Моделирование и расчет вероятности безотказной работы жидкостного ракетного двигателя малой тяги по температурному запасу

Рассмотрены вопросы моделирования и расчета вероятности безотказной работы жидкостного ракетного двигателя малой тяги на основе одномерной модели надежности нагрузка — прочность. В качестве последних приняты соответственно расчетная температура огневой стенки камеры сгорания и предельная температура, допустимая для применяемого конструкционного материала. С использованием результатов моделирования теплового состояния камеры сгорания из ниобиевого сплава с покрытием на основе дисилицида молибдена МоSi₂ проведен расчет вероятности безотказной работы жидкостного ракетного двигателя малой тяги по температурному запасу. Полученные данные показали высокую надежность двигателя с дефлекторно-центробежной схемой смесеобразования на компонентах азотный тетроксид и несимметричный диметилгидразин. Для различных режимов определены значения вероятности безотказной работы, составившие 0,99…0,999.

Литература

[1] Милехин Ю.М., Берсон А.Ю., Кавицкая В.К., Еренбург Э.И. Надежность ракетных двигателей на твердом топливе. Москва, МГУП, 2005. 878 с.

[2] Коломенцев А.И., Краев М.В., Назаров В.П., Черваков В.В., Яцуненко В.Г. Испытание и обеспечение надежности ракетных двигателей. Красноярск, Сиб. гос. аэрокосмич. ун-т, Моск. авиац. ин-т, 2006. 336 с.

[3] Richard Strunz, Jeffrey W. Reliability as an Independent Variable Applied to Liquid Rocket Engine Test Plans. Journal of propulsion and power, 2011, vol. 27, no. 5, pp. 1032–1044.

[4] Huang Z., Fint J.A., Kuck F.M. Key Reliability Drivers of Liquid Propulsion Engines and a Reliability Model for Sensitivity Analysis. 41st AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference and Exhibit, Tucson, AZ, United States, 10–13 July 2005, code 77077.

[5] Агеенко Ю.И. Исследование параметров смесеобразования и методический подход к расчетам и проектированию ЖРДМТ со струйно-центробежной схемой смешения компонентов АТ и НДМГ на стенке камеры сгорания. Вестник СГАУ, 2009, спец. выпуск № 3–2(19), с. 171–177.

[6] Агеенко Ю.И., Минашин А.Г., Пиунов В.Ю., Селезнев Е.П., Лебедев Ф.М, Петрикевич Б.Б. Жидкостный ракетный двигатель малой тяги для системы причаливания и ориентации пилотируемого космического корабля «СОЮЗ». Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Машиностроение, 2006, № 3, с. 73–79.

[7] Агеенко Ю.И., Панин И.Г., Пегин И.В., Смирнов И.А. Основные достижения в ракетных двигателях малой тяги разработки Конструкторского бюро химического машиностроения им. А.М. Исаева. Двигатель, 2014, № 2(92), с. 24–27.

[8] Агеенко Ю.И., Пегин И.В. Подтверждение повышения энергетической эффективности ЖРДМТ с дефлекторно-центробежной схемой смесеобразования. Вестник СГАУ, 2014, спец. выпуск № 5–3(47), с. 46–54.

[9] Агеенко Ю.И., Пегин И.В., Чесноков Д.В. Двигатель коррекции тягой 50 Н для посадочного аппарата «ЛУНА-РЕСУРС». Вестник СГАУ, 2014, спец. выпуск № 5–1(47), с. 112–117.

[10] Ворожеева О.А. Моделирование и исследование теплового состояния работающего в импульсном режиме жидкостного ракетного двигателя малой тяги. Дис. … канд. техн. наук. Москва, Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2017. 146 с.

[11] Ворожеева О.А., Ягодников Д.А. Численное исследование влияния режимных параметров на тепловое состояние конструкции ракетного двигателя малой тяги на топливе кислород — метан при работе в импульсном режиме. Инженерный журнал: наука и инновации, 2017, вып. 1. URL: http://engjournal.ru/articles/1570/1570.pdf (дата обращения 11 марта 2018).

[12] Ягодников Д.А., Ворожеева О.А. Расчетное исследование теплового состояния ракетного двигателя малой тяги на газообразных компонентах топлива кислород-метан, работающего в импульсном режиме. Наука и образование. Научное издание, 2014, № 11, с. 330–344. URL: http://technomagelpub.elpub.ru/jour/article/view/740 (дата обращения 11 марта 2018).

[13] Козлов А.А., Богачева Д.Ю., Боровик И.Н. Исследование тепловой эффективности завесного охлаждения камеры сгорания РДМТ. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Машиностроение, 2014, № 1, с. 80–92.

[14] De Luca L.T., Shimada T., Sinditskii V.P., Calabro M. Chemical Rocket Propulsion. London, Springer, 2017. 1084 p.

[15] Буркальцев В.А., Лапицкий В.И., Новиков А.В., Ягодников Д.А. Математическая модель и расчет характеристик рабочего процесса в камере сгорания ЖРД малой тяги на компонентах топлива метан — кислород. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Машиностроение, 2004, спец. выпуск, с. 8–17.