Расчетно-экспериментальный метод исследования осаждения топлива в баке перед повторными включениями маршевого двигателям

Abstract

В работе рассмотрен случай осаждения топлива в баке горючего третьей ступени РН с использованием двух двигателей малой тяги перед повторным включением маршевого двигателя. Для разработки принят максимально неблагоприятный вариант – весь оставшийся объём компонента топлива сосредоточен у верхнего полюса бака, что соответствует максимальному проходимому топливом пути и, соответственно, максимальному времени осаждения. Авторами разработан расчетно-экспериментальный метод определения потребного времени осаждения топлива, совмещающий проведение экспериментальной отработки и численного моделирования осаждения топлива, что позволяет проводить необходимые исследования с требуемой точностью и существенно сократить объем испытаний и потребность в материально-техническом оснащении экспериментальной базы.

В роботі розглянуто випадок осадження палива в баку пального третього ступеня ракети-носія з використанням двох двигунів малої тяги перед повторним включенням маршового двигуна. Для розробки прийнятий максимально несприятливий варіант – весь обсяг компонента палива зосереджений у верхнього полюса бака, що відповідає максимальному прохідному паливом шляху і, відповідно, максимальному часу осадження. Авторами розроблено розрахунково-експериментальний метод визначення потрібного часу осадження палива, який поєднує проведення експериментального відпрацювання і числового моделювання осадження палива, що дозволяє проводити необхідні дослідження з необхідною точністю і істотно скоротити обсяг випробувань і потребу в матеріально-технічному оснащенні експериментальної бази.

This paper considers fuel settlement in the fuel tank of a launch vehicle’s third stage with the use of two thrusters before a sustainer engine restart in the worst case where the whole of the remaining fuel is concentrated near the upper pole of the tank, which corresponds to the maximum distance to be traveled by the fuel and thus to the maximum settlement time. The paper presents the authors’ calculation and experiment method for determining the propellant settlement time, which combines an experimental study and a numerical simulation of propellant settlement, thus allowing one to conduct the necessary studies with a desired accuracy and significantly reduce the extent of testing and the need for material facilities.