ВИЗНАЧЕННЯ РОЗКИДУ ТЯГИ БАГАТОДВИГУННОЇ УСТАНОВКИ I СТУПЕНЯ РАКЕТИ-НОСІЯ «ЦИКЛОН-4М» ПРИ ЇЇ ЗАПУСКУ

О. Пилипенко; С. Долгополов; О. Ніколаєв; Н. Хоряк; Ю. Кваша; І. Башлій

doi:10.15407/scine18.06.097

Автор(и)

О. Пилипенко Інститут технічної механіки Національної академії наук України і Державного космічного агентства України https://orcid.org/0000-0002-7583-4072
С. Долгополов Інститут технічної механіки Національної академії наук України і Державного космічного агентства України https://orcid.org/0000-0002-0591-4106
О. Ніколаєв Інститут технічної механіки Національної академії наук України і Державного космічного агентства України https://orcid.org/0000-0003-0163-0891
Н. Хоряк Інститут технічної механіки Національної академії наук України і Державного космічного агентства України https://orcid.org/0000-0002-4622-2376
Ю. Кваша Інститут технічної механіки Національної академії наук України і Державного космічного агентства України https://orcid.org/0000-0002-5910-0407
І. Башлій Інститут технічної механіки Національної академії наук України і Державного космічного агентства України https://orcid.org/0000-0003-0594-9461

DOI:

https://doi.org/10.15407/scine18.06.097

Ключові слова:

рідинний ракетний двигун, багатодвигунна рідинна ракетна установка, запуск, математичне моделювання, зовнішні і внутрішні фактори, розкид тяги

Анотація

Вступ. Важливим напрямком роботи космічної галузі України є розробка космічного ракетного комплексу «Циклон-4М». Для зниження вартості, термінів розробки й виробництва рідинних ракетних двигунів (РРД) для І ступеня ракети-носія (РН) «Циклон-4М» ДП «КБ «Південне» використало в якості маршової двигунної установи І ступеня РН зв'язку декількох РРД, прототипи яких раніше були відпрацьовані.
Проблематика. У багатодвигунній установці запуск окремих двигунів за рахунок внутрішніх і зовнішніх факторів відбувається неодночасно. Це може призвести до небезпечних розкидів тяги окремих РРД в період запуску двигунної установки, які можуть викликати суттєві відхилення руху РН від її траєкторії на початковому етапі польоту.
Мета. Розрахункове визначення розкиду тяги при запуску багатодвигунної установки І ступеня РН «Циклон-4М», який обумовлено впливом внутрішніх і зовнішніх факторів на перехідні процеси в системах окремих двигунів та їх динамічною взаємодією.
Матеріали й методи. Використано методи теорії автоматичного регулювання, імпедансний метод, статистичний метод та методи чисельного моделювання неусталених процесів у трубопровідних системах РН.
Результати. Розроблено математичну модель запуску багатодвигунної установки І ступеня РН «Циклон-4М», яка дозволяє враховувати вплив розкидів внутрішніх і зовнішніх факторів на перехідні процеси в багатодвигунній установці при їх запуску. Розроблено ефективний метод визначення зазначеного розкиду тяги двигунів, який базується на використанні ЛП_τ
-рівномірно розподілених послідовностей. Визначено перехідні процеси в багатодвигунній установці РД-874 при різних поєднаннях розкидів зовнішніх і внутрішніх факторів, побудовано нижню та верхню огинаючі криві залежностей тиску в камері згоряння від часу для кожного РРД у складі багатодвигунної установки.
Висновки. Розкид часу набору 90 % тяги та набору тяги для багатодвигунної установки РД-874 в цілому є суттєво
(приблизно в 2 рази) меншим, ніж для кожного двигуна РД-870 у складі цієї установки.

Завантаження

Дані завантаження ще не доступні.

Посилання

Nationwide targeted scientific and technical space program of Ukraine for 2021-2025. http://materialy.kmu.gov.ua/ af3b841c/docs/2b0a8327/Dodatok.pdf (Last accessed: 09.02.2022).

Space rocket complexes. Cyclone-4M launch vehicle. http://www. https://www.yuzhnoye.com/ua/technique/launchvehicles/launch-vehicles/cyclone-4m/ (Last accessed: 09.02.2022).

Pylypenko, O. V., Prokopchuk, A. A., Dolgopolov, S. I., Pisarenko, V. Yu., Kovalenko, V. N., Nikolayev, O. D., Khoryak, N. V. (2017). Pequliarities of mathematical modeling of low-frequency dynamics of the staged liquid rocket sustainer engines at its startup. Space Sci.&Technol., 23(5), 3-13 [in Russian]. https://doi.org/10.15407/knit2017.05.003

Shevyakov, A. A., Kalnin, V. M., Naumenkova, M. V., Dyatlov, V. G. (1978). Theory of Rocket Engine Automatic Control. Moscow: Mashinostroyeniye [in Russian].

