Исследование резонансной газодинамической системы воспламенения ЖРД малой тяги на закиси азота

• Автор: Арефьев, Константин Юрьевич
• Шифр специальности: 05.07.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 165 с. : ил.

Оглавление

Перечень принятых сокращений
Введение
Глава 1. Анализ состояния исследований в области совершенствования двигательных установок для малых космических аппаратов
1.1. Требования к ДУ МКА
1.2. Состояние работ в области создания ЖРД МТ на закиси азота
1.3. Перспективы применения закиси азота в ДУ МКА класса "микро"
1.4. Современное состояние исследований в области разработки газодинамических систем воспламенения
1.5. Выбор режимных параметров ЖРД МТ на закиси азота
1.5.1. Определение термодинамических параметров продуктов сгорания
1.5.2. Выбор режимных параметров РД по критерию массовой
эффективности ДУ
Выводы по главе
Глава 2. Исследование и оптимизация газодинамической
системы воспламенения топливной смеси в ЖРД МТ на закиси азота
2.1. Общие положения
2.1.1.Особенности работы ГСВ в составе ЖРД МТ
2.1.2. Исходные данные
2.1.3. Задачи математического моделирования
2.2. Математическая модель процессов в ГСВ
2.3. Результаты моделирования процессов в ГСВ и КС ЖРД МТ
2.3.1. Расчетное исследование структуры течения в резонансной полости
2.3.2 Результаты многопараметрической оптимизации ГСВ
2.3.3. Исследование влияния химических реакций на особенности рабочего процесса в ГСВ
2.3.4. Исследования процесса интенсификации смешения компонентов топлива в незамкнутой резонансной полости ГСВ

2.3.5. Исследования процессов в ГСВ после воспламенения топливной
смеси в КС
Выводы по главе
Глава 3. Экспериментальное исследование газодинамической системы воспламенения
3.1. Планирование экспериментального исследования ГСВ
3.2. Описание экспериментальной установки для исследования
модельной ГСВ
3.3. Описание экспериментальной установки для исследования ГСВ
в составе стендового образца ЖРД МТ
3.4. Метрологическое обеспечение испытаний и оценка погрешностей измеряемых величин
3.4.1. Система измерения давлений
3.4.2. Система измерения температур
3.3.3. Определение расходов компонентов
3.4.4. Система визуализации картины течения с помощью оптических методов
3.4.5. Система измерения звукового воздействия
3.4.6. Система регистрации теплового состояния конструкции на базе тепловизора
3.4.7. Методика оценки тепловыделения в модельном резонаторе
3.4.8. Динамическая градуировка канала измерения пульсаций давления
3.5. Результаты экспериментального исследования модельного ГСВ
3.5.1. Исследование структуры течения в модельном варианте ГСВ
3.5.2.Спектральный анализ пульсационного процесса в модельном
варианте ГСВ
3.5.3.Исследование интенсивности тепловыделения в резонаторе ГСВ
3.6. Результаты экспериментального исследования стендового образца
ЖРД МТ с ГСВ

3.6.1. Исследование спектральных характеристик работы ГСВ в
составе стендового образца ЖРД МТ
3.6.2. Исследование динамических характеристик процесса запуска стендового образца ЖРД МТ с ГСВ
3.6.3. Критерии штатной работы ГСВ в составе стендового
образца ЖРД МТ
3.7. Рекомендации по использованию результатов исследования для
достижения максимальной массовой эффективности ДУ
Выводы по главе
Выводы по работе
Литература
Приложение. Анализ массовых характеристик различных ДУ

1.5. Выбор режимных параметров ЖРД МТ на закиси азота
1.5.1. Определение термодинамических параметров продуктов сгорания
Параметры в КС ЖРД МТ на топливе N20/H2 определялись с помощью программы ASTRA [51] в соответствии с методикой моделирования равновесного состава термодинамических систем.
Стехиометрическое соотношение компонентов топлива составляет Кт0=21,8. Термодинамические расчеты выполнены для давлений в КС рк= 1...3 МПа в диапазоне изменения коэффициента избытка окислителя а2=0,2... 1,2 при начальной температуре компонентов 300 К (соответствует средней температуре топлива в баке МКА).
Получены зависимости (рис. 1.26) температуры продуктов сгорания (ПС) в КС Тк и удельного импульса 1У РД (при 7V2Cr=298,15 К) от а2. В расчетах задано давление рабочего тела на срезе сопла 0,005 МПа. Зависимости газовой постоянной RK и теплоемкости Срк продуктов сгорания от а2 приведены на рис. 1.27.

Рис. 1.26. Зависимость температуры в КС (а) и удельного импульса ЖРД (б) от коэффициента избытка окислителя: 1 -рк= 1 МПа; 2 - рк=2 МПа; 3 -рк=3 МПа