Исследование характеристик газового демпфера для топливной магистрали ракеты-носителя

А. Г. Гимадиев, Д. А. Одиноков, Д. М. Стадник, П. И. Грешняков

Аннотация


При разработке и эксплуатации жидкостной ракеты-носителя (РН) важным является обеспечение её устойчивости по отношению к продольным колебаниям корпуса (продольной устойчивости) при всех возможных возмущающих воздействиях. Известно, что одним из эффективных способов обеспечения продольной устойчивости РН является применение газовых демпферов, устанавливаемых в топливоподводящей магистрали. Корректный выбор характеристик демпфера позволяет исключить совпадение собственных частот колебаний давления жидкости в топливной магистрали и корпуса РН и тем самым обеспечить продольную устойчивость. Для исследования характеристик газового демпфера применяются методы математического и численного моделирования с использованием программных пакетов MatLab/Simulink и AMESim. В работе представлена математическая модель газового демпфера, исследованы его переходные и частотные характеристики. Рассчитана входная акустическая проводимость газового демпфера как его обобщённая динамическая характеристика. Построены зависимости изменения объёма от давления жидкости на входе в демпфер при гармонических колебаниях. Разработанная модель может быть использована при анализе частотных характеристик топливоподающей магистрали в рамках решения задачи обеспечения продольной устойчивости РН.

Ключ. слова


Ракета-носитель; продольная устойчивость; топливная магистраль; газовый демпфер; математическая модель; Matlab/Simulink; AMESim; акустическая проводимость; частотные характеристики

Полный текст:

PDF

Список литературы

1. Колесников К.С., Рыбак С.А., Самойлов Е.А. Динамика топливных систем ЖРД / под общ. ред. К.С. Колесникова. М.: Машиностроение, 1975. 171 с.

2. Dr. Curtis E. Larsen NASA Experience with Pogo in Human Spaceflight Vehicles // NATO RTO Symposium ATV-152 on Limit-Cycle Oscillations and Other Amplitude-Limited, Self-Excited Vibrations. Norway, 2008. 23 p.

3. Натанзон М.С. Продольные автоколебания жидкостной ракеты. М.: Машиностроение, 1977. 205 с.

4. Jun Kyoung Lee. Study on Dynamics Modeling of Pogo Suppression Device (PSD) // Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers. 2007. V 11, Iss. 5. P. 23-30.

5. Добровольский М.В. Жидкостные ракетные двигатели: основы проектирования: учеб. для вузов / под ред. Д.А. Ягодникова. М.: МГТУ, 2006. 487 с.

6. Попов Д.Н. Механика гидро- и пневмоприводов: учеб. для вузов. М.: МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2002. 319 с.

7. Вуде. Метод расчёта колебаний расхода жидкости в трубопроводах ЖРД // Ракетная техника и космонавтика. 1961. № 11. С. 96-104.

8. Zielke W. Frequency-dependent friction in transient pipe flow // ASME Journal of Basic Engineering. 1968. V. 90, no. 1. Р. 109-115.

9. Sanada K., Richards C.W., Longmore D.K., Johnston D.N. A finite Element Model of Hydraulic Pipelines Using an Optimized Interlacing Grid System // Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers. Part I, Journal of Systems and Control Engineering. 1993. V. 207, no. 4. P. 213-221.

10. Lallement J. Etude du comportement dynamique des lignes hydrauliques, Lesmémoires techniques du CETIM. 1976. 65 p.


DOI: http://dx.doi.org/10.18287/1998-6629-2015-14-1-121-131

Ссылки

  • Ссылки не определены.


 

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

 

ISSN: 2541-7533