Газодинамические причины возникновения вибраций в турбонасосных агрегатах

Авиационная и ракетно-космическая техника

К 100-летию Б.В. Овсянникова


DOI: 10.34759/vst-2021-3-54-62

Авторы

Кочетков Ю. М.1*, Бурова А. Ю.2**

1. Исследовательский центр имени М.В. Келдыша, ГНЦ Центр Келдыша, Онежская ул., 8, Москва, 125438, Россия
2. Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет), 125993, г. Москва, Волоколамское шоссе, д. 4

*e-mail: swgeorgy@gmail.com
**e-mail: frambe@mail.ru

Аннотация

Рассмотрены вопросы, связанные с исследованием дополнительной возможности повышения качества мощных энергодвигательных установок. Цель исследования – постановка задачи прогноза высокочастотной неустойчивости таких установок на примере турбонасосного агрегата жидкостного ракетного двигателя, определение параметров неустойчивости в этом узле и требуемого соотношения параметров турбулентного газового поля, а также формализация условия авто­матического контроля вибраций цифровыми методами многоступенчатого дискретного преобразования Фурье без выполнения аппаратно затратных операций умножения. Определены параметры неустойчивости и требуемое соотношение параметров турбулентного газового поля. Описаны принципы диагностики вибраций жидкостных ракетных двигателей на примере турбонасосного агрегата цифровыми методами многоступенчатого дискретного преобразования Фурье. Приведены формулы этого преобразования разностными цифровыми фильтрами.

Ключевые слова:

турбонасосный агрегат, высокочастотная неустойчивость, диагностика вибраций, разностная фильтрация, турбулентный поток, цифровой сигнал

Библиографический список

  1. Hersch M. Experimental Method of Measuring Intensity of Turbulence in a Rocket Chаmber // ARS Journal. 1961. Vol. 31. No. 1, pp. 39-45. DOI: 10.2514/8.5379

  2. Kochetkov Yu.M., Kravchik T.N., Podymova O.A. Five Theorems of Turbulence and Their Practical Application // Russian Engineering Research. 2019. Vol. 39. No. 10, pp. 855-861. DOI: 10.3103/S1068798X19100149

  3. Kochetkov Y., Borovik I., Podymova O., Protopopov A. Variety of gas-dynamic turbulent configurations at internal flow in channels of structurally complex bodies // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2020. Vol. 779. No. 1. DOI: 10.1088/1757-899X/779/1/012030

  4. Зуев А.А., Арнгольд А.А., Назаров В.П. Участки динамически нестабилизированных течений характерных каналах проточных частей турбонасосных агрегатов жидкостных ракетных двигателей // Вестник Московского авиационного института. 2020. Т. 27. № 3. С. 167-185. DOI: 10.34759/vst-2020-3-167-185

  5. Birgersson F., Finnveden S., Robert G. Modelling turbulence-induced vibration of pipes with a spectral finite element method // Journal of Sound and Vibration. 2004. Vol. 278. No. 4-5, pp. 749-772. DOI: 10.1016/j.jsv.2003.10.024

  6. Eames I., Flor J.B. New developments in understanding interfacial processes in turbulent flows // Philosophical Transactions of the Royal Society A. 2011. Vol. 369. No. 1937, pp. 702–705. DOI: 10.1098/rsta.2010.0332

  7. Соцков И.А. Разработка математической модели турбулентного трехмерного течения продуктов сгорания в ракетных двигателях твердого топлива // Вестник Московского авиационного института. 2021. Т. 28. № 1. С. 107-114. DOI: 10.34759/vst-2021-1-107-114

  8. Золотов А.А., Нуруллаев Э.Д. Методы повышения эффективности контроля агрегатов изделий ракетно-космической техники // Вестник Московского авиационного института. 2015. Т. 22. № 4. С. 46-52.

  9. Краев В.М. Современное состояние исследований нестационарных турбулентных течений // Вестник Московского авиационного института. 2016. Т. 23. № 4. С. 61-67.

  10. Лёвочкин П.С., Мартиросов Д.С., Каменский С.С. и др. Система функциональной диагностики жидкостных ракетных двигателей в режиме реального времени // Вестник Московского авиационного института. 2019. Т. 26. № 2. С. 147-154.

