автореферат диссертации по авиационной и ракетно-космической технике, 05.07.05, диссертация на тему:Испытания с имитацией эксплуатационных условий подачи криогенных компонентов топлива при отработке ракетных двигательных установок

1 б

Па нраилх рукописи

Бершадскпи Виталии Александрович

ИСПЫТАНИЯ С ИМИТАЦИЕЙ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ УСЛОВИЙ ПОДАЧИ КРИОГЕННЫХ КОМПОНЕНТОВ ТОПЛИВА ПРИ ОТРАБОТКЕ РАКЕТНЫХ ДВИГАТЕЛЬНЫХ УСТАНОВОК

Специальность 05.07.05 "Теплоныс, плсктрорнкстиыс дшпателп и энергоустановки летательных аппаратов"

Автореферат диссертации па соискание ученой степени доктора технических наук

УДК 629.7.036.54

2001 г.

Работа выполнена в Научно-исследовательском институте химического машиностроения (НИИХМ), г. Сергиев Посад, Московская область.

Официальные оппоненты:

заслуженным деятель науки РФ, "

доктор техн. наук, профессор Соколов Борис Александрович; заслуженный деятель науки РФ, доктор техн. наук, профессор Альбрехт Александр Владимирович; . доктор техн. наук, профессор Козлов Александр Александрович

Ведущая организация: Центральный научно-исследовательский институт машиностроения (ЦНИИМАШ), г. Королев, Московская область.

Защита состоится час.

на заседании диссертационного совета Д 212.125.08 при Московском государI ствснном авиационном институте (техническом университете) по адресу: 125993, Москва, А-80, ГСП-3, Волоколамское шоссе, д.4.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МАИ. Автореферат разослан "_ffj' ^^P^Cc^-f 2002 г.

Ученый секретарь, кандидат техн. наук, доцент Э.Н. Никнпорец

Общая характеристика работы

Актуальность темы. Диссертационная работа посвящена решению научно-технической проблемы эффективного проведения экспериментальной отработки ракетных двигательных установок (ДУ) на криогенных компонентах топлива в результате создания методологии стендовых испытаний с имитацией эксплуатационных условий функционирования систем питания.

Развитие ракетной техники и практическое применение транспортно-космических систем связано с использованием двигательных установок (ДУ), работающих на криогенных жидких ракетных топливах (КЖРТ). Технические возможности двигательных установок, а также их количественные и качественные характеристики могут быть определены лишь в результате испытаний. Одним из путей эффективного решения проблемы экспериментального определения технических характеристик и подтверждения безотказного функционирования ДУ является проведение автономной и комплексной отработки на созданных для этого специальных стендах, оснащенных необходимыми средствами измерений и обеспечивающих имитацию предстартовых и полетных условий эксплуатации ДУ. Опыт создания ряда ракетных транспортно-космических систем (H1-J13 и "Энергия-Буран" в России, "Сатурн-Апполон" и "Спейс-Шатлл" в США) подтверждает целесообразность указанного подхода.

Термодинамические процессы в системах питания ДУ обуславливают прогрев КЖРТ и загрязнение их растворенным газом, возникновение термомеханических нагрузок на элементы конструкции. Это приводит к прявлению насыщенного и двухфазного состояния КЖРТ на входе в насосы двигателей, ухудшению энергомассовых характеристик или нарушению нормального функционирования ДУ. Термомеханические нагрузки являются потенциальными источниками разгерметизации систем питания и возникновения аварии. Обеспечение безотказного функционирования ДУ в условиях эксплуатации требует создания систем питания с высокими гидродинамическими характеристиками и повышенной стойкостью к термомеханическим нагрузкам, применения качественной теплоизоляции, всесторонней проверки в наземных условиях влияния теплофизических характеристик КЖРТ и явлений, сопутствующих термодинамическим процессам, на энергомассовые характеристики и надежность функционирования ДУ.

В период создания кислородно-керосиновых и кислородно-водородных ДУ ракетных блоков организациями РКК "Энергия" им. С.П. Королева, КБХМ, ЦНИИМАШ (г. Королев, Московская обл.), КБ "Энергомаш" ( г. Химки, Московская обл.), КБХА (г. Воронеж), КБ "Салют", ИЦ им. М.В, Келдыша (г. Москва), РНЦПХ (г. Санкт Петербург), НИИХМ (г. Сергиев Пос^д, Московская обл.), НПО "Криогенмаш" (г. Балашиха, Московская обл.) при участии автора диссертации разработаны основы методологии испытаний систем питания ДУ на криогенных компонентах топлива. Отдельные аспекты методологии стендовых испытаний нашли отражение в научных работах сотрудников указанных организаций. Анализ известных исследований и разработок показал, что их

применение не обеспечивало необходимого качества отработки ДУ.

Высокие технические требования к системам питания в части их надежного и безопасного функционирования на жидком водороде обусловили необходимость создания методик испытаний, основанных на результатах исследований процессов, характерных для условий предстартовой и полетной эксплуатации, а также методов управления имитационными процессами и операциями безопасного проведения испытаний при стендовой отработке ДУ.

Целью настоящей работы являлось создание методологии испытаний с имитацией эксплуатационных условий подачи криогенных компонентов топлива для эффективного проведения стендовой отработки ракетных двигательных установок.

В решаемые задачи входило проведение исследований процессов в системах пиуания и разработка методик (стратегий) определения характеристик:

систем наддува при отработке внутрибаковых процессов с имитацией эксплуатационных условий интенсивности тепло-массообмена;

систем топливоподачи при отработке двигателей с имитацией экс-плуатацирнных условий газосодержания и паросодержания в компонентах топлива;

двигательных установок с имитацией эксплуатационных условий совместнрго функционирования систем питания при комплексной отработке.

Для решения указанных задач применялись:

анализ и обобщение опыта проведения стендовых испытаний с использованием теории технических систем и научных положений экспериментальной отработки ДУ ракетно-космической техники;

способы решения обратных задач тепло-массообмена для получения эмпирических зависимостей и методы численного определения параметров состояния топлива с использованием этих зависимостей;

идентификация эксплуатационных условий тепло-массообмена на основе физического и математического имитационного моделирования процессов с применением законов технической и химической термодинамики, а также зависимостей, характеризующих подобие процессов.

