Результаты теоретического исследования повышения тяги кольцевого сопла с плоским центральным телом


Авторы

Киршина А. А.*, Левихин А. А., Киршин А. Ю.

Балтийский государственный технический университет «ВОЕНМЕХ» имени Д.Ф. Устинова, ул. 1-я Красноармейская, 1, Санкт-Петербург, 190005, Россия

*e-mail: kirshina_aa@voenmeh.ru

Аннотация

В статье рассматриваются проблемы повышения удельных энергетических характеристик ракетного двигателя путем обеспечения расчетного режима работы сопла в широком диапазоне изменения давления окружающей среды. Одним из возможных путей ее решения является использование сопел со свободной границей струи на базе кольцевого сопла с плоским центральным телом, оптимизация конструкции которого методами численного эксперимента является весьма трудоемким процессом, требующим выполнения большого количества вычислений. Целью работы является разработка инженерной методики построения газодинамического профиля кольцевого сопла с центральным телом. Ее верификация осуществлялась путем сравнения полученных результатов с результатами моделирования в программном пакете ANSYS Fluent. В итоге были сформулированы рекомендации по построению оптимального газодинамического профиля кольцевого сопла с плоским центральным телом.

Ключевые слова:

кольцевое сопло с плоским центральным телом, сопло Тарасова — Левина, ракетный двигатель, выходное устройство, тяговые характеристики

Библиографический список

  1. Ваулин С.Д., Хажиахметов К.И. Жидкостные ракетные двигатели с центральным телом: состояние и перспективы // Известия высших учебных заведений. Машиностроение. 2021. № 10. С. 74–83. DOI: 10.18698/0536-1044-2021-10-74-83.

  2. Добровольский М.В. Жидкостные ракетные двигатели. Основы проектирования: учебник / под редакцией Д.А. Ягодникова. Москва: МГТУ им. Баумана, 2020. 472 с.

  3. Кольцова Т.А. Численное моделирование течения в донной области многоразовой одноступенчатой ракеты-носителя в полете с учетом работающего двигателя внешнего расширения с центральным те лом // Известия Тульского государственного универ ситета. Технические науки. 2019. № 5. С. 392–398.

  4. Kbab Hakim, Hamitouche Toufik, Mouloudj Y. Study and Simulation of the Thrust Vectoring in Super- sonic Nozzles // Journal of Advanced Research in Fluid Mechanics and Thermal Sciences. 2022. Vol. 93. No. 1. P. 13–24. DOI: 10.37934/arfmts.93.1.1324

  5. Bulat P., Komar K., Prodan N., Volkov K. Oscillatory and transient flow modes in block nozzle arrangements with a base region // Acta Astronautica. 2022. Vol. 194. P. 532–543. DOI: 10.1016/j.actaastro.2021.11.022

  6. Bulat P.V., Zasukhin O.N., Upyrev V.V., Silnikov M.V., Chernyshov M.V. Base pressure oscillations and safety of load launching into orbit // Acta Astronautica. 2017. Vol. 135. P. 150–160. DOI: 10.1016/j.actaastro.2016.11.042

  7. Донное давление: сборник научных статей Между народного научного подразделения Университета ИТМО «Механики и энергетических систем» / ЦТТ «КУЛОН»; БГТУ «ВОЕНМЕХ»; Университет ИТМО; под редакцией П.П. Булата. Краснодар: «Издательский дом – ЮГ», 2016. 196 с.

  8. Ларионов С.Ю. Расчетно-экспериментальное исследование течения совершенного газа в резонаторе пульсирующего детонационного двигателя: дисс. ... канд. техн. наук. Москва: Московский авиационный институт, 2012. 123 с.

  9. Левин В.А., Мухин А.Н., Афонина Н.Е., Богданов В.Н., Хмелевский А.Н. Измерения тяги в моделях кольцевых сопел с дефлектором // XLIV Академические чтения по космонавтике, посвященные памяти академика С.П. Королёва и других выдающихся отечественных ученых — пионеров освоения космического пространства. Сборник тезисов. В 2 т. Москва, 2020. Т. 2. С. 157–159.

  10. Богданов В.И., Ханталин Д.С. Выходные устрой ства с резонаторами-усилителями тяги для реактивных двигателей // Инженерно-физический журнал. 2022. Т. 95. № 2. С. 448–458.

  11. Богданов В.И., Кувтырев Д.В., Ханталин Д.С. Сопло со сферическим резонатором – усилителем тяги: анализ влияния его размерности на тяговые характеристики, оптимизация облика // Вестник Рыбинской государственной авиационной технологи ческой академии им. П.А. Соловьева. 2020. № 2 (53). С. 22–28.

  12. Богданов В.И., Кузнецов С.П., Кувтырев Д.В., Ханталин Д.С. Особенности расчёта сопла с резонатором-усилителем тяги и эксперимент в составе малоразмерного ГТД // Вестник Рыбинской государственной авиационной технологической академии им. П.А. Соловьева. 2021. № 3 (58). С. 9–13.

  13. Киршина А.А., Левихин А.А., Киршин А.Ю. Чис ленная методика расчета тяги сопла широкодиапазонного ракетного двигателя // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. 2022. Т. 22. № 5. C. 1016–1024. DOI: 10.17586/2226-1494-2022-22-5-1016-1024

  14. Chaudhuri A., Hadjadj A. Numerical investigations of transient nozzle flow separation // Aerospace Science and Technology. 2016. Vol. 53. P. 10–21.

  15. Menter F.R. Two-Equation Eddy-Viscosity Turbulence Models for Engineering Applications // AIAA Journal. 1994. Vol. 32. No. 8. P. 1598–1605.

mai.ru — информационный портал Московского авиационного института

© МАИ, 2018-2024