Оценка влияния регулятора расхода на устойчивость работы жидкостного ракетного двигателя

Авиационная и ракетно-космическая техника

2023. Т. 30. № 4. С. 195–201.

Авторы

Бурцев И. В.

HПO Энергомаш им. академика В. П. Глушко, ул. Бурденко,1 Химки, Московская область, 141400, Россия

e-mail: burtseviv37@gmail.com

Аннотация

Рассмотрены особенности функционирования регулятора расхода при наличии трения в его подвижных элементах. Описано влияние на нагрузочную характеристику запаздывания перемещения подвижных элементов стабилизатора регулятора расхода при изменении перепада давления на нем. Проведен расчетный анализ влияния характеристик переходного процесса изменения расхода через регулятор на колебания температуры генераторного газа и частоту вращения вала турбонасосного агрегата (ТНА) в жидкостном ракетном двигателе (ЖРД), выполненном по схеме с дожиганием генераторного газа. Рассмотрен механизм возникновения автоколебаний в ЖРД в зависимости от вида нагрузочной характеристики регулятора при ступенчатом возмущении перепада давления на нем. Описана последовательность изменения параметров, приводящая к возникновению автоколебаний в трактах ЖРД.

Ключевые слова:

устойчивость работы ЖРД по линии регулятора расхода, автоколебания компонентов топлива в трактах агрегатов подачи ЖРД, работа регулятора расхода с запаздыванием работы стабилизатора, нагрузочная характеристика регулятора расхода с существенными нелинейностями, трение в элементах регулятора

Библиографический список

  1. Каменский С.С. Мартиросов Д.С., Коломенцев А.И. Применение методов теории подобия для анализа стационарных рабочих процессов жидкостных ракетных двигателей // Вестник Московского авиационного института. 2016. Т. 23. № 1. С. 32–37.

  2. Casiano M., Hulka J., YangV. Liquid-propellant rocket engine throttling: A comprehensive review // 45th AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference & Exhibit (02-05 August 2009; Denver, Colorado). DOI: 10.2514/6.2009-5135

  3. Huzel D.K., Huang D.H. Design of liquid propellant rocket engines. – NASA SP-125, 1967. Washington, D.C. – 469 p. URL: https://ntrs.nasa.gov/api/citations/19710019929/downloads/19710019929.pdf

  4. Yao Z., Qi Y., Bao W., Zang T. Thrust Control Method and Technology of Variable-Thrust Liquid Engine for Reusable Launch Rocket // Aerospace. 2023. Vol. 10. No. 1: 32. DOI: 10.3390/aerospace10010032

  5. Беляев Е.Н., Коломенцев А.И., Насименто Л.Б., Назаров В.П. Влияние конструктивных параметров регулятора расхода на его статические характеристики // Вестник СибГАУ. 2014. № 1(53). С. 109–113.

  6. Гимадиев А.Г. Выбор параметров, расчет статических и динамических характеристик регулятора расхода топлива: Учебное пособие. – Самара: Изд-во СГАУ, 2007. – 63 с.

  7. Захаров Н.Д. Автоколебания в системе подачи жидкости с регулятором расхода прямого действия // Динамика насосных систем: Сборник научных трудов. – Киев: Наукова думка, 1980. С. 14–21.

  8. Гликман Б.Ф. Автоматическое регулирование жидкостных ракетных двигателей. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Машиностроение, 1989. – 296 с.

  9. Бабкин А.И, Белов С.И., Рутовский Н.Б., Соловьев Е.В. Основы теории автоматического управления ракетными двигательными установками: Учебник. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Машиностроение, 1986. – 452 с.

  10. Ильин М.М., Колесников К.С., Саратов Ю.С. Теория колебаний: Учебник. – 2-е изд. – М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2003. – 272 с.

  11. Аунг К.М., Коломенцев А.И., Мартиросов Д.С. Математическое моделирование регулятора расхода жидкостного ракетного двигателя во временной и частотной областях // Вестник Московского авиационного института. 2021. Т. 28. № 1. С. 96–106. DOI: 10.34759/vst-2021-1-96-106

  12. Бурцев И.В. Исследование зависимости автоколебаний в ЖРД при глубоком дросселировании от характеристик системы подачи // Труды НПО Энергомаш им. академика В.П. Глушко. 2022. № S38–39. С. 111–123.

  13. Беляев Е.Н., Чванов В.К., Черваков В.В. Математическое моделирование рабочего процесса жидкостных ракетных двигателей: Учебник. / Под ред. В.К. Чванова – М.: Изд-во МАИ, 1999. – 224 с.

  14. Бурцев И.В., Левочкин П.С., Мартиросов Д.С., Шильнов М.А. Механизмы возникновения автоколебаний в ЖРД // Труды НПО Энергомаш им. академика В.П. Глушко. 2022. № S38-39. С. 103–110.

  15. Гимадиев А.Г. Автоматика и регулирование двигательных установок ракетных и космических систем: Электронное учебное пособие. – Самара: СГАУ, 2010. – 201 с.

  16. Гимадиев А.Г., Быстров Н.Д., Сафин А.И. Расчет регулятора расхода компонента топлива ЖРД: Учебное пособие – Самара: Изд-во Самарского университета, 2020. – 72 с.

  17. Зенин Е.С., Меньшикова О.М., Федотчев В.А. Математическое моделирование регуляторов ЖРД // Полет. Общероссийский научно-технический журнал. 2013. № 5. С. 20–24.

  18. Лебединский Е.В., Зайцев Б.В., Соболев А.А. Многоуровневое математическое моделирование регулятора расхода для ЖРД // Сайт ГНЦ ФГУП «Центр Келдыша». 2011. URL: http://www.kerc.msk.ru/ipg/papers/model2.pdf

  19. Кошелев И.М., Мартиросов Д.С., Колбасенков А.И. Влияние конденсации высокотемпературного окислительного газа в зоне криогенного кислорода на низкочастотную устойчивость ЖРД // Двигатель. 2012. № 6(84). С. 24–27. URL: http://engine.aviaport.ru/issues/84/pics/pg24.pdf

  20. Овсянников Б.В. Боровский Б.И. Теория и расчет агрегатов питания жидкостных ракетных двигателей: Учебник. – 3-е изд., перераб. и доп. – М.: Машиностроение, 1986. – 344 с.

mai.ru — информационный портал Московского авиационного института

© МАИ, 1994-2024