Особенности организации запуска ракетного двигателя закрытого цикла, работающего на экологически чистых высококипящих компонентах топлива

Анотація

 Актуальность. В последнее время в мире стабильно возрастает интерес к ЖРД, работающим на экологически чистом топливе, что обусловлено законодательным отказом многих стран от токсичных компонентов. Второй тенденцией развития ракетной техники является необходимость снижения стоимости разработки и эксплуатации ракет-носителей (РН), что делает высококипящие экологически чистые компоненты топлива наиболее привлекательными для применения. Известно, что наиболее распространенными высококипящими экологически чистыми компонентами топлива является пара перекись водорода – керосин (спирт).

Цель. Целью данной работы является определение критических параметров, влияющих на запуск ЖРД закрытой схемы, работающего на экологически чистых высококипящих компонентах топлива. Второй целью данной статьи является рассмотрение различных способов запуска двигателя и формирование рекомендаций для получения устойчивого запуска как одного двигателя, так и одновременного запуска нескольких двигателей в связке.

Метод. Математическое моделирование запуска двигателя проведено путем решения системы нелинейных алгебраических и дифференциальных уравнений.

Результаты. Разработана схема запуска ракетного двигателя закрытого цикла, работающего на экологически чистых высококипящих компонентах топлива, выполнено математическое моделирование нескольких способов запуска ракетного двигателя закрытой схемы. Определены наиболее критические факторы, влияющие на процесс запуска двигателя.

Научная новизна. В результате математического моделирования определено, что наиболее критичным фактором, влияющим на запуск двигателя закрытого цикла, является величина работоспособности газа (RT) в камере сгорания двигателя. Исходя из этого, был сделан вывод, что необходимо принимать меры для уменьшения времени прихода горючего в камеру сгорания. Этого можно достичь, уменьшая заполняемую полость горючего, а также увеличивая быстродействие клапана горючего. Данные меры позволяют осуществить надежный запуск двигателя самотеком без применения дополнительных узлов. Однако для обеспечения синхронного запуска связки двигателей необходимо ввести дополнительный узел, который позволил бы вывести каждый двигатель на предварительную ступень тяги.

Практическая значимость состоит в определенных критических параметрах, которые влияют на запуск ракетного двигателя закрытого цикла, а также в сформированных рекомендациях к компоновке двигателя и его агрегатов, а также в рекомендациях по запуску связки из нескольких двигателей, что является наиболее актуальной задачей при проектировании современных РН.