Анализ результатов испытаний двухкомпонентного пневмонасосного агрегата на компонентах топлива

Анотація

На сегодняшний день в жидкостных ракетных двигательных установках космических аппаратов принято применять вытеснительную систему подачи компонентов топлива, так как она является наиболее простой и надёжной. При этом она также обладает несколькими существенными недостатками – топливные баки находятся под высоким давлением, что приводит их к утяжелению за счет увеличения толщины стенки, а также большие разбросы соотношения компонентов топлива, и как следствие – увеличение гарантийных запасов компонентов топлива на борту космического аппарата. Сегодня отработана новая система подачи компонентов топлива в камеру двигателя – пневмо-насосная. Данная система питания двигательной установки занимает отдельное место между вытеснительной и турбонасосной системами подачи компонентов топлива и превосходит их по массовому совершенству для жидкостных двигательных установок тягой до 10 кН. Проведены исследования по теоретическому и экспериментальному определению оптимальных параметров двухкомпонентного пневмонасосного агрегата (ПНА), определению коэффициента полезного действия ПНА на модельной жидкости и рабочих газах – гелии и воздухе. Для подтверждения определенных на первоначальных этапах отработки расходно-напорных и ресурсных характеристик ПНА на модельной жидкости (вода) и газах (гелий и воздух) были проведены испытания на натурных компонентах топлива в широком диапазоне температур. В качестве компонентов топлива с диапазоном температур от 277 К до 312 К использовались: окислитель – АТ (азотный тетраоксид), горючее – НДМГ (несимметричный диметилгидразин). Рабочий газ – гелий и азот в диапазоне температур от 261 К до 364 К. Суммарное время работы каждого экземпляра ПНА составило 10800 с. В результате анализа проведенных испытаний подтверждено соответствие расходно-напорных и ресурсных характеристик работы ПНА на модельных жидкостях и газах с характеристиками работы ПНА на натурных компонентах топлива в широком диапазоне рабочих температур. Суммарные гидравлические потери по гидравлическим линиям окислителя и горючего на воде и компонентах топлива слабо отличаются за счет своей плотности, что оказывает незначительное влияние на снижение напоров на ~1 …1,5 %. Данный факт позволит в дальнейшем для других типоразмеров ПНА снизить стоимость и сократить сроки экспериментальной отработки пневмонасосных агрегатов за счет использования более дешевых и безопасных модельных жидкостей, газов. Также была подтверждена возможность длительной работы ПНА в агрессивных средах.