Исследования осуществлялись на комплексе водородно-кислородных стендов (КВКС 106) в НИИХМ в соответствии с Государственными ракетно-космическими программами при проведении опытно-конструкторских работ с ДУ ракетных блоков, их агрегатами и системами.

Научная новизна диссертационной работы заключается в следующем:

1. Применен системный подход к рассмотрению методологии стендовых испытаний. На концептуальном, оперативном и детальном уровнях предложены научно-технические решения задач по имитации эксплуатационных условий функционирования систем питания ДУ, работающих на криогенных компонентах топлива.

2. Получены и обобщены данные по интенсивиости теплообмена в баке при низкочастотных колебаниях свободной поверхности жидкости и маи-сообмена при движении газа наддува через жидкость. Обосновано влияние на энергораспределение в баке условий ввода газа наддува, режимов колебаний поверхности жидкости, установки демпфирующих перегородок.

3. Усовершенствованы методы расчета параметров состояния топлива с использованием полученных данных по влиянию колебаний свободной поверхности жидкости и условий подачи газа наддува в бак на интенсивность те-пло-массообмена.

4. Разработаны методы термодинамического расчета параметров состояния насыщенного топлива на входе в двигатель, учитывающие изменения состава фаз при газовыделении и парообразовании в баке и магистрали питания.

5. Получены и обобщены данные по интенсивности процессов газовыделения в неподвижном и движущемся криогенном топливе, смешения его с газом или паром в спутном потоке. Подтверждена возможность равновесного термодинамического анализа процессов газовыделения и парообразования, происходящих в баке и магистрали питания.

6. Предложены способы оперативного определения концентрации не-конденсируемого газа, растворенного в криогенной жидкости, и амплитуды колебаний поверхности жидкости в стендовом модельном баке, осуществления поверок средств измерений температуры и сплошности криогенной жидкости.

7. Определены соотношения физических параметров для получения в модельном баке и стендовых системах питания двигателя интенсивности тепло - массообменных процессов, прогнозируемой для условий эксплуатации ДУ. Рекомендованы зависимости для определения режимов имитационных процессов, позволяющих при автономной стендовой отработке агрегатов и систем ДУ осуществлять идентификацию термодинамических параметров состояния топлива.

8. Рекомендована методика определения характеристик систем наддува при отработке внутрибаковых процессов с имитацией интенсивности тепломассообмена в модельном баке и предложены способы их эффективной реализации на переохлажденных компонентах топлива в системе питания ДУ.

9. Рекомендована методика определения характеристик систем топли-воподачи при отработке двигателей с имитацией газосодержания и паросодер-жания в стендовой системе питания и определено влияние состава двухфазного потока водорода на кавитационные характеристики насосов натурных двигателей.

10. Систематизированы методы управления операциями безопасного проведения испытаний при комплексной отработке ДУ с имитацией совместного функционирования систем питания и предложен критерий оценки эффективности применяемых методов.

Новизна ряда научно-технических решений подтверждена авторскими свидетельствами на изобретения и регистрацией методов расчета в Фонде алгоритмов и программ.

Апробация работы и публикации. Основные положения настоящей работы докладывались и обсуждались на научно-технических семинарах и конференциях:

«Кавитационные колебания и динамика гидравлических систем», ИТМ АН Украины, г. Днепропетровск, 1986 и 1990 г.;

«Системы питания ЖРДУ» НИИХМ, г. Загорск, 1988 и 1989 г.;

«Процессы в системах питания ЖРДУ», МАИ, г. Москва, 1988 и 1993г.;

«Проблемы пожарной безопасности», ВНИИПО, г. Москва, 1991 г.;

«Международная конференция по аэрокосмическим системам», НПО «Молния» и РИА, г. Зеленоград, 1992 г.;

«Проблемы применения криогенных компонентов топлива в авиации», ВВИА им. Жуковского Н.Е., г. Москва, 1994 г.;

«Российская национальная конференция по теплообмену», МЭИ и АН России, г. Москва, 1994 г.;

«Применение криогенных топлив в перспективных летательных аппаратах», Координационный Совет по водородной энергетике и технологии, ВВИА им. Жуковского Н.Е., АНТК им. Туполева А.Н., г. Москва, 1996 г.;

«Международный форум по тепло-массообмену», ИТМО АН Белоруссии, г. Минер, 2000 г.

Р;|д технических решений апробирован в промышленных условиях при проведении экспериментальной отработки в НИИХМ двигательных установок, их агрегатов и систем.

Результаты исследований и разработок по теме диссертации опубликованы в 42, статьях, защищены 32 авторскими свидетельствами на изобретения, нашли отражение в 2 программах для ЭВМ, учебном пособии для студентов высшего учебного заведения и 4 нормативно-методических документах, изложены в 30 отчетах по результатам испытаний.

Практическая ценность работы. Разработана методология стендовых испытаний с имитацией эксплуатационных условий функционирования систем питания на криогенных компонентах топлива, содержащая современную концепцию |их отработки, совокупность расчетных и экспериментальных методов, позволяющих определять количественные и качественные характеристики систем питания при автономной и комплексной отработке ДУ, методы управления имитационными процессами и операциями безопасного проведения испытаний.

Результаты исследований и разработок нашли практическое применение в организациях НИИХМ, РИС «Энергия», КБ «Салют», КБХА, КБХМ в части:

определения характеристик и подтверждения работоспособности систем г|итания двигателей РД56, РД0120, КВД1 при имитации газосодержания и паросодержания в компонентах топлива;

определения характеристик систем питания и подтверждения их работоспособности при имитации интенсивности тепло-массообмена и термо-механич^ских нагрузок, характерных для ДУ РН «Энергия»;

- , совершенствования внутрибаковых процессов для повышения эффективности систем наддува и термостатирования переохлажденного топлива в баках ДУ РН «Энергия»;

использования самонаддува в системах питания ДУ жидким водородом и подтверждения безотказного функционирования ДУ разгонного блока 12КРБ при холодных и огневых испытаниях;

разработки руководящих методических документов по испытаниям бустерных насосов двигателей на жидком водороде, по испытаниям двигателей РД0120 на газосодержащих компонентах топлива, по стендовой отработке ЖРДУ на криогенных компонентах топлива.

Применение результатов диссертационной работы позволило повысить эффективность стендовой экспериментальной отработки и способствовало техническому прогрессу в создании кислородно-водородных двигательных установок. Полученные в диссертационной работе данные могут быть использованы в дальнейшем при создании ракетных и аэрокосмических систем, энергоустановок для авиационного, морского и наземного транспорта в связи с перспективой применения жидкого водорода, как экологически чистого и энергетически выгодного рабочего тела.

