avroenОмский научный вестник. Серия "Авиационно-ракетное и энергетическое машиностроение"Omsk Scientific Bulletin. Series Aviation-Rocket and Power Engineering2588-03732587-764XОмский государственный технический университет10.25206/2588-0373-2026-10-1-68-76THGSRBavroen-152Research ArticleАВИАЦИОННАЯ И РАКЕТНО-КОСМИЧЕСКАЯ ТЕХНИКАAVIATION AND ROCKET-SPACE ENGINEERINGК балансу мощностей и методике проведения энергетических испытаний малорасходных центробежных нагнетателейOn the balance of capacities and methods for conducting energy tests of low-consumption centrifugal pumpsЖуйковД. А.ZhuykovD. A.

ЖУЙКОВ Дмитрий Александрович, кандидат технических наук, доцент (Россия), доцент кафедры «Двигатели летательных аппаратов»

AuthorID (РИНЦ): 113410 AuthorID (SCOPUS): 56543678400 ResearcherID: J-3180-2013

660037, г. Красноярск, пр. им. газеты Красноярский Рабочий, 31

ZHUYKOV Dmitry Aleksandrovich, Candidate of Technical Sciences, Associate Professor, Associate Professor of the Aircraft Engines Department, AuthorID (RSCI): 113410 AuthorID (SCOPUS): 56543678400 ResearcherID: J-3180-2013

Gazety Krasnoyarskiy Rabochiy Ave., 31, Krasnoyarsk, 660037

dimitri_z@inbox.ruШилкинО. В.ShilkinO. V.

ШИЛКИН Олег Валентинович, главный конструктор ОКР «СТР с ДФК», начальник сектора 3604

AuthorID (РИНЦ): 501326

662972, г. Железногорск, ул. Ленина, 52

SHILKIN Oleg Valentinovich, Chief Designer, R&D Center “STR DFK”, Head of the 3604 Sector, AuthorID (RSCI): 501326

Lenin St., 52, Zheleznogorsk, 662972

shilkin61@mail.ruКишкинА. А.KishkinA. A.

КИШКИН Александр Анатольевич, доктор технических наук, профессор (Россия), заведующий кафедрой «Холодильная, криогенная техника и кондиционирование»

AuthorID (РИНЦ): 113406 AuthorID (SCOPUS): 6506466412

660037, г. Красноярск, пр. им. газеты Красноярский Рабочий, 31

KISHKIN Alexander Anatolyevich, Doctor of Technical Sciences, Professor, Head of Refrigeration, Cryogenic Engineering and Air Conditioning Department, AuthorID (RSCI): 113406 AuthorID (SCOPUS): 6506466412

Gazety Krasnoyarskiy Rabochiy Ave., 31, Krasnoyarsk, 660037

spsp99@mail.ruhttps://orcid.org/0009-0009-6684-1033ДелковА. В.DelkovA. V.

ДЕЛКОВ Александр Викторович, кандидат технических наук, доцент (Россия), доцент кафедры «Холодильная, криогенная техника и кондиционирование»

AuthorID (РИНЦ): 610984

AuthorID (SCOPUS): 6506922319

660037, г. Красноярск, пр. им. газеты Красноярский Рабочий, 31

DELKOV Alexander Viktorovich, Candidate of Technical Sciences, Associate Professor, Associate Professor of the Refrigeration, Cryogenic Engineering and Air Conditioning Department, AuthorID (RSCI): 610984, AuthorID (SCOPUS): 6506922319

Gazety Krasnoyarskiy Rabochiy Ave., 31, Krasnoyarsk, 660037

delkov-mx01@mail.ruhttps://orcid.org/0009-0002-5444-219XШевченкоЮ. Н.ShevchenkoYu. N.

