К вопросу о применении пористых металлов в регенеративной системе охлаждения жидкостных ракетных двигателей

Требования по повышению надежности, ресурса, увеличению удельного импульса тяги жидкостного ракетного двигателя (ЖРД) обосновывают необходимость перехода к новым конструкциям и технологиям изготовления регенеративной системы охлаждения двигателя. В работе рассмотрена новая высокоэффективная система регенеративного охлаждения на основе принципа межканальной транспирации теплоносителя сквозь пористый сетчатый металл (ПСМ). Исследовано влияние числа каналов на гидравлические потери и эффективность теплообмена. Установлена высокая интенсификация теплообмена в пористом тракте при малых гидравлических потерях. Впервые определены оптимальные параметры регенеративной системы охлаждения ЖРД с межканальной транспирацией теплоносителя. На основе экспериментальных зависимостей по гидравлическому сопротивлению и теплообмену расчетно-экспериментальным путем показана высокая эффективность охлаждения ЖРД  с использованием межканальной транспирации теплоносителя сквозь ПСМ. Представлена математическая модель и результаты расчетного исследования полей давления, температуры теплоносителя и пористого каркаса стенки камеры ЖРД.

Литература

[1] Добровольский М.В. Жидкостные ракетные двигатели. Москва, Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2005. 488 с.

[2] Леонтьев А.И, Пилюгин Н.Н., Полежаев Ю.В., Поляев В.М., ред. Научные основы технологий XXI века. Москва, УНПЦ ЭНЕРГОМАШ, 2000. 136 с.

[3] Резник С.В., ред. Материалы и покрытия в экстремальных условиях. Взгляд в будущее. В 3 т. Т. 2: Передовые технологии производства.Москва, Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2002. 296 с.

[4] Зейгарник Ю.А., Поляев В.М. Теплообмен и гидродинамика двухфазных сред в условиях вынужденного движения в пористых структурах. Инженерно-физический журнал, 2000, т. 73, № 6, с. 1125–1134.

[5] Зейгарник Ю.А., Иванов Ф.П. К оценке теплогидравлических характеристик пористых структур. Тр. 5 Рос. нац. конф. по теплообмену. В 8 т. 2010, т. 5, с. 172–175.

[6] Кирсанов Ю.А., Назипов Р.А., Башкирцев Г.В. Теплообмен и сопротивление при течении однофазного теплоносителя в высокопористой вставке. Тр. 5 Рос. нац. конф. по теплообмену. В 8 т. 2010, т. 5, с. 176–179.

[7] Зейгарник Ю.А., Иванов Ф.П. Обобщение опытных данных по внутреннему теплообмену в пористых структурах. ТВТ, 2010, т. 48, № 3, с. 402–408.

[8] Кирсанов Ю.А., Назипов Р.А., Данилов В.А. Геометрические и теплофизические характеристики высокопористой структуры. Известия вузов. Авиационная техника, 2010, № 2, c. 49–52.

[9] Коротеев А.С., ред. Ядерные ракетные двигатели. Москва, ООО Норма-Информ, 2001. 416 с.

[10] Пелевин Ф.В., Лозовецкий В.В., Семенов П.Ю. Теплообмен и гидродинамика в пористых металлах при двумерном течении теплоносителя. XIV Минский международный форум по тепло-и массообмену. Минск, 10–13 сентября 2012. Тез. докл. и сообщ., т. 1, ч. 2, с. 577–579.

[11] Пелевин Ф.В., Лозовецкий В.В., Пономарев А.В., Семенов П.Ю. Моделирование гидродинамики и теплообмена в пористой среде при двумерном течении теплоносителя. 17-я Школа-семинар под руков. Академика А.И. Леонтьева. Проблемы газодинамики и тепломассообмена в аэрокосмических технологиях. Жуковский, 25–29 мая 2009 г., т. 1, с. 221–224.