Достоверность результатов работы обеспечена:

использованием современных физико-математических методов для решения инженерных задач по определению характеристик систем питания

ДУ;

получением и обобщением большого объема данных по результатам испытаний на натурных стендах для испытаний ДУ или их систем и крупномасштабных экспериментальных установках, действующих на водороде и кислороде;

согласованием результатов теоретических и экспериментальных исследований с точностью, необходимой для определения характеристик натурных агрегатов и систем ДУ;

применением разработанных расчетных и экспериментальных методов при автономной и комплексной отработке кислородно-водородных ДУ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов и списка литературы, включающего 162 наименования работ; содержит 256 страниц текста с рисунками.

Основные положения, представляемые к защите:

1. Системная методология испытаний с имитацией эксплуатационных условий подачи криогенных компонентов при стендовой отработке ракетных двигательных установок.

2. Результаты теоретических и экспериментальных исследований процессов прогрева криогенного топлива в баке и растворения в нем газа, образования и имитации двухфазного состояния газосодержащего и паросодержаще-го топлива в магистрали питания двигателя, а также полученные аналитические и эмпирические зависимости для расчетного определения термодинамических параметров состояния компонентов топлива в баке и магистрали питания.

3. Методика определения характеристик систем наддува с имитацией тепло-массообмена в модельном баке.

4. Методика определения характеристик систем топливоподачн с имитацией газосодержания и паросодержания в компонентах топлива.

5. Стратегия безопасного определения характеристик систем питания при комплексной отработке двигательных установок.

6. Рекомендации по практическому применению результатов исследований и разработок при создании кислородно-водородных двигательных установок.

Содержание работы

Глава первая. Рассмотрены методические аспекты проведения испытаний при стендовой отработке ракетных двигательных установок на криогенных компонентах топлива и сформулированы задачи исследований.

Создание надежных систем питания ДУ связано с разработками: методов расчета, позволяющих прогнозировать эксплуатационные значения термодинамических параметров состояния топлива в баке и расходной магистрали; агрегатов и элементов конструкции, обладающих высокими гидродинамическими характеристиками и повышенной стойкостью к термомеханическим нагрузкам; методов экспериментального подтверждения их безотказного функционирования при автономной и комплексной стендовой отработке. Можно выделить ряд факторо^, характерных для условий предстартовой и полетной эксплуатации систем питания, которые в значительной мере определяют содержание методов и состав технических средств испытаний на этапах стендовой отработки:

расчетные соотношения для определения параметров состояния КЖРТ в элементах систем не в полной мере учитывают интенсивность и направленность эксплуатационных условий тепло-массообмена, что сказывается на точности определения параметров термодинамических процессов в баках, потребного запаса рабочего тела для наддува топливных баков и объема не вырабатываемых остатков компонентов топлива;

современные тенденции по уменьшению массы конструкции систем питания предполагают снижение давления в топливных баках до величин, близких к состоянию насыщения КЖРТ, что способствует появлению газа или пара на входе в топливные насосы двигателя и требует точного определения параметров двухфазного состояния топлива, а также подтверждения работоспособности двигателей на двухфазных компонентах топлива;

расчетные соотношения для определения запасов прочности и величин деформации элементов конструкции не в полной мере учитывают изменения характеристик материалов при криогенных температурах, поэтому необходимо экспериментальное подтверждение их работоспособности при эксплуатационных термомеханических нагрузках;

безотказное функционирование систем питания не удается однозначно подтвердить при автономной отработке, что требует проведения испытаний с имитацией эксплуатационных режимов совместного функционирования систем наддува и топливоподачи в составе ДУ;

работа элементов систем питания в термически и гидравлически напряженных условиях, наличие внешних и внутренних дестабилизирующих факторов являются потенциальными источниками их разгерметизации и реализации большого энергетического потенциала пожаро-взрывоопасности КЖРТ, что требует проведения комплекса научно-технических решений по безопасности испытаний.

Изложенные соображения подтверждают необходимость решения задач по имитации эксплуатационных условий функционирования систем питания при экспериментальной отработке ДУ. Под эксплуатационными условиями подразумевается совокупность факторов, воздействующих на объект испытаний, и режимов работы, установленных конструкторской документацией согласно его функциональному назначению (ГОСТ 17655-89 — Термины и определения ЖРД). В настоящей работе в качестве объекта испытаний рассматривалась система питания ДУ, включающая топливные баки, системы наддува и то-пливоподачи.

Определение количественных значений и характера изменений термодинамических параметров состояния КЖРТ в системах питания, влияющих на работоспособность ДУ, предполагает рассмотрение натурных условий их прогрева и загрязнения на старте и в полете с учетом изменений давления в баках и магистралях топливоподачи. Проанализированы известные из научно-технической литературы методы имитации эксплуатационных условий прогрева топлива и растворения в нем газа, образования насыщенного и двухфазного состояния топлива, режимов совместного функционирования систем питания в составе ДУ. Показано, что решение задач имитации термодинамических параметров состояния КЖРТ требует проведения исследований интенсивности теп-ло-массообмена в баках и расходных магистралях при режимах, максимально приближенных к условиям натурной эксплуатации. В результате рассмотрения случаев аварийного исхода испытаний установлено, что наибольшая опасность проведения испытаний связана с разгерметизацией систем питания ДУ. На основе детерминистского анализа сформировано дерево событий, являющихся потенциальными источниками разгерметизации, и определены принципы исследований методов безопасного проведения испытаний ДУ при ограниченном расстоянии от стенда до гражданских и промышленных сооружений.

Решение задач исследований было предусмотрено на основе системного подхода к рассмотрению методологии стендовых испытаний с имитацией эксплуатационных условий функционирования систем питания на криогенных компонентах топлива, включающего разработку научно-технических положений на концептуальном, оперативном и детальном уровнях. В результате обобщения опыта сформулирована современная концепция проведения испытаний. Концепция предусматривает имитацию термодинамических процессов и термомеханических нагрузок в элементах систем при их автономной отработке, а также имитацию режимов и циклограммы совместной работы систем при комплексной отработке ДУ. Создание базы научно-технических решений на оперативном и детальном уровнях в диссертации связано с разработкой методик (стратегий) определения характеристик систем питания.

