Математическое описание процессов в насосной системе подачи топлива в камеру сгорания жидкостного ракетного двигателя

В статье рассматривается математическая модель насосной системы подачи топлива в камеру жидкостного ракетного двигателя, состоящей из активной и пассивной частей гидравлической системы. Получено дифференциальное уравнение, описывающее процессы, происходящие в системе топливоподачи, которое позволяет провести динамический анализ и выявить основные закономерности влияния на регулируемую величину задающего и возмущающих воздействий, а также получить переходные процессы от этих воздействий.

1. Пузин Ю. Я., Сафронов С. Л. Основы устройства и эксплуатации космических комплексов. Самара: Изд-во Самарского университета, 2022. 236 с. ISBN 978-5-7883-1768-7.

2. Яковлев А. Б. Разработка математической модели процессов в газогенераторе с унитарным топливом для питания турбины жидкостной ракетной двигательной установки // Омский научный вестник. Сер. Авиационно-ракетное и энергетическое машиностроение. 2023. Т. 7, № 3. С. 82–88. DOI: 10.25206/2588-0373-2023-7-3-82-88. EDN: TWJQSQ.

3. Пиунов В. Ю., Назаров В. П., Коломенцев А. И. Совершенствование энергетических характеристик кислородно-водородных жидкостных ракетных двигателей разгонных блоков методом оптимизации конструктивных схем // Вестник Московского авиационного института. 2017. Т. 24, № 3. С. 23–33. EDN: YTNYXL.

4. Орлин С. А. Повышение экономичности кислородноуглеводородных жидкостных ракетных двигателей различного назначения путем внедрения промежуточного охладителя // Инженерный журнал: наука и инновации. 2013. № 4 (16). С. 30. EDN: RDGQYD.

5. Абдуллин М. Р., Давлатов Н. Б., Шигапов Р. Р. Анализ и классификация путей совершенствования жидкостных ракетных двигателей одно- и многоразового использования на углеводородных и азотсодержащих горючих и охладителях // XXIV Туполевские чтения (школа молодых ученых): материалы Междунар. молодеж. науч. конф. В 6 т. Казань, 2019. Т. 2. С. 314–320. EDN: TCDXRX.

6. Косовягин К. В., Скоморохов Г. И. Моделирование газодинамического тракта тарельчатого сопла жидкостного ракетного двигателя с обратным потоком в кольцевой камере сгорания // Вестник Воронежского государственного технического университета. 2019. Т. 15, № 1. С. 100–106. DOI: 10.25987/VSTU.2019.15.1.015. EDN: YXBRQT.

7. Бабкин А. И., Белов С. И., Рутовский Н. Б. [и др.]. Основы теории автоматического управления ракетных двигательных установок. 2-е изд. Москва: Машиностроение, 1986. 458 с.

8. Яковлев А. Б. Определение уравнения динамики жидкостной ракетной двигательной установки // Омский научный вестник. 2010. № 1 (87). С. 71–74. EDN: QBNDHT.

9. Беляков В. В., Ивченко В. Д. Система управления тягой ракетного двигателя на основе параметров рабочего тела // Вестник МГТУ МИРЭА. 2013. № 1. С. 125–128. EDN: RXLWKB.

10. Калачевский Б. А., Яковлев А. Б. ЖРДУ как исполнительный орган системы управления движением // Полет. Общероссийский научно-технический журнал. 2012. № 5. С. 46–51.

11. Волков Е. Б., Сырицын Т. А., Мазинг Г. Ю. Статика и динамика ракетных двигательных установок. Книга II. Динамика. Москва: Машиностроение, 1978. 320 с.

12. Яковлев А. Б., Бугаев М. А., Штанг И. А. Характеристики активной и пассивной частей системы подачи топлива на вход в насос ЖРДУ // Омский научный вестник. 2012. № 1 (107). С. 175–178. EDN: QBVETN.

13. Беляев Е. Н., Чванов В. К., Черваков В. В. Математическое моделирование рабочего процесса жидкостных ракетных двигателей. Москва: Изд-во МАИ, 1999. 228 с. ISBN 5-7035- 2221-8.

14. Лебединский Е. В., Калмыков Г. Л., Мосолов С. В. [и др.]. Компьютерные модели жидкостных ракетных двигателей / под ред. А. С. Коротеева. Москва: Машиностроение, 2009. 375 с. ISBN 978-5-217-03449-9.

15. Кузьменко И. А., Яковлев А. Б. Расчет статической характеристики системы подачи унитарного топлива в газогенератор жидкостного ракетного двигателя // Омский научный вестник. 2018. № 6 (162). С. 15–18. DOI: 10.25206/1813-8225-2018-162-15-18. EDN: YSWOBN.

16. Калачевский Б. А., Яковлев А. Б. Моделирование процессов, происходящих в газогенераторе, работающем на унитарном топливе // Омский научный вестник. 2014. № 2 (130). С. 48–52. EDN: MTQJNB.

17. Беляев Е. Н., Коломенцев А. И., Насименто Л. Б. [и др.]. Влияние конструктивных параметров регулятора расхода на его статические и динамические характеристики // Вестник Сибирского государственного аэрокосмического университета им. академика М. Ф. Решетнева. 2014. № 1 (53). С. 109–113. EDN: SBPCBR.

18. Максимов А. Д., Чубенко Т. А., Зубанов В. М. Моделирование рабочего процесса центробежного насоса высокого давления ракетного двигателя // Молодежь. Техника. Космос: сб. тр. конф. Санкт-Петербург: Изд-во БГТУ «ВОЕНМЕХ» им. Д. Ф. Устинова, 2018. С. 247–250. ISBN 978-5-907054-31-8.

19. Максимов А. Д., Чубенко Т. А., Зубанов В. М. Моделирование характеристик камеры жидкостного ракетного двигателя // XV Королевские чтения: сб. тр. конф. Самара, 2019. Т. 1. С. 285–286. EDN: IASLIC.

20. Виссарионова Е. К., Уразбахтин Ф. А. Анализ зависимости массового расхода топлива от диаметра форсунки и проектирование элемента конструкции быстрой замены форсунок для осуществления качественного распыла // Калашниковские чтения: материалы VI Всеросс. науч.-практ. конф. Ижевск, 2019. С. 65–71. EDN: UPSTIN.

21. Hetem A., Miraglia J., Burian R. [et al.]. Numerical Simulation of Liquid Propellant Rocket Engines // 2011 Proceedings of the 34th International Convention MIPRO. Opatija, 2011. P. 930–934.

22. Karimi H., Mohammadi R., Taheri E. E. Dynamic Simulation and Parametric Study of a Liquid Propellant Engine // 2007 3rd International Conference on Recent Advances in Space Technologies. Istanbul, 2007. P. 219–224. DOI: 10.1109/RAST.2007.4283980.