  11. Асланов А.Р., Разносчиков В.В., Стольников А.М. Исследования параметров авиационного криогенного турбонасосного агрегата по циклу полета летательного аппарата // Вестник Московского авиационного института. 2020. Т. 27. № 4. С. 124-132. DOI: 10.34759/vst-2020-4-124-132

  12. Залманзон Л.А. Преобразования Фурье, Уолша, Хаара и их применение в управлении, связи и других областях. – М.: Наука, 1989. – 493 с.

  13. Бурова А.Ю., Кочетков Ю.М. Контроль уровня вибраций цифровыми методами многоступенчатого преобразования Фурье при работе ракетного двигателя // Двигатель. 2019. № 6(126). C. 19.

  14. Burova A.Yu., Usatenko T.O. Digital Algorithms for the Discrete Frequency Selection of Signals that Do Not Use Algorithmic Multiplication Operations // TEM Journal. 2020. Vol. 9. No. 2, pp. 501-506. DOI: 10.18421/TEM92-11

  15. Витязев В.В., Витязев С.В. Цифровые процессоры обработки сигналов TMS320C67x компании Texas Instruments: Учебное пособие. – Рязань: РГРТУ, 2007. – 112 с.

  16. Стешенко В.Б. ПЛИС фирмы ALTERA: Элементная база, система проектирования и языки описания аппаратуры. – М.: ДМК Пресс, 2016. – 576 с.

  17. Burova A.Yu., Ryapukhin A.V., Muntyan A.R. Reduced hardware costs with software and hardware implementation of digital methods multistage discrete Fourier transform on programmable logic devices // Amazonia Investiga. 2020. Vol. 9. No. 27, pp. 227-233. DOI: 10.34069/AI/2020.27.03.24

  18. Сперанский В.С., Косичкина Т.П. Сигнальные микропроцессоры и их применение в системах коммуникаций и электроники. – М.: Горячая Линия – Телеком, 2021. – 400 с.

  19. Burova A.Yu. Digital signal processing without performing arithmetic multiplication operations // Amazonia Investiga. 2020. Vol. 9. No. 25, pp. 200-205.

  20. Burova A.Yu. Reducing the Error of Digital Algorithms for Deductive Signal Processing Based on Their Multi-Stage Discrete Fourier Transform by the Difference Digital Filters // 22th International Conference on Digital Signal Processing and its Applications – DSPA (25-27 March 2020; Moscow, Russia). DOI: 10.1109/DSPA48919.2020.9213275

  21. Burova A.Yu., Kabakov V.V. «Unerroric» of multistage discrete Fourier transform of digital signal without arithmetic operations of multiplication // Amazonia Investiga. 2020. Vol. 9. No. 25, pp. 429-437.

  22. Трубецков Д.И. Введение в синергетику. Колебания и вол­ны. – Изд. 4-е. – М.: URSS: Книжный дом «Либроком», 2011. – 220 с.

  23. Кочетков Ю.М. Турбулентность. Неустойчивость при работе тепловых турбомашин // Двигатель. 2018. № 2(116). C. 10-13.

  24. Струминский В.В. Основные направления теоретических исследований проблемы турбулентности // Механика турбулент­ных потоков: сборник. – М.: Наука, 1980. С. 28-43.

  25. Кочетков Ю.М. Турбулентность. Возникновение неустой­чивости в ЖРД // Двигатель. 2012. № 2(80). C. 30-32.

  26. Кочетков Ю.М. Турбулентность и математическое доказа­тельство ее невозможности в сверхзвуковом потоке // Двигатель. 2018. № 3(117). C. 12-15.

  27. Кочетков Ю.М. Фундаментальное граничное условие соп­ровождения и новая постановка краевой задачи вязкой газовой динамики // Двигатель. 2015. № 5(101). C. 30-32.

  28. Гладышев В.Н. Автоколебания при горении и термоядер­ных взаимодействиях. – Новосибирск: НИЦ ОИГГМ СО РАН, 1999. – 134 с.

  29. Перфильев А.С., Султанов А.Э., Герасименко С.Ю. Усло­вия возникновения высокоамплитудных низкочастотных колеба­ний корпуса ракеты-носителя, снижающих надёжность агрегатов двигательных установок // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2018. № 7. С. 391-400.


mai.ru — информационный портал Московского авиационного института

© МАИ, 1994-2024