Экспериментальная установка для исследований внутрибаковых процессов

Эжсктироьанис ппового объема-

Модельный бак

__

Вакуумированне тс плоило лядин

Измерение амплитуды и частоты качаний бака

Регулирование расхода жидкости

Регулирование расхода

^ф ^ в г"а!аддува

Полача газа наддува через жидкость

Дозирующее сопло и к

_ _Заправка бака

Механизм качаний бака

Направление ввода газа наддува в бак

Радиальное к стенке Осевое к жидкости

+

Газоввод

Осевое к стенке

I

Поверхность жидкости

Характер колебаний поверхности жидкости:

1 - линейные,

2 - нелинейные,

3 - резонансные,

4 - Уж/Ув=0.8;

5 - Уж/У6=0,2;

6 - УдА'е=0,3 с демпф. перегородками

ГГц

и

Глава вторая. Разработана методика определения характеристик систем наддува при отработке виуцшбаконых ироцсееои с имитацией эксплуатационных условий тснло-массообмсна в модельном баке, содержащая методы: определения интенсивности тепло-массообмена, расчета термодинамических параметров состояния топлива в баке, реализации имитационных процессов при стендовых испытаниях.

Проведены исследования влияния подачи газа наддува и колебаний свободной поверхности топлива, особенностей установки демпфирующих перегородок на термодинамические процессы в топливном баке. Предложены и реализованы методы определения интенсивности тепло-массообмена в баке.

Исследования внутрибаковых процессов осуществлялись с применением криогенных рабочих тел на созданных для этого крупномасштабных установках (объем баков до 11,2 м3). Эксперименты проводились в широких диапазонах изменений температуры и расхода жидкости, температуры и расхода газа наддува, частоты и амплитуды качаний бака, давления и уровня жидкости в баке. На рис.1 показаны пнеомогидравлическая схема экспериментальной установки для проведения работ на жидком водороде, особенности ввода газа наддува в бак и характер колебаний поверхности жидкости, варьировавшиеся при экспериментах.

Влияние направления ввода газа наддува и скорости его подачи в газовый объем на энергораспределение в баке определялось по изменениям температуры, измеряемой вдоль вертикальной оси бака в жидкости и газовом объеме, а также на стенке бака. В результате исследовании, проведенных на криогенных компонентах топлива, подтвержден механизм влияния ввода газа наддува на процессы в баке, известный из работ Козлова A.A. и Беляева Н.М., а также установлено, что минимальные потери энергии газа наддува реализуются при его подаче по направлению к свободной поверхности топлива. Для этого случая экспериментальные данные по определению доли полезной энергии в баках с водородом и кислородом при имитации их подачи в насосы двигателя были обобщены в виде зависимости от безразмерной скорости ввода газа наддува в бак:

фг = - 0,004- х6 + 0,06- х5 - 0,363- х4 + 1,149- х'-1,99- х2+ 1,69- х + 0,119, (1)

где фг = AIr / I™ - Доля полезной энергии газа в баке, Д1г - изменение теплосодержания газового объема бака, 11ВХ - теплосодержанне газа на входе в бак, х = К„ . 10 * , Kw = wr / w* - безразмерная скорость газа, wr и w* - скорость движения газа на выходе из газоввода и скорость жидкости при ее выработке из бака. Кроме того, при проведении исследований уточнены зависимость дальнобойности струи газа от критерия Архимеда и величина дальнобойности струи, при которой реализуется максимальная работоспособность газа наддува в течение времени выработки топлива из бака. Под дальнобойностью понималось отношение длины участка газового объема, в котором образуется равномерное поле температур, к диаметру отверстия на выходе из газоввода. Для проверки достоверности результатов исследований применен метод энергобаланса, сходимость которого благодаря использованию качественных

Влияние условий ввода газа наддува на энергораспределение в баке

(р, - 0,25... 0,36 при радиальном и осевом вводе газа по направлению к стенкс бака;

<рг ™ 0,26 ... 0,65 при осевом вводе газа по направлению к жидкости.

Ф и 1.0 0.9

0.Т 0.»

0.5 0,4 0.3 0.2 0.1 0.0

1 1

1 1 1 1 ш

N У ■ - т

/ \ .

Л / Фст - 1 [,вх 1

/ 1 _ Л [ / 1

/ ^ г " г» *гвх

У

у* 1 / г

__-фж = Л] ж / *гвх

К„-10"

* г 17

Д1Ж=I (1т | (РБ • Рж, • Д1ст = I 11т | [(Рст - РБ )рСп • I

0 Л . о У,

Г У

Д1Г =Д1ГП ± Д1В15; Д1г = | <1т | (Ив • р,ч • ¡п)сЗу; Д11ПЗ =тга • ¡г-(т™ ■ их+'ч™ ■ ¡го);

• Л

г

1Г вх (¡Г • '"г)вх От; = \УГМЖ..

Фг 0.70 0.65 0.60 0,5 3 0.30 0.45 0.40 0.35 0.50 0.23 0,20

♦ ♦

/ » ^^

Л ♦ ♦ ♦

~г ♦ «—

I ♦ —/—* ♦ ^ —♦—

-¿-фг = -о,ос )4х6+0 ,0бх5-С ,3б3х" х=К + 1,14? .«,■10° >х3-1,9 9х2+1,

средств измерений обеспечивалась в пределах ± 15 %. Методические аспекты и результаты этих исследований иллюстрирует рис.2. Полученные данные позволяют решать вопросы по оптимизации подачи газа наддува в топливный бак для обеспечения эффективной работы систем питания.

Исследовано растворение неконденсируемого газа (НГ) в криогенном топливе при его вынужденном движении через жидкость для наддува бака и перемешивания топлива. По результатам измерений температуры и концентрации растворенного газа в объеме жидкости подтверждена модель идеального перемешивания топлива и получена в безразмерном виде зависимость для расчетного определения среднеобъемного коэффициента массообмена в жидкой фазе:

Ыид = 3,78 -Кем0,8- Ргд°-53-\Уе -0-28, (2)

где Ии д - Нуссельт диффузионный, Яем - модифицированный критерий Рей-нольдса, Ргд - диффузионный критерий Прандтля; \Уе- безразмерный критерий Вебера. Безразмерные критерии характеризуют интенсивность гидродинамического взаимодействия газа и жидкости, влияние физических свойств среды и ее двухфазного состояния на массообмен. Формирование безразмерных критериев осуществлялось, исходя из физических представлений о периодическом обновлении поверхности массообмена при движении одиночных пузырьков газа к свободной поверхности жидкости, известных из работ Кафарова В.В. Отдельно влияние зон факела и пены на массообмен не учитывалось.

