Методы оценки функциональной работоспособности узлов и агрегатов автоматики ракетных двигателей Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

Решетневскце чтения

УДК 629.76 (934)

А. М. Шишаев

Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Россия, Красноярск

МЕТОДЫ ОЦЕНКИ ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ РАБОТОСПОСОБНОСТИ УЗЛОВ И АГРЕГАТОВ АВТОМАТИКИ РАКЕТНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ

Рассмотрены требования к изготовлению, надежности конструкции, процессу работы и условиям проведения испытаний узлов и агрегатов автоматики.

В современных жидкостных ракетных двигателях (ЖРД) широко применяются различные узлы и агрегаты автоматического регулирования, которые должны выполнять следующие задачи:

- безопасный запуск двигателя и вывод его на основной режим;

- поддержание стабильного режима работы;

- изменение тяги в соответствии с программой полёта или по команде внешних систем управления;

- отключение двигателя по достижении ракетой конечной скорости;

- регулирование соотношения расхода компонентов.

Система автоматического управления двигательной установкой включает в себя датчики давления и расхода в разных точках топливной системы, различные регуляторы, дросселирующие устройства, а исполнительными органами её являются главные клапаны ЖРД и клапаны управления системой топливопо-дачи [1].

Дросселирующие узлы автоматики предназначены для изменения расхода горючего, подаваемого в газогенератор двигателя, при помощи электродвигателя по командам автоматизированной системы управления двигателем (АСУД). Современным узлом автоматики является также электропневмогид-роклапан. Он предназначен для обеспечения подачи в газогенератор и камеру горючего и пускового горючего, подачи компонента и сброса управляющего газа в пневмоклапаны и агрегаты двигателя, а также для подачи газообразного кислорода в управляющие двигатели, в двигатели осевой перегрузки, консервации кислородных баллонов блока двигателей малой тяги и т. д. [2].

Современные системы автоматики могут работать на различных жидкостях, среди них нафтил (нетоксичное синтетическое углеводородное горючее, аналогичное по своим свойствам синтину); гелий газообразный; кислород, газифицированный из жидкого кислорода. Конструкция узлов автоматики способна выдерживать большие давления, порядка 38,3 МПа (390 кгс/см2) при малых значениях утечек компонента через элементы уплотнения валика во всем диапазоне рабочих температур и давлений, достигающих 0,01 см3/с.

Дроссели работоспособны в широком диапазоне температур и давлений:

- при абсолютном давлении окружающей среды от 1,3-10-7 до 1,07-105 Па;

- температуре окружающей среды от 233 до 323 К;

- относительной влажности воздуха до 80 % при температуре 308 К с возможным увеличением относительной влажности до 98 % при температуре 293 К.

Узлы и агрегаты автоматики подвергаются испытаниям на прочность и герметичность. В настоящее время к узлам автоматики, дросселям, регуляторам расхода предъявляются жесткие требования по надежности изделия, такие как герметичность, время срабатывания, утечки компонента и т. д. Увеличивается и количество испытаний узлов автоматики, дроссели подвергаются квалификационным, периодическим, приемо-сдаточным и типовым испытаниям [3].

В процессе работ по оценке надежности узлов автоматики должны быть определены следующие пока -затели:

- работоспособность выбранной конструкции дросселя;

- стабильность технологического процесса сборки;

- герметичность конструкции после воздействия термостатирования, вибрационных и ударных нагрузок, многократного нагружения объектовым давлением;

- статическая прочность и ее запас;

- сохранность гидравлических характеристик дросселя после воздействия термостатирования;

- гарантийный ресурс работоспособности;

- состояние составных частей дросселя после испытаний.

Современные узлы автоматики ракетных двигателей должны обладать улучшенными конструктивными и функциональными характеристиками, повышенным ресурсом работы. В связи с этим разработка методов оценки их надежности является актуальной научно-технической задачей.

Библиографические ссылки

1. Технология производства жидкостных ракетных двигателей : учебник / В. А. Моисеев, В. А. Тарасов, В. А. Колмыков. М. : Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2008.

Ракетно-космические двигатели, энергетические установки и системы терморегулирования летательных аппаратов

2. Испытания жидкостных ракетных двигателей / 3. Эдельман А. И. Топливные клапаны жидкост-под ред. д-ра техн. наук проф. В. Я. Левина. М. : Ма- ных ракетных двигателей : учебник. М. : Машино-шиностроение, 1981. строение, 1970.

A. M. Shishaev

Siberian State Aerospace University named after academician M. F. Reshetnev, Russia, Krasnoyarsk

METODS FOR ASSESSING OF FUNCTIONAL PERFOMANCE OF AUTOMATION COMPONENTS AND ASSEMBLIES OF ROCKET ENGINES

The requirements for the construction, design, process and conditions of the test automation components and assemblies are considered in the article.

© Шишаев А. М., 2011