Удосконалення пневмосистеми запуску ракетних двигунів шляхом стабілізації тиску робочого тіла та поліпшення її динамічних характеристик

Abstract

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук зі спеціальності 05.05.17 – гідравлічні машини та гідропневмоагрегати. – Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут". – Харків, 2017. Дисертація присвячена дослідженню вдосконаленої пневмосистеми багаторазового запуску маршового рідинного ракетного двигуна верхнього ступеня ракети-носія. Система запуску, яка містить частину пневмоблока двигуна, здійснює розкручування турбонасосного агрегату за рахунок подачі стисненого гелію на його турбіну. Особливістю системи є використання регулятора тиску гелію із пневмокеруванням. Розроблений й реалізований у практиці проектування новий комплекс дискретно-континуальних математичних моделей для газодинамічного розрахунку цієї пневмосистеми, а також аналізу сил тертя й витоків газу у фторопластових манжетних ущільненнях регуляторів. Запропоновано новий розрахунковий метод дослідження пневмосистеми, що проектується, на динамічну стійкість. Досліджені газодинамічні характеристики металлорукава. Розроблено нову концепцію й впроваджено конструкцію лабораторного стенда, що дозволяє економити гелій при доводочних випробуваннях системи. Виконано розрахунково-експериментальне дослідження пневмосистеми, а його рекомендації зі зміни параметрів регулятора, що знижують коливальність і поліпшують інші динамічні характеристики, впроваджені на двигуні.The thesis for the scientific degree of the Candidate of Technical Sciences by specialty 05.05.17 – hydraulic machines and hydropneumatic units. – National Technical University "Kharkiv Polytechnic Institute", Kharkiv, 2017. The dissertation describes research of perfected pneumatic starting system of a main restartable liquid-propellant rocket engine destined for a launch vehicle upper stage. The starting system, which structure includes a part of the engine pneumatic unit, performs turbopump spin-up by supplying compressed helium to its turbine. A feature of the system is application of a pneumatically controlled helium pressure regulator. New complex of discrete-continual mathematical models is developed and implemented in the designing practice for the gas-dynamic analysis of this pneumatic system and analysis of friction forces and gas leaks through fluoroplastic lip-type seals of regulators. New computational method is proposed for the developed system’s dynamic stability research. The gas-dynamic characteristics of a metal hose are researched. New concept of the laboratory stand is developed and implemented to enable helium saving at development tests. Experimental-computational research of the pneumatic system is performed, recommendations of which are introduced into the engine in relation to the regulator parameters reducing oscillations and improving other dynamic characteristics.