Экспериментальное определение коэффициента массообмена в жидкой фазе производилось при движении газообразного гелия через неподвижный слой жидкого водорода и кислорода. При этом изменялись температура жидкости и газа наддува, расход газа наддува, давление и уровень жидкости в баке. Для обобщения впервые полученных экспериментальных данных по кинетике растворения гелия в водороде и кислороде использовались также результаты исследований, известные из работ с высококипящими жидкостями.

На рис.3 приведены результаты обобщения полученных данных в широком диапазоне изменений безразмерных критериев, охватывающем криогенные и высококипящие жидкости, а также методические аспекты определения интенсивности массообмена. Определение коэффициента массообмена в жидкой фазе осуществлялось с помощью зависимости для ргж> полученной в результате интегрирования уравнения конвективной диффузии при реализации идеального перемешивания раствора. Для определения мольной концентрации газа в жидкой фазе п'г использовались хроматографический метод анализа и предложенные оперативные методы оценки концентрации газа в растворе по измеренным термодинамическим параметрам состояния топлива. Концентрация растворенного газа в жидкой фазе, соответствующая состоянию насыщения п'П1, рассчитывалась при экспериментальных значениях давления и температуры с использованием зависимостей для определения коэффициента К, характеризующего растворимость неконденсируемого газа в криогенной жидкости, и мольной концентрации газа в газовой фазе п"гн- Зависимости для К и п"1П, позволяющие производить расчеты состава жидкой и газовой фаз двухкомпоиентных систем

Интенсивность массообмена при движении газа наддува через жидкость

ь„1

Ьсп

о о о о о

_ w -

— о о о а —

—(Зисп.. ~ Огж~ «> О О

10' 10*

3,78-Кем0,8 .Ргд0-53 -У/е0"28

п'г = п'„, • [1 - ехр(- ргж • т)];

— экспериментальное определение; п'га = РУ К = Рб -п"г/ К.

Для системы водород - гелий; К = 1,945-ехр (68,54/Т); п"га= 1 -п"„ = 1-10А,где А= (21,32/Т2 - 0,11 95Я)-(Рб - Р„ М14,839/ Т2-- 0,0857/Т)(1 - п"п )г • РБ + 1ё (Р„ / РБ),

Для системы кислород — гелий: К = 13,44-ехр (400/Т); п"„= 1-п"„ = I -Р„/Рб-

криогенное топливо - неконденсируемый газ, были получены с применением основных положений термодинамики растворов в результате обобщения экспериментальных данных, известных из работ Зоннгага Р.П. и др., Скрипки В.Г. и др. Полученные зависимости учитывают исидеальность раствора гелия в жидком водороде и позволяют повысить точность определения концентрации газа, растворенного в криогенном топливе.

Исследован механизм влияния поперечных демпфирующих перегородок на прогрев топлива в условиях естественной конвекции на старте. Установка перегородок на смоченной стенке бака, через которую реализуется теплопри-ток, уменьшает температурное расслоение жидкости за счет изменения характера свободного движения у стенки. Наличие поперечных перегородок на боковой стенке бака в зависимости от их размера приводит к турбулизацин этого течения или аккумулированию тепла жидкости между перегородками и секционному направлению прогретой жидкости к оси бака. Это способствует росту среднемассовой температуры топлива на этапе проведения предстартовых операций. Кроме того, установлено, что наличие перегородок в баке при колебаниях поверхности топлива (например, под действием ветровой нагрузки) интенсифицирует его прогрев из-за разбрызгивания капель жидкости, охлаждения газового объема при испарении капель и конденсации газа наддува на свободной поверхности жидкости. В результате обобщения данных, полученных для условий свободной конвекции при экспериментах с прогревом воды, жидкого азота и жидкого водорода, предложена зависимость безразмерной температуры верхнего слоя топлива 8 от критерия Релея и безразмерной величины и, характеризующей установку перегородок в баке,

0 = 1,75 • и-0,27 - Яа"0-24, (3)

где 0 = ДТЖ • Хж / ясм • Нж ; и =(У„ер/ V»)- (п+1); Иа = Ог • Рг, чсы - теплоприток в жидкость, отнесенный к смоченной поверхности бака. Зависимость (3) справедлива для области значений безразмерных параметров: 0 = 0,01 ...0,15; и = 0,008 ... 0,85; Яа = Ю10 ... 1015; Ро = 10"3... ЮЛ Полученные данные позволяют учитывать'влияние поперечных (кольцевых) демпфирующих перегородок на прогрев криогенного топлива при проведении предстартовых операций.

Проведены исследования влияния низкочастотных колебаний свободной поверхности топлива на тепло-массообмен в баке, связанных с подвижностью топлива в случаях ветровой нагрузки на старте или стабилизации курса ракеты в полете. Турбулизация верхнего слоя топлива в результате колебаний его поверхности увеличивает эффективную теплопроводность жидкости. Это способствует прогреву жидкости за счет частичной конденсации газа наддува и передачи тепла при кратковременных контактах с несмоченпой стенкой бака. При изучении механизма прогрева топлива в баке установлено, что максимальные величины глубины прогрева и конденсации газа наддува реализуются в начальный период времени колебаний (при Ро <, 1,5 -10"5). Получена эмпирическая зависимость для определения максимальной глубины прогрева жидкости от без-

Интенсивность теплообмена при колебаниях поверхности жидкости

ьжтБ=2>бы11"'7Я

г

Аж= 1,51-АБ-ГБ/(Гр2-Гь2);

Нв,

Л /

гг./

II £_

ы

да

ГЗ]---

и-

ш

чгг.

20 21 22 23 24 25 26

I - без колебаний; 2 - линейные колебания; 3,4 - нелинейные колебания

Ре„

Ро-|05 Линейные колебания Нелинейные колебания

С п С п

5 1,5 2,5647 0,0509 0,0003 0,6325

>1,5 0,0691 0.2886 0,0004 0,7443

размерной амплитуды колебаний межфазной поверхности li«/Ri; = 2,6 • Nk"'7s , где N„ = Аж/ Re, Аж - амплитуда колебаний, определяемая по результатам измерений уровня жидкости с помощью датчиков, размещенных по радиусу бака. После достижения максимальной глубины прогрева происходит деформация профиля температуры по высоте объема жидкости (его наполнение) вплоть до насыщенного состояния, охватывающего до 75% от объема жидкости, соответствующего максимальной глубине прогрева. При этом конденсация газа наддува уменьшается и в ряде случаев реализуется испарение жидкости.

