Особенности формирования алгоритма активного управления гидродинамической об-становкой в баках ракеты-носителя - Горбунцов, В.В.; Заволока, А.Н.; Свириденко, Н.Ф. (Техническая механика, 2015)
Обоснован рациональный подход к организации мониторинга текущего состояния гидродинамической обстановки (ГДО) в топливном баке (ТБ) ракеты-носителя как основы формирования активного управления газосодержанием компонентов топлива (КТ) на входе в топливные магистрали двигателя. В основу подхода положено представление о практической линейности формы колебаний давления (ФКД) по высоте столба КТ в баках ракеты, подвергающихся воздействию вибрационных нагрузок от работающего двигателя. Указанное обстоятельство обеспечивает возможность восстановления ФКД по показаниям единственного датчика, установленного в непосредственной близости к податливому нижнему днищу ТБ. Предложено простое условие обеспечения устойчивости работы двигателя по содержанию свободных газовых включений (СГВ) в КТ на его входе, состоящее в предотвращении выхода СГВ, формирующихся в КТ в условиях полета на активном участке траектории, из ТБ путем регулирования давления в свободном газовом объеме бака изменением расхода газа, подаваемого на наддув бака. Получены соотношения для определения времени, необходимого на регулирование расхода газа наддува на управление состоянием ГДО. Для одной из схем организации наддува бака с компонентом топлива – жидким кислородом – рассмотрена задача регулирования давления; анализ этого процесса показал возможность осуществления регулирования давления в течение ограниченного времени с использованием типовых редукторов давления газа. Обґрунтовано раціональний підхід до організації моніторингу поточного стану гідродинамічної обстановки (ГДО) у паливному баку (ПБ) ракети-носія як основи формування активного управління газовмістом компонентів палива (КП) на вході до паливних магістралей двигуна. У основу підходу покладено уявлення про практичну лінійність форми коливань тиску (ФКТ) по висоті стовпа КП у баках ракети, що зазнають дію вібраційних навантажень від працюючого двигуна. Вказана обставина забезпечує можливість відновлення ФКТ за показаннями єдиного датчика, встановленого в безпосередній близькості до податливого нижнього днища ПБ. Запропоновано просту умову забезпечення стійкості роботи двигуна за змістом вільних газових включень (ВГВ) у КП на його вході, що полягає у запобіганні виходу ВГВ, що формуються в КП в умовах польоту на активній ділянці траєкторії, із ПБ шляхом регулювання тиску у вільному газовому об'ємі бака шляхом зміни витрати газу, що подається на наддування бака. Одержані співвідношення для визначення часу, необхідного на регулювання витрати газу наддування на управління станом ГДО. Для однієї з схем організації наддування бака з компонентом палива – рідким киснем – розглянута задача регулювання тиску; аналіз цього процесу показав можливість здійснення регулювання тиску протягом обмеженого часу з використанням типових редукторів тиску газу. A rational approach to monitoring the hydrodynamic status (HDS) of the fuel tank (FT) of the launch vehicle (LV) as a basis of the active control of the fuel component (FC) gas content at the inlet of the liquidpropellant engine fuel line is grounded. The idea of a practical linear shape of the pressure oscillation mode (POM) along the FC height in the LV tanks exposed to the influence of the vibration loads from the operating engine serves as a basis for the approach. The above circumstance provides the possibility of renewing the POM with the respect of indications of the single sensor set in the immediate vicinity of the FT flexible lower bottom. A simple condition of the operational engine stability according to the free- gas inclusions (FGIs) content in the FC at the engine inlet is proposed. This is provided by prevention of the discharge of the FGIs forming in the FC during the flight along the boost path from the FT by controlling the pressure in the FT free-gas volume with changes in the gas flow supplied for the FT pressurization. Time relations for controlling the HDS pressurization gas flow are derived. The pressure control problem for one of schematics of the FT pressurization with liquid oxygen is considered; the analysis of this process demonstrated the possibility of brief controlling the pressure using standard gas pressure-reducing valves.