ШЕВЧЕНКО Юлия Николаевна, кандидат технических наук, старший преподаватель кафедры «Холодильная, криогенная техника и кондиционирование»

AuthorID (РИНЦ): 1151109

AuthorID (SCOPUS): 57219486953

660037, г. Красноярск, пр. им. газеты Красноярский Рабочий, 31

SHEVCHENKO Yulia Nikolaevna, Candidate of Technical Sciences, Senior Lecturer of the Refrigeration, Cryogenic Engineering and Air Conditioning Department, AuthorID (RSCI): 1151109, AuthorID (SCOPUS): 57219486953

Gazety Krasnoyarskiy Rabochiy Ave., 31, Krasnoyarsk, 660037

gift_23j@mail.ruХоденковА. А.KhodenkovA. A.

ХОДЕНКОВ Алексей Александрович, кандидат технических наук, доцент (Россия), исполняющий обязанности заведующего кафедрой «Сварка летательных аппаратов»

AuthorID (РИНЦ): 919297

660037, г. Красноярск, пр. им. газеты Красноярский Рабочий, 31

KHODENKOV Aleksey Aleksandrovich, Candidate of Technical Sciences, Associate Professor, Head of the Aircraft Welding Department, AuthorID (RSCI): 919297

Gazety Krasnoyarskiy Rabochiy Ave., 31, Krasnoyarsk, 660037

hodenkov.aa@gmail.comСибирский государственный университет науки и технологий имени академика М. Ф. РешетневаРоссияReshetnev Siberian State University of Science and TechnologyRussian FederationАО «Информационные спутниковые системы» имени академика М. Ф. Решетнева»РоссияJSC “Information Satellite Systems” Academician M. F. Reshetnev Company”Russian Federation2026310320261016876Copyright © Жуйков Д.А., Шилкин О.В., Кишкин А.А., Делков А.В., Шевченко Ю.Н., Ходенков А.А., 20262026Жуйков Д.А., Шилкин О.В., Кишкин А.А., Делков А.В., Шевченко Ю.Н., Ходенков А.А.Zhuykov D.A., Shilkin O.V., Kishkin A.A., Delkov A.V., Shevchenko Y.N., Khodenkov A.A.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://ariem.omgtu.ru/jour/article/view/152

В статье рассмотрены конструктивные особенности малорасходных насосных агрегатов ракетнокосмических модулей: двигателей коррекции и посадочного торможения космических аппаратов; насосов вспомогательных энергетических систем (наддува, газогенерации, систем обеспечения тепловых режимов летательных аппаратов и т. п.).Основными особенностями таких насосов являются малые расходы рабочего тела (V/ω < 5 ∙ 10-7 м3); малые размеры проточной части (< 0,1 м); малые мощности (< 1 кВт); высокие обороты (до 100 000 об/мин). В конструкции рабочих колес широкое применение нашли открытые рабочие колеса, что определило значительные трудности в балансировке потерь мощности, заключающиеся в том, что гидравлические и механические потери колеса не имеют физических границ, разделяющих относительное движение в проточной части рабочего колеса и окружные потери мощности в переносном движении относительно неподвижной стенки корпуса насоса. Традиционный способ балансовых испытаний для закрытых колес подразумевает замену рабочего колеса на фальш-колесо с идентичным граничным обводом цилиндрических поверхностей, в случае открытых колес авторами предложен методологический прием с измерением поэлементно крутящего момента на неподвижном корпусе насоса.Конструктивное выполнение специального измерителя в балансирном подвесе потребовало значительных затрат в разработке методологического и расчетного обеспечения испытаний. Указанные преобразования привели к изменению соотношений в математической модели баланса мощностей, а также расчетных и моделирующих алгоритмов малорасходного центробежного насоса.По итогам тестовых испытаний результирующее значение коэффициента Kz для рабочих колес открытого типа малорасходного насоса укладывается в диапазон 0,8–0,9, что несколько выше значений для колес закрытого типа.