В результате обобщения экспериментальных данных для режимов линейных и нелинейных колебаний поверхности топлива в баках с водородом и кислородом в безразмерной форме получена зависимость относительного коэффициента теплоотдачи в жидкость NuK/Nuc от модифицированного критерия Пекле:

NuK / Nue = С • РеД (4)

где NuK - безразмерный коэффициент теплоотдачи в жидкость при колебаниях ее свободной поверхности (вынужденная конвекция), Nue - безразмерный коэффициент теплоотдачи в жидкость без колебаний (свободная конвекция), Рем - модифицированный критерий Пекле. Формирование безразмерных критериев осуществлялось на основе физических представлений, известных из полуэмпирической теории турбулентности Прандтля. Кроме того, была определена зависимость эффективного коэффициента температуропроводности верхнего слоя жидкости от амплитуды и частоты колебаний ее поверхности - &JK.

Основные результаты исследований прогрева жидкости при низкочастотных колебаниях межфазной поверхности и метод определения интенсивности теплообмена поясняет рис.4. На рис.4 приведены графическая интерпретация зависимости (4) при линейных и нелинейных колебаниях, схема качаний бака и результаты исследований глубины прогрева жидкого водорода в зависимости от амплитуды колебаний поверхности жидкости. Величина теплопритока через невозмущенную поверхность жидкости qCB определялась по результатам измерений поля температур по высоте объема жидкости. Для достоверного определения малых величин прогрева жидкости в соответствии с разработанным автором способом осуществлялась поверка сходимости на линии насыщения измерений температур с градуировочными характеристиками датчиков. Полученные данные позволяют учесть влияние колебаний межфазной поверхности топлива на его прогрев в баке.

Методы расчетного определения параметров состояния топлива в баке, разработанные в настоящей работе для случая подачи топлива в насосы с использованием энергии газа наддува, были основаны на применении имитационных физико-математических моделей внутрибаковых процессов. Полученные эмпирические данные, характеризующие интенсивность прогрева топлива при колебаниях поверхности раздела фаз и растворения газа, использованы для совершенствования этих методов.

Для численного определения концентрации растворенного газа и температуры топлива при движении газа наддува через жидкость предложена физико-математическая модель идеального перемешивания жидкости. В результате

Расчетное определение концентрации гелия, растворенного в жидком водороде

р'г. кг/м3

0,7 0,6 0.5 0,4

ол 0Л

1 1 1 2 \ 3

X" \

7 ' ► / ' л/ / X 4

1/ к

I - шг = 40 г/с, 4 - тг = 10 г/с при V* = Юм3

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 X, С

р'г, кг/м

Определение плотности газа в растворе с применением зависимостей:

5 - автора;

6 - Акита М.,

Иосида М.;

7 - Есина В.И.,

Морозова И.И.

0,0 0 400 800 ¡200 1600 2000

преобразования уравнений сохранения массы и энергии получены однородные дифференциальные уравнения для определения концентрации растворенного газа и температуры топлива в баке:

где р 'г и р'гк - текущее значение концентрации газа, растворенного в жидкой фазе, и его значение в состоянии газонасыщения; ргж - коэффициент массо-отдачи в жидкой фазе по зависимости (2); рисп - коэффициент испарения жидкости в движущийся газ; тж и Уж - масса и объем жидкости в баке; qж — внешняя тепловая нагрузка; с, и г» - удельные значения теплоемкости и теплоты испарения жидкости; тг и сг - массовый расход и удельная теплоемкость газа. Интегрирование дифференциальных уравнений осуществляется с использованием метода Рунге-Кутга. Новизна разработанного метода расчета подтверждена регистрацией его в Фонде алгоритмов и программ. Применение метода позволило уменьшить на 20%...60% ошибки в определении концентрации газа, растворенного в криогенном топливе, по сравнению с расчетами по зависимостям, известным из работ Акита М. И др., Есина В.И. и др., в которых приведены результаты исследований с высококипящими жидкостями (см. рис.5).

Для расчетного определения изменений давления в баке, температуры газа, жидкости и стенки бака при подаче газа наддува в свободный от жидкости объем применен метод, базирующийся на конечно-разностной аппроксимации систем дифференциальных уравнений сохранения энергии, массы и количества движения. Этот метод, известный из работ Горбатова О.М., усовершенствован с помощью полученных зависимостей (1) и (4) в части описания граничных условий. Совершенствование метода позволило с достаточной для практики точностью оценивать изменения основных параметров процессов, происходящих в баке при выработке топлива из него, а также уменьшить ошибки определения потребного расхода газа наддува и объема не вырабатываемых тепловых остатков криогенного топлива (см. рис.6) .

Разработан метод реализации имитационных процессов при определении характеристик систем наддува. На основе проведенных исследований внутри-баковых процессов сформулированы рекомендации по выбору масштаба модельного бака и режимов проведения испытаний. При определении размеров модельного бака в основу геометрического подобия положено и обосновано равенство для ракеты и модели отношений мощности теплового потока в криогенное топливо к объему бака N / УЕ. Для имитации эксплуатационных условий тепло-массообмена при выработке топлива из бака и наличия колебаний поверхности жидкости определение расхода газа наддува тг, частоты и амплитуды качаний модельного бака Гб и Аб, а также внешней тепловой нагрузки с^>„

б'ргМт = Ргж-(р'П1 -р'г),

сПУск = тг • [сг- (Тг - Тж) - (г, + сж-Тж) • рис„ ]/ (шж • сж ) + + Чж /сж - [(гж + сж-Тж) ■ Уж /(тж • сж )]• ¿р'г /ск, Рисп =(1 -п"г) • 1-1*/ п"г ■ цг.

