Математическая модель и расчетные исследования теплового состояния стенки камеры сгорания РДМТ на газообразном топливе кислород-метан в импульсном режиме работы

Рассмотрено математическое моделирование теплового состояния стенки камеры сгорания (КС) ракетного двигателя малой тяги (РДМТ) на экологически чистых газообразных компонентах топлива кислород-метан в импульсном режиме работы, позволяющее сократить объем огневых испытаний, необходимых для отработки двигателя. Предложена математическая модель нестационарной тепловодности в двумерной осесимметричной постановке, учитывающая осевые перетечки тепла и нестационарность процессов, протекающих внутри камеры двигателя. Определены температурные поля в стенке КС РДМТ на протяжении всего времени работы двигателя. В результате проведения тестовых расчетов получены распределения температур в важных сечениях огневой стенки КС РДМТ таких, как область около форсуночной головки и критическое сечение сопла. Исследовано влияние различных режимных параметров на тепловое состояние стенки КС модельного РДМТ, выполненного из стали и меди. Подтверждена тенденция аккумулирования тепла для импульсного режима работы двигателя.

Литература

[1] Новиков А.В., Ягодников Д.А., Антонов Ю.В. Роль осевых перетечек тепла вдоль стенки камеры сгорания при расчете охлаждения РДМТ на компонентах топлива: газообразный кислород-керосин // Ракетно-космические двигательные установки: Тез. докл. Всерос. науч.-техн. конф. М., 2008. С. 24—25.

[2] Разработка математической модели и методики расчета рабочих процессов в камере сгорания РДМТ на компонентах топлива кислород-сжиженный природный газ, работающего в импульсном режиме: Отчет о НИР / МГТУ им. Н.Э. Баумана; Рук. Д.А. Ягодников. Инв. № Э1/006—12. М., 2012. 74 с.

[3] Рабочие процессы в жидкостном ракетном двигателе и их моделирование / Е.В. Лебединский, Г.П. Калмыков, С.В. Мосолов и др.; Под ред. А.С. Коротеева. М.: Машиностроение, 2008. 512 с.

[4] Основы теории и расчета жидкостных ракетных двигателей / Васильев А.П., Кудрявцев В.М., Кузнецов В.А. и др.; Под ред. В.М. Кудрявцева. М.: Высш. шк., 1993. 368 с.

[5] Добровольский М.В. Жидкостные ракетные двигатели. Основы проектирования / Под ред. Д.А. Ягодникова. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2005. 488 с.

[6] Кузьмин М.П., Лагун И.М. Нестационарный тепловой режим элементов конструкции двигателей летательных аппаратов. М.: Машиностроение, 1988. 240 с.

[7] Коэффициенты теплопроводности нержавеющей стали 12Х18Н10Т в широком интервале температур // С.В. Станкус, И.В. Савченко, А.В. Багинский и др. Теплофизика высоких температур. 2008. Т. 45. № 5. С. 795—797.

[8] Осинцев О.Е., Федоров В.Н. Медь и медные сплавы. Отечественные и зарубежные марки: Справочник. М.: Машиностроение, 2004. 336 с.

[9] Численное моделирование и экспериментальное исследование рабочего процесса в камере РДМТ на газообразных компонентах топлива кислород + метан / В.А. Буркальцев, В.И. Лапицкий, А.В. Новиков и др. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2009. 60 с.

[10] Новиков А.В., Ягодников Д.А., Буркальцев В.А., Лапицкий В.И. Математическая модель и расчет характеристик рабочего процесса в камере сгорания ЖРД малой тяги на компонентах топлива метан-кислорода // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Машиностроение. 2004. № 3. Спец. вып. С. 8—17.