CC BY
23Решетневские чтения
УДК 621.4
А. В. Пекарский
ОАО «Красноярский машиностроительный завод», Россия, Красноярск
ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ И СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ КОНСТРУКЦИИ МАРШЕВОГО КРИОГЕННОГО ЖИДКОСТНОГО РАКЕТНОГО ДВИГАТЕЛЯ ДЛЯ РАЗГОННОГО БЛОКА ТИПА ДМ
Рассмотрены пути повышения эффективности и совершенствования конструкции узлов и агрегатов маршевого криогенного жидкостного ракетного двигателя и двигателя в целом.
В разгонном блоке (РБ) среднего класса типа ДМ эксплуатируется кислородно-углеводородный двига-тель тягой 8,5 т.с. РКК «Энергия» путем анализа целевой эффективности - массы полезной нагрузки на целевой орбите было проведено определение рациональной тяги двигателя кислородно-углеводородных РБ среднего и легких классов.
Зависимости массы полезных нагрузок (кг) на целевых орбитах от величины тяги (кг-с) маршевого двигателя РБ для различных ракетно-космических комплексов (РКК) типа «Протон-М», «Зенит-SSL», «Ангара-5» приведены на рис. 1-3.
5000 6000
Рис. 1.
51«<
Рис. 2
Рис. 3
Анализ результатов расчета показал, что для РБ типа ДМ в составе вышеперечисленных РКК рациональной (практически совпадающей с оптимальной по критерию целевой эффективности) является тяга величиной -5 т.с.
В общем случае, чем меньше тяга, тем меньше масса двигателя, следовательно, тем меньше затрат на его изготовление. Таким образом, появилась целесообразность создания единого унифицированного перспективного ЖРД для всего ряда кислородно-углеводородных РБ.
В предложенном варианте усовершенствования маршевого двигателя с тягой 5 т.с, вместо 8,5 т.с, использованы уникальные технические и технологические решения:
- схема двигателя с дожиганием генераторного газа;
- «щелевая» смесительная головка камеры сгорания (КС);
- искусственная шероховатость в спиральных каналах охлаждения огневой стенки камеры сгорания;
- высотный насадок сопла с радиационным охлаждением;
- подкачивающие бустерные турбонасосные агрегаты;
- системы продувки и «поджига» для надежного запуска;
- блочная схема сборки двигателя.
Одновременно в двигателе будут внедрены новые
идеи по резкому повышению удельного импульса тяги на -20 с за счет перехода к охлаждению КС жидким кислородом для исключения потерь горючего на внутреннее завесное охлаждение огневой стенки КС.
Определены направления совершенствования энергомассовых характеристик двигателя:
- упрощение пневмогидравлической схемы ПГС топливопитания и сокращение состава измеряемых параметров системы телеметрической информации (ТМИ) в связи с многолетним опытом эксплуатации;
- использование в ПГС двигателя современной (более легкой) арматуры;
- применение высококалорийных синтетических углеводородных горючих типа синтин (в том числе новых нетоксичных и недорогих горючих типа бок-тан, соктан и т. п.).
Все эти направления совершенствования конструкции сделают этот ЖРД технически привлекательным и востребованным на рынке космических услуг.
Двигатели, энергетические установку и системы жизнеобеспечения летательныхi аппаратов
A. V. Pekarskiy
JSC «Krasnoyarsk machine-building plant», Russia, Krasnoyarsk
INCREASE OF EFFICIENCY AND PERFECTION OF A DESIGN OF THE BASIC CRYOGENIC LIQUID-FUEL MISSILE ENGINE FOR THE ACCELERATING BLOCK OF TYPE OF DM
In this work ways of increase of efficiency and perfection of a design of units of basic cryogenic liquid-fuel missile engine and the all engine are stated.
© Пекарский А. В., 2010
УДК 532.526:536.244
И. С. Протевень, В. М. Краев
Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Россия, Красноярск
О ПОДЪЕМНОЙ СИЛЕ ПРИ ОБТЕКАНИИ ДИСКА ГАЗОДИНАМИЧЕСКИМ ПОТОКОМ
На основе газодинамических расчетов рассмотрена модель обтекания газовым потоком диска, определены ее оптимальные геометрические параметры для создания подъемной силы, обеспечивающей вертикальный взлет.
На основе анализа возможных конструктивных решений рассматривается модель обтекания диска особого профиля потоком газа, источником которого является двигательная установка, расположенная в центре летательного аппарата.
Создан алгоритм газодинамического расчета диска и получены расчетные зависимости изменения безразмерной осевой скорости с учетом пространственного течения от центра к периферии. По результатам математического моделирования подъемная сила диска может быть рассчитана по формуле
L = CS pR2. 1 2
Выполнен расчет параметров начального и основного участков внешнего невязкого течения и течения в пограничном слое. Схема расчетной модели представлена на рисунке. Созданная математическая модель позволила выполнить аэродинамический расчет диска.
По расчетам сделан вывод о наиболее оптимальном профиле для обеспечения подъемной силы, при условии максимальной скорости обтекания, до скорости звука.
I. S. Proteven, V. M. Kraev Siberian State Aerospace University named after academician M. F. Reshetnev, Russia, Krasnoyarsk
THE LIFT FORCE WHILE FLOWING AROUND THE DISC BY GASDYNAMIC FLOW
On the basis of gas-dynamic calculations the model of the flowing around the disc by gasdynamic flow is considered. Its optimal geometrical parameters for the creation of lift force that provides vertical takeoff are defined.
© Протевень И. С., Краев В. М., 2010
В работе рассматривается возможность создания летательного аппарата нового типа. Подъемная сила, независимо от окружающей среды, создается за счет разряжения, создаваемого на верхней поверхности растекающегося от центра радиального потока газа.
Схема расчетной модели
