sapozhnikov
Energy, Information, Technological Achievements for Installations and Complexes of Space and Defense Purposes Scientific-technical innovation center Ltd., Russia, Moscow
Ya. P. Grishko JSC EKA, Russia, Yubileinyi
А. V. Korolkov
Moscow State University of Wood State Educational Institution of Higher Professional Education, Russia, Mytishchi
V. A Bolshakov, Yu. M. Novikov CJSC Center of High Technologies in Mechanical Engineering at Moscow State Technical University named after N. E. Bauman, Russia, Moscow
S. B. Konstantinov, M. B. Martynov SPA named after N. A. Lavochkin Federal State Unitary Enterprise of Scientific Production Society, Russia, Himki
APPLICATION OF THE COMBINED POROUS-MESHY MATERIALS IN INTRATANK DEVICES CONSTRUCTION OF PROPULISION INSTALLATIONS OF SPACECRAFTS, TOP STEPS OF CARRIER ROCKETS AND UPPER-STAGE ROCKETS
Theoretical and experimental basis of outlook of new type materials application - the combined porous-meshy materials (KPSM) in intratank devices (VBU) of propulsion installations to provide multiple starts of liquid-propellant engine of spacecrafts, top steps of carrier rockets and upper-stage rockets in the conditions of real weightlessness is described in the report. It is shown that KPSM work is accompanied with phenomena that do not appear while using meshy materials previously applied for this purpose. As a result the VBU efficiency on the base of KPSM increases greatly and finally it allows to cut to minimum unusable fuel in tanks and to raise power mass efficiency of aircraft in general.
© Сапожников В. Б., Гришко Я. П., Корольков А. В., Большаков С. Б., Новиков Ю. М., 2010
УДК 669.713.7
М. И. Толстопятов, В. П. Назаров, А. А. Зуев
Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Россия, Красноярск
АЛГОРИТМ ТЕЧЕНИЯ В ЭЛЕМЕНТАХ ПРОТОЧНЫХ ЧАСТЕЙ АГРЕГАТОВ ПОДАЧИ
Разработан алгоритм расчета параметров течения рабочего тела с учетом теплоотдачи характерных полостей энергетических установок летательных установок. Основным преимуществом алгоритма по сравнению с алгоритмами, основанными на эмпирических зависимостях, является относительно широкая область применения.
К современным ракетно-космическим системам предъявляются высокие требования по надежности и качеству регулирования, это делает учет особенностей течения с теплообменом очень важной инженерной задачей.
Основными объектами исследования элементов проточных частей являются: полость вращения между ротором и стенкой газовой турбины, подводящее устройство турбин, боковые полости вращения между рабочим колесом и стенкой корпуса лопаточного нагне-
тателя, полости гидродинамических уплотнений и т. п. Исходными данными для алгоритмов являлись геометрические параметры полостей течения, режимные параметры и свойства воздуха (рабочего тела) и воды (теплоносителя).
Разработан алгоритм течения с теплоотдачей в стенку. Рассмотрим исходные уравнения алгоритма.
Уравнение энергии:
С2 ОН к = С (Т + 273) +--—+ —.
2 т т
Решетневские чтения
При вращательном течении по закону «твердого тела», угловая скорость потока постоянна:
U
— = ю = const. R
При этом приращение угловой скорости ядра потока определиться как
d Юя
dR
= — (тст — тдиск ) — 2Юя
_ т& ( 0a 0a > „
pV R
Приращение давления по закону «твердого тела» определится следующим образом:
dp 2D pV2 1
— = pra2 R + ——— + —x dR я 4л2 zfR3 z
х(+тдиск ттст -тдиск -тст )
Av— l0R (a^ OR (a) L0R (p) L0R (p)/'
При вращательном течении по закону «свободного вихря» константа окружной составляющей скорости: UR = const = Cu.
При этом приращение константы окружной составляющей скорости потока определиться как
dCv dR
2Pt0a R ^
pV
Приращение давления при вращательном течении по закону «свободного вихря»:
^ Р„2п , Р^2 + +2Т0Д(а) - 2т0Я(р)
-= рюя R Н--———Г-Н--.
dR я 4л2 !2Я3 z1
Плотность ядра потока определим из уравнения состояния:
= P Рд = Яд (Г + 273)'
где Яа - газовая постоянная; !1 - нормальный зазор.
Тепловой поток на элементарном участке: лЫ(Г - г;)
е =
1 + + 2(^2 - >1) • ag al>2 Чт (>1 + >2 )
Диссипацию энергии трения определяем как произведение площади, скорости и напряжения трения:
- для участков течения с теплоотдачей равномерного и закрученного потока в трубе:
N = 2 лПА I (и а <+ и[ т! + С[ < );
- для вращательного течения с теплоотдачей в торцевой щели:
N =[л( Я )2 -(Я -Г )л]С; |т'0я +т'0а|.
Уравнения течения и энергии замыкаются уравнением состояния: pv = ЯГ.
Достоверность методики расчета подтверждается сходимостью теоретических, экспериментальных и полученных другими авторами данных исследуемых участков течения с теплоотдачей равномерного и закрученного потока в трубе и вращательного течения с теплоотдачей в торцевой щели.
Алгоритм позволяет определять следующие параметры: окружную, осевую и радиальную составляющие скорости воды и воздуха, полное, статическое давление, напряжение трения, толщину потери импульса, локальные и осредненные по длине и радиусу параметры коэффициентов теплоотдачи, теплового потока, температуры воздуха, воды, стенки со стороны воздуха и воды и другие. Основным преимуществом алгоритма по сравнению с алгоритмами, основанными на эмпирических зависимостях, является относительно широкая область применения.
M. I. Tolstopyatov, V. P. Nazarov, A. A. Zuev Siberian State Aerospace University named after academician M. F. Reshetnev, Russia, Krasnoyarsk
THE ALGORITHM OF FLOWING IN FLOW PARTS ELEMENTS OF SUPPLY AGGREGATES
The algorithm of the parameters calculation of the _ flowing of the working medium, taking into account heat transfer of characteristic cavities of power plants of launchers, is worked out. The main advantage of the algorithm in comparison with algorithms based on empirical dependences is a relatively broad area of application.
© Толстопятов М. И., Назаров В. П., Зуев А. А., 2010