Pilipenko, V. V., Dorosh, N. L., Man'ko, I. K. (1993). Experimental investigations of steam condensation when a gaseous oxygen jet is blown into a liquid oxygen flow. Technical mechanics, 2, 77-80 [in Russian].

Dorosh, N. L. (2020). Modeling of condensation of an oxygen vapor jet in liquid oxygen. Applied problems of mathematical modeling, 3(2.2), 149-155 [in Ukrainian]. https://doi.org/10.32782/KNTU2618-0340/2020.3.2-2.14

Borovsky, B. I., Ershov, N. S., Ovsyannikov, B. V., Petrov, V. I., Chebaevsky, V. F., Shapiro, A. S. (1975). High-speed vane pumps. Moskow: Mashinostroenie [in Russian].

Pilipenko, V. V., Zadontsev, V. A., Natanzon, M. S. (1977). Cavitation oscillations and dynamics of hydraulic systems. Moscow: Mashinostroenie [in Russian].

Pilipenko, V. V., Dolgopolov, S. I. (1998). Experimental and computational determination of the coefficients of the equation for the dynamics of cavitation cavities in inducer centrifugal pumps of various sizes. Technical mechanics, 8, 50-56 [in Russian].

Pylypenko, O. V., Dolhopolov, S. I., Nikolayev, O. D., Khoriak, N. V. (2020). Mathematical simulation of the start of a multiengine liquid-propellant rocket propulsion system. Technical mechanics, 1, 5-19 [in Russian]. https://doi.org/10.15407/itm2020.01.005

Dolgopolov, S. I., Zavoloka, A. N., Nikolayev, O. D., Sviridenko, N. F., Smolensky, D. E. (2015). Determination of the parameters of hydrodynamic processes in the power system of the space stage during shutdowns and starts of the main engine. Technical mechanics, 2, 23-36 [in Russian].

Glikman, B. F. (1974). Automatic control of liquid rocket engines. Moscow: Mashinostroenie [in Russian].

Charny, I. A. (1961). Unsteady motion of a real fluid in pipes. Moscow: GITTL [in Russian].

Dolgopolov, S. I., Nikolayev, O. D. (2017). Mathematical modeling of low-frequency dynamics of the fluid flow controller at different amplitudes of harmonic disturbances. Technical mechanics, 1, 15-25 [in Russian]. https://doi.org/10.15407/itm2017.01.015

Glikman, B. F. (1989). Automatic control of liquid rocket engines. Moscow: Mashinostroenie [in Russian].

Alemasov, V. E., Dregalin, A. F., Tishin, A. P. (1980). Theory of rocket engines. Moscow: Mashinostroenie [in Russian].

Natanzon, M. S. (1977). Longitudinal self-oscillations of a liquid rocket. Moscow: Mashinostroenie [in Russian].

Belyaev, E. N., Chervakov, V. V. (2009). Mathematical modeling of LRE. Moscow: MAI-PRINT [in Russian].

Оppenheim, B. W., Rubin, S. (1993). Advanced Pogo Stability Analysis for Liquid Rockets. Journal of Spacecraft and Rockets, 30(3), 360-383. https://doi.org/10.2514/3.25524

Pylypenko, O. V., Prokopchuk, A. A., Dolgopolov, S. I., Khoryak, N. V., Nikolayev, O. D., Pisarenko, V. Yu., Kovalenko, V. N. (2017). Mathematical modeling and stability analysis of low-frequency processes in the march LRE with generator gas afterburning. Bulletin of engine building, 2, 34-42 [in Russian].

Khoriak, N. V., Dolhopolov, S. I. (2017). Features of mathematical simulation of gas path dynamics in the problem of the stability of low-frequency processes in liquid-propellant rocket engines. Technical mechanics, 3, 30-44 [in Russian]. https://doi.org/10.15407/itm2017.03.030

Pylypenko, O. V., Khoriak, N. V., Dolhopolov, S. I., Nikolayev, O. D. (2019). Mathematical simulation of dynamic processes in hydraulic and gas paths at the start of a liquid-propellant rocket engine with generator gas after-burning. Technical mechanics, 4, 5-20. https://doi.org/10.15407/itm2019.04.005

Makhin, V. A., Prisnyakov, V. F., Belik, N. P. (1969). Dynamics of liquid rocket engines. Moscow: Mashinostroenie [in Russian].

Sobol, I. M., Statnikov, R. B. (1981). Choice of optimal parameters in problems with many criteria. Moscow: Nauka [in Russian].

Bendit, J., Pirsol, A. (1974). Measurement and analysis of random processes. Moscow: Mir [in Russian].