Preview

Известия Национальной академии наук Беларуси. Серия физико-технических наук

Расширенный поиск

Методы определения газодинамических характеристик реактивного сопла аэродинамического объекта

https://doi.org/10.29235/1561-8358-2021-66-3-320-328

Полный текст:

Аннотация

Эффективность работы аэродинамических объектов с реактивными двигателями обусловлена множеством факторов, среди которых огромное значение имеют конструктивные параметры сопла и их взаимосвязь с общей конструкцией двигателя и источником энергии, определяющим состав и свойства рабочего тела двигателя. В связи с этим существует необходимость выполнения расчетов газодинамических характеристик и геометрических параметров сопла на различных стадиях проектирования и испытаний реактивных двигателей. Причем любое изменение в конструкции и (или) типе используемых материалов требует индивидуального подхода к расчету. В работе предпринята попытка оценить соответствие различных методик расчетов для конкретной системы «высокоэнергетический материал – рабочее тело – сопло» экспериментально установленным параметрам системы. Из многообразия существующих подходов к моделированию процессов выделяют относительно несложные расчеты с большим количеством допущений и детальное моделирование, учитывающее максимально возможное количество факторов. Выполненные расчеты с использованием одномерной теории сопла и метода моделирования газовой динамики продемонстрировали наличие различий в полученных результатах в диапазоне 6 % по разным параметрам. При этом отмечено более близкое соответствие результатов метода моделирования газовой динамики экспериментально установленным параметрам. Вместе с тем метод моделирования газовой динамики реактивного сопла двигателя является более трудоемким и затратным для проведения расчетов по сравнению с применением одномерной теории. Поэтому с практической точки зрения для проведения конструктивного расчета двигателя целесообразно использовать одномерную теорию сопла, а проверочный расчет осуществлять средствами моделирования.

Об авторах

А. Ф. Ильющенко
Государственное научно-производственное объединение порошковой металлургии
Беларусь

Ильющенко Александр Федорович – член-корреспондент Национальной академии наук Беларуси, доктор технических наук, профессор, генеральный директор Государственного научно-производственного объединения порошковой металлургии, директор Института порошковой металлургии имени академика О. В. Романа

ул. Платонова, 41, 220005, Минск



О. К. Кривонос
Государственное научно-производственное объединение порошковой металлургии
Беларусь

Кривонос Олег Константинович – кандидат военных наук, заместитель генерального директора

ул. Платонова, 41, 220005, Минск



А. Д. Чорный
Институт тепло- и массообмена имени А. В. Лыкова Национальной академии наук Беларуси
Беларусь

Чорный Андрей Дмитриевич – кандидат физико-математических наук, доцент, заведующий лабораторией турбулентности

ул. П. Бровки, 15, 220072, Минск



Е. Е. Петюшик
Государственное научно-производственное объединение порошковой металлургии
Беларусь

Петюшик Евгений Евгеньевич – доктор технических наук, профессор, заместитель генерального директора по научной работе

ул. Платонова, 41, 220005,  Минск



Список литературы

1. Yumusak, M. Analysis and design optimization of solid rocket motors in viscous flows / M. Yumusak // Computers & Fluids. – 2013. – № 75. – P. 22–34. https://doi.org/10.1016/j.compfluid.2013.01.011

2. Биматов, В. И. Внешняя баллистика: учеб. пособие / В. И. Биматов, В. Д. Мерзляков, В. П. Степанов. – Томск: Изд-во Томского ун-та, 1993. – Ч. 1. – 168 с.

3. Studies on the influence of testing parameters on dynamic and transient properties of composite solid rocket propellants using a dynamic mechanical analyzer / V. Wani [et al.] // J. Aerosp. Technol. Manag. – 2012. – Vol. 4, iss. 4. – P. 443–452. https://doi.org/10.5028/jatm.2012.04044012

4. Nozzle flow separation fluid-thermal-structure load transfer coupled analysis and test research / H. Hai-Feng [et al.] // J. Astronautics. – 2011. – Vol. 32, № 7. – P. 1534–1542.

5. Experimental and numerical study of jet mixing from a shock-containing nozzle / Q. Xiao [et al.] // Journal of Propulsion and Power. – 2009. – Vol. 25, № 3. – P. 688–696. http://doi.org/10.2514/1.37022

6. Silton, S. Navier-stokes computations for a spinning projectile from subsonic to supersonic speeds / S. Silton // J. Spacecraft Rockets. – 2005. – Vol. 42, № 2. – P. 223–231. https://doi.org/10.2514/1.4175

7. Кривонос, О. К. Методология разработки энергонасыщенного гетерогенного композиционного материала / О. К. Кривонос, А. Ф. Ильющенко, Е. Е. Петюшик // Порошковая металлургия: респ. межвед. сб. науч. трудов / редкол.: А. Ф. Ильющенко [и др.]. – Минск: НАН Беларуси, 2020. – Вып. 43. – С. 122–129.

8. Разработка математической модели структурообразования энергонасыщенного композиционного материала / О. К. Кривонос [и др.] // Полимерные материалы и технологии. – 2021. – Т. 7, № 1. – С. 23–32. https://doi.org/10.32864/polymmattech-2020-6-4-23-32

9. Алемасов, В. Е. Теория ракетных двигателей: учеб. для студентов высш. техн. учеб. заведений / В. Е. Алемасов, А. Ф. Дрегалин, А. П. Тишин; под ред. В. П. Глушко. – М.: Машиностроение, 1989. – 464 с.

10. Павлюк, Ю. C. Баллистическое проектирование ракет: учеб. пособие для вузов / Ю. C. Павлюк. – Челябинск: Изд-во ЧГТУ, 1996. – 92 с.

11. Абугов, Д. И. Теория и расчет ракетных двигателей твердого топлива: учеб. для машиностроительных вузов / Д. И. Абугов, В. М. Бобылев. – М.: Машиностроение, 1987. – 272 с.

12. Роль компьютерного моделирования и физического эксперимента в исследованиях аэрогазодинамики ракетно-космических систем в процессе проектирования / Н. П. Алабова [и др.] // Космическая техника и технологии. – 2014. – № 3 (6). – С. 14–21.

13. Гарбарук, А. В. Моделирование турбулентности в расчетах сложных течений / А. В. Гарбарук, М. Х. Стрелец, М. Л. Шур. – СПб.: Изд-во Политехн. ун-та, 2012. – 88 с.

14. Ильющенко, А. Ф. Способ определения баллистического коэффициента оперенного аэродинамического объекта / А. Ф. Ильющенко, О. К. Кривонос, А. Д. Чорный // Проблемы физики, математики и техники. – 2021. – № 2 (47). – С. 90–97.


Просмотров: 47


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 1561-8358 (Print)
ISSN 2524-244X (Online)