(5)

(6) (7)

Влияние колебаний свободной поверхности жидкости на прогрев топлива и потребный расход газа наддува

"Г* -Тж„ / " Тжа

Рис.6

предложено осуществлять на основе равенств для ракеты и модели: давлении в баках - Рб; относительных скоростей газа на выходе из газоввода - К«; относительных долей теряемой и остающейся в газовом объеме энергии - <рж, ф„, ф,: безразмерных критериев Пекле модифицированного - Рем; Фруда - Рг и Гомо-хронности - Но. Зависимости для выбора режимов испытаний, получаемые из этих равенств, уточняют научные положения о моделировании внутрибаковых процессов, известные из работ Миронова В.М., и позволяют обеспечить эффективное проведение испытаний для определения характеристик систем наддува.

Предложена и реализована на практике функциональная модель испытаний для определения характеристик систем наддува с отработкой внутрибаковых процессов в баке экспериментальной установки (см. рис.7). Эта модель определяет последовательность применения разработанных методов для достижения поставленных целей и отражает содержание методики. При разработке методов использованы новые технические решения, защищенные 16 авторскими свидетельствами на изобретения. Методика определения характеристик систем наддува позволила впервые оценить эффективность и усовершенствовать внутрибаковые процессы в топливных баках ДУ с переохлажденном жидком водородом. Кроме того, результаты исследований, полученные при ее разработке, нашли применение при создании руководства для испытателей и конструкторов по наземной отработке ЖРДУ и методов испытаний двигателей с имитацией газонасыщения криогенного топлива в расходном баке стенда.

Глава третья. Разработана методика определения характеристик систем топливоподачи при отработке двигателей с имитацией эксплуатационных условий газосодержания или паросодержания в компонентах топлива, включающая методы: расчетного определения термодинамических параметров состояния га-зосодержащего и паросодержащего криогенного топлива; имитации параметров двухфазного состояния топлива, прогнозируемого для условий эксплуатации ДУ; экспериментального определения завершенности фазовых переходов баке и магистрали питания; определения характеристик насосов на двухфазном топливе.

Методы расчетного определения параметров состояния насыщенного топлива в расходной магистрали двигателя основаны на использовании имитационных физико-математических моделей термодинамически равновесного процесса при газовыделении и парообразовании в системе питания. В результате преобразования уравнений сохранения энергии, массы и количества движения получены однородные дифференциальные уравнения, описывающие изменения параметров состояния газосодержащего топлива в баке, и зависимости в конечных разностях, описывающие изменения параметров состояния газосодержащего топлива в потоке:

с!Рв/ск = РБ • ш'в/[рж- (УБ - Ужо)-А + ш'в'т], (8)

с1ТБ /с!т = Яб/сж - {Р • шV Б / [рж- (V - V,) • А + т'.- т]}, (9)

где А = 1 / [ 1 - (Рж • Я -Т) / (К • цж)]; Б = (цг • п\. Р»с„ • гк) / (ц* -К- сж).

Функциональная модель определения характеристик систем наддува при отработке внутрибаковых процессов.

5„ = {(0,0848 • рж» ■ Тжв) / (Цж • К»)]- (е • К„/К„ - 1), (10)

Т» = Т„ • см, /сжз + ■ 1»вУс„ - [(гжв'Р„ п"г»)/(с«1'К11)]- (е • Кв/Кн - 1), (11)

где 8 - относительное объемное газосодержание потока топлива, е - степень перенасыщения потока газом, R - газовая постоянная, 1 - длина участка магистрали, q - внешний теплоприток к топливу, гп' - массовый расход жидкой фазы, К - коэффициент, характеризующий растворимость газа в жидкости. Нижние индексы относятся соответственно к баку (б), месту, где топливо достигает насыщенного состояния (н), входу в насосы двигателя (в). Аналогичный подход был применен при решении задачи определения параметров состояния криогенного топлива, прогретого до насыщения.

С использованием полученных зависимостей для газонасышенного или прогретого до насыщенного состояния топлива разработаны алгоритмы расчета для численного определения изменений параметров состояния потока на входе в насосы двигателя. В отличие от известных методов они учитывают изменения состава фаз в баке и магистрали питания при изменениях температуры топлива, а также при выработке топлива из бака с использованием внутренней энергии без наддува бака или при его наддуве одноименным с топливом-газом. Новизна метода расчета объемного газосодержания в потоке была подтверждена регистрацией в Фонде алгоритмов и программ, а его применение на этапах проектирования и стендовой отработки позволило обосновать условия эксплуатации кислородно-водородных двигателей в составе ДУ. Применение этого метода по сравнению с ранее разработанными изотермическим и изоэнтропным методами, известными из работ Петрова В.И. и др., позволяет уменьшить ошибки в определении объемного газосодержанкя потока водорода на входе в объект испытаний. При применении изотермической модели ошибки расчета могут составлять ~ 200 %, а при изоэнтропной модели - 50 % (см. рис.8).

Для имитации эксплуатационных условий газосодержания и паросодер-жания в стендовой системе питания на основе правила фаз Гиббса сформулировано необходимое условие параметрической идентификации потока на входе в объект испытаний. Необходимым условием идентификации параметров двухфазного равновесного состояния топлива при его установившемся движении можно считать соблюдение равенств объемного содержания легкой фазы 5р= 8СТ, температуры T*p= Тжсг и давления Рр= Рст в потоке. Параметры 8Р, Тжр и Рр, прогнозируемые для режимов натурной эксплуатации, рекомендуется рассчитывать с применением указанных выше методов, а Тжст иРств стендовой системе топливоподачи могут быть получены с применением имитационных процессов.

Разработаны способы изменения термодинамического состояния топлива при реализации имитационных процессов в стендовой системе питания регулированием плотности растворенного газа и температуры при насыщении жидкости в расходном баке стенда (с последующим перенасыщением в магистрали питания) или регулированием режимов смешения газа н жидкости в потоке. Для получения эксплуатационных значений объемного газо- или паросодержа-

Расчетное определение параметров двухфазного состояния топлива при газовыделении в потоке

0 5 10 15 20 25 30 35 40 4

1 - Водород, Т«„=18 - 22 К

2 - Кислород, Тжя= 80 - 90 К

2.5

\

ч

ч

0.13 0.15 0,17 0.19 0,22 0,24

Рпн

Определение относительного объемного газосодержания потока водорода с применением различных методов расчета:

1 - изотермический,

2 - изоэнтропный,

3 - изоэнтальпийньш (метод автора).

Р„=0,34МПа, Т„~23К, q=0.