The article discusses the structural features of low-consumption pump units of rocket and space modules: correction and detonation braking engines of spacecraft; pumps of auxiliary energy systems (supercharging, gas generation, systems for providing thermal regimes of aircraft, etc.).The main features of such pumps are low working rates (V/ω < 5 ∙ 10-7 м3); small dimensions of the flow path (< 0.1 m); low power (< 1 kW); high speed (up to 100 000 rpm). Open impellers are widely used in the design of impellers, which has determined significant difficulties in balancing power losses, considering the fact that the hydraulic and mechanical losses of the wheel do not have physical boundaries separating the relative movement in the flowing part of the impeller and the circumferential power losses in portable motion relative to the stationary wall of the pump housing. The traditional method of balance testing for closed wheels involves replacing the impeller with a “false” wheel with an identical boundary contour of cylindrical surfaces. In the case of open wheels, the authors propose a methodological technique for measuring the torque element by element on a fixed pump housing.The constructive implementation of a special meter in a balancing suspension required significant costs in the development of methodological and computational support for testing. These modifications resulted in changes to the relations in the mathematical power balance model, as well as the calculation and simulation algorithms for the low-flow centrifugal pump.As a result of testing, the resulting coefficient value for open-type impellers of the low-flow pump lies in the range of 0.8 to 0.9, which is slightly higher than the values for closed-type impellers.

