Влияние полетных вибраций верхних ступеней ракет-носителей на характеристики сорбционных процессов в жидком газонасыщенном топливе в баках сложной пространственной конфигурации

Abstract

Изложены методические аспекты и предложен численно-аналитический подход к определению характеристик сорбционных процессов в топливных баках сложной конфигурации на основе моделирования вынужденных пространственных колебаний верхних ступеней жидкостных ракет-носителей с использованием метода конечных элементов. Показано, что полетные вибронагрузки на указанные ступени с частотами колебаний, близкими к собственным частотам пространственных колебаний системы «конструкция верхней ступени – жидкое топливо», могут существенно интенсифицировать процесс выделения растворенного газа в зонах с локальным понижением давления.

Викладено методичні аспекти і запропоновано чисельно-аналітичний підхід до визначення характеристик сорбціоних процесів у паливних баках складної конфігурації на підставі математичного моделювання змушених просторових коливань верхніх ступенів рідинних ракет-носіїв з використанням методу скінченних елементів. Показано, що польотні вібронавантаження зазначених ступенів з частотами коливань, близькими до власних частот просторових коливань системи «конструкція верхнього ступеня – рідке паливо», можуть суттєво інтенсифікувати процес виділення розчиненого газу в зонах з локальним зниженням тиску.

Methodical aspects are presented and a numerical-analytical approach to define characteristics of sorption processes in fuel complex-configuration tanks, based on simulation of three-dimensional oscillations of the upper stages of liquid launch vehicles using the finite-element method, is proposed. It is shown that flight vibration loads on the stages under consideration with oscillation frequencies approximating proper frequencies of three-dimensional oscillations of the upper stage structure - liquid propellant system can essentially intensify the process of release of a dissolved gas in zones with a local pressure decrease.