жидкостные ракетные двигателималорасходные турбонасосные агрегатыполуоткрытые рабочие колесаоткрытые рабочие колесамеханические потери колесамощность окружных потерьгидравлические потеритеоретический напорliquid rocket engineslow-consumption centrifugal pumpssemi-open impellersopen impellersmechanical losses of the impellercircumferential loss powerhydraulic lossestheoretical pressureReferencesЖуйков Д. А., Шевченко Ю. Н., Кишкин А. А. [и др.]. Исследование течения вязкой несжимаемой жидкости в боковой полости вращения центробежных насосов и газовых турбин жидкостных ракетных двигателей на основе теории пространственного пограничного слоя // Омский научный вестник. Серия Авиационно-ракетное и энергетическое машиностроение. 2025. Т. 9, № 1. С. 92–100. https://doi.org/10.25206/2588-0373-2025-9-1-92-100. EDN: XZOZJG.Zhuikov D. A., Shevchenko Yu. N., Kishkin A. A. [et al.]. Research of viscous incompressible fluid flow in the lateral rotation cavity of centrifugal pumps and gas turbines of liquid rocket engines based on the spatial boundary layer theory. Omsk Scientific Bulletin. Series Aviation-Rocket and Power Engineering. 2025;9(1):92–100. https://doi.org/10.25206/2588-0373-2025-9-1-92-100. EDN: XZOZJG. (In Russ.).Шилкин О. В., Шевченко Ю. Н., Делков А. В. [и др.]. Радиально-окружной поток в микротурбине двухфазной системы терморегулирования космического аппарата // Вестник Московского авиационного института. 2025. Т. 32, № 1. С. 124–133. EDN: ZMAQTD.Shilkin O. V., Shevchenko Yu. N., Delkov A. V. [et al.]. Radial-circumferential flow in a microturbine of a two-phase thermal control system of a spacecraft. Aerospace MAI Journal. 2025;32(1):124–133. EDN: ZMAQTD. (In Russ.).Gülich J. F. Centrifugal pumps. 4th ed. Villeneuve, Switzerland: Springer International Publishing, 2020. 1264 p. https://doi.org/10.1007/978-3-030-14788-4.Gülich J. F. Centrifugal pumps. 4th ed. Villeneuve, Switzerland: Springer International Publishing, 2020. 1264 p. https://doi.org/10.1007/978-3-030-14788-4.Забелин Н. А., Раков Г. Л., Себелев А. А. [и др.]. Влияние уплотнений на эффективность малорасходных турбинных ступеней конструкции ЛПИ // Научно-технические ведомости Санкт-Петербургского государственного политехнического университета. 2013. № 3 (178). С. 32–42. EDN: RDDWBN.Zabelin N. A., Rakov G. L., Sebelev A. A. [et al.]. Researh of influence of sealing on the efficiency of low flow rate LPI turbine stages. St. Petersburg Polytechnical University Journal: Physics and Mathematics. 2013;3(178):32–42. EDN: RDDWBN. (In Russ.).Пат. 2217724 C2 Российская Федерация, МПК G01M 15/02, F04D 29/00, G01M 15/00. Способ балансовых испытаний центробежного насоса / Краев М. В., Кишкин А. А., Мелкозёров М. Г., Черненко Д. В., Жуйков Д. А. № 2001104120/06; заявл. 12.02.2001; опубл. 27.11.2003. EDN: BYUVZY.Patent No. 2217724 C2 Russian Federation, IPC G01M 15/02, F04D 29/00, G01M 15/00. Way of heat losses test of centrifugal pump / Kraev M. V., Kishkin A. A., Melkozerov M. G., Chernenko D. V., Zhujkov D. A. No. 2001104120/06. EDN: BYUVZY. (In Russ.).Кишкин А. А., Шевченко Ю. Н., Зуев А. А. [и др.]. Расчетно-экспериментальное исследование закрученного кольцевого потока // Омский научный вестник. Серия Авиационно-ракетное и энергетическое машиностроение. 2024. Т. 8, № 1. С. 57–68. https://doi.org/2588-0373-2024-8-1-57-68. EDN: RTYRHL.Kishkin A. A., Shevchenko Yu. N., Zuev A. A. [et al.]. Computational and experimental study of swirling annular flow. Omsk Scientific Bulletin. Series Aviation-Rocket and Power Engineering. 2024;8(1):57–68. https://doi.org/2588-0373-2024-8-1-57-68. EDN: RTYRHL. (In Russ.).Юртаев А. А., Юртаев А. А., Семенихин А. А., Поршкевич В. В. Конструкция экспериментального стенда для исследования сопловых аппаратов проточных частей малоразмерных турбомашин // Научное обозрение. 2015. № 13. С. 78–85. EDN: UMLQNH.Yurtayev A. A., Yurtayev A. A., Semenikhin A. A., Porshkevich V. V. The design of an experimental stand for research nozzle apparatus flow of small pieces of turbomachinery. Science Review. 2015;13:78–85. EDN: UMLQNH. (In Russ.).Чернятьев А. Е., Толстопятов М. И., Андрияненко И. А. Методика проведения балансовых испытаний центробежных компрессоров // Решетневские чтения. 2010. Т. 1. С. 134–135. EDN: UNKHCH.Chernyatyev A. Ye., Tolstopyatov M. I., Andriyanenko I. A. Technique of balance probation conductance for radial compressor. Reshetnev Readings. 2010;1:134–135. EDN: UNKHCH. (In Russ.).Volkov K. N., Levikhin A. A., Volobuyev I. A., Melnikova A. I. Simulation of coupled heat transfer in rotor/stator cavity of the microturbine. Problems of the Regional Energetics. 2019;3(44):43–50. https://doi.org/10.5281/zenodo.3562185. EDN: ILHWET.Volkov K. N., Levikhin A. A., Volobuyev I. A., Melnikova A. I. Simulation of coupled heat transfer in rotor/stator cavity of the microturbine. Problems of the Regional Energetics. 2019;3(44):43–50. https://doi.org/10.5281/zenodo.3562185. EDN: ILHWET.Черненко Д. В. Гидродинамика центробежных лопаточных нагнетателей энергосиловых установок летательных аппаратов: дис. ... канд. техн. наук. Красноярск, 2005. 167 c.Chernenko D. V. Gidrodinamika tsentrobezhnykh lopatochnykh nagnetateley energosilovykh ustanovok letatel’nykh apparatov. Krasnoyarsk, 2005. 167 p. (In Russ.).Kriukov A. A. The relationship between the circumferential velocity and energy losses in the flow part of the inflow turbine with partial blading of the runner. Vestnik of Astrakhan State Technical University. Series: Marine Engineering and Technologies. 2024;2:57–64. https://doi.org/10.24143/2073-1574-2024-2-57-64. EDN: OWRZQM.Kriukov A. A. The relationship between the circumferential velocity and energy losses in the flow part of the inflow turbine with partial blading of the runner. Vestnik of Astrakhan State Technical University. Series: Marine Engineering and Technologies. 2024;2:57–64. https://doi.org/10.24143/2073-1574-2024-2-57-64. EDN: OWRZQM.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.