Р., МПа

В

ния 8» .температуры Т^ и давления Р„ на входе в объект испытаний предложены зависимости, позволяющие рассчитывать:

- концентрацию растворенного газа или удельное теплосодержание топлива в стендовом расходном баке

р'гст= (Рп,/Кв + 8. -Р гв" П* / 0,0848-Тжв РжвХРж- Рг /ц») , (12)

или i бст= Гжв-Рпв-5„/R • Т • pua + iB-qM • F/m*; (13)

- относительные расходы неконденсируемого газа или одноименного с топливом (т.е. конденсируемого) газа, подаваемого в поток топлива при смешении

ifWm* = № /(0,0848 -Тжв 'Р*в ) + Рге • Мг/(К, • ц»),

Тгвд - Тж = (¡жвд- - »жв - Чм ■ 1см + Г)«1-Рисп-т''п>/тжУ(Сг тГВд/Ажв ) (14)

или тгед/тж = [(i*B - ¡жбд) + 5В- Р пв • Гжв / - q«^ /шж V 1(>1Ш - 1гтд) + гж]. (15)

Применение первого из указанных способов связано с соблюдением соотношений (16) и (17), предложенных для имитации тепловой и гидродинамической обстановки на участке фазовых переходов, которые дополняют известные из работ Велика Н.П., Венгерского Э.В и др. соотношения гидродинамического подобия магистралей питания при стендовой отработке двигателей:

■/,'««) (16)

(17)

В зависимостях (12) ... (15) и соотношениях (16), (17) нижние индексы относятся к баку (б), входу в двигатель (в), месту вдува газа в поток жидкости (вд) и стенду (сг), соответственно. Применение второго способа (смешения газа и жидкости) для регулирования газосодержания или паросодержания в потоке связано с определением в результате экспериментальных исследований области неравновесного фазового перехода.

Проведены исследования влияния условий газовыделения и парообразования в неподвижном и движущемся топливе и способов смешения газа с топливом в потоке на термодинамические процессы в системе топливоподачи. Изучение процессов при образовании двухфазного потока в системах топливоподачи было связано с применением специально созданных экспериментальных установок (см. рис.9) и способов получения достоверной информации о завершенности фазовых переходов.

Газовыделение и парообразование в системе топливоподачи реапизовы-вапось при уменьшении давления ниже величины, соответствующей состоянию насыщения. Оценка завершенности фазовых переходов с достаточной на практике точностью осуществлялась путем сопоставления расчетных и эксперимен-

Экспериментальные установки для исследования процессов образования двухфазного состояния топлива в баке и расходной магистрали

Расходный бак

Подача гача в жидкость

^—| Эжскгнровакнс газового объема

Дренаж

Ц^-ЁЕН ь-й-й-сс^-*-

Отбор проб на анализ

.заправка

Гидравлическое сопротивление

Насос

Измерение расхода жидкости

Регулирование расхода топлива

Подача топлива

таггъных данных с применением усовершенствованных способов измерений температуры, давления и сплошности топлива, концентрации растворенного газа. Сопоставлялись расчетные и экспериментальные значения: мольной концентрации растворенного газа в зависимости от скорости уменьшения давления в баке и времени слива (рис.ЮА); объемного газопаросодержания потока в зависимости от степени перенасыщения топлива и времени пребывания на участке перенасыщения (рис.ЮБ); температуры и относительной массы испарившегося топлива в зависимости от начального значения температуры топлива и времени его слива из бака (рис. 10В).

Подтверждена возможность применения равновесного термодинамического анализа процессов газовыделения и парообразования в стендовых системах питания при режимах подачи криогенных компонентов топлива, характерных для работы современных ДУ (при продолжительности пребывания потока на участке перенасыщения более 0,08 с и скорости уменьшения давления в баке от 5-1б2 до 5-104 МПа/с). Впервые получены данные по кинетике десорбции гелия в жидком водороде и показано, что в процессе работы ДУ при наддуве бака одноименным с криогенным топливом газом парциальное давление гелия, растворенного в жидком водороде, уменьшается. Подтверждена возможность использования внутренней энергии газо- или парожидкостной системы в баке для его самонаддува при подаче топлива в насосы двигателя.

Смешение газа и жидкости реализовывалось в результате подачи конденсируемого и неконденсируем ого газа в поток топлива. Оценка завершенности фазовых переходов осуществлялась путем сопоставления расчетных и экспериментальных данных с применением усовершенствованных способов определения сплошности топлива и визуальных наблюдений. Определены режимы подачи неконденсируемого газа (гелия) в поток криогенной жидкости для образования равновесного двухфазного состояния топлива. Результаты проведенных экспериментов показали, что при охлаждении гелия перед смешением до Тг„д — Тж < 30К и времени пребывания в зоне смешения ~ 0,2 с образуется двухфазный поток, значение параметров состояния которого соответствует равновесным условиям. Было установлено, что смешение топлива и газа в магистрали питания, связанное с регулированием газосодержания потока фп = Зя /(1 +5„) изменением шгвд/тж, на переходных режимах работы не обеспечивает идентификации параметров состояния топлива. Вместо уменьшения парциального давления газа Рг, как это имеет место при газовыделении в реальном потоке, при увеличении объемного газосодержания потока "Рг возрастает. Рис. 11А иллюстрирует результаты экспериментов по смешению гелия с потоком жидкого водорода при различных величинах относительной массовой скорости газа и жидкости.

Определены режимы подачи конденсируемого газа в поток криогенной жидкости для образования равновесного двухфазного состояния топлива. В проведенных экспериментах с относительной массовой скоростью от 0,26 до 3 и безразмерным недогревом жидкости до температуры насыщения, соответствующим значениям от 9 до 27, наблюдался преимущественно факельный режим истечения газа в жидкость.

Газовыделение и парообразование в неподвижном и движущемся топливе

п'ип1

025 02 0,15 0,1 ода

О

\|

ч Расчет

а) 1

ДР/Дт, Ю'-МПа

О 100 200 300 400 500 600 7Э0 800 9Я

1,с

А. Подтверждение равновесного газовыделения при уменьшении давления

в баке.

ф/ф и -

♦ ♦

* ♦ •

"1' ♦ / » ♦ • • 1 ♦ ♦ '

1 ♦ «

0,6 0,5 0,4 0,3 02 0,1 0

р асчет у

ч У

ъ 1

0,05 0,1 о,15 од од5 оз 0,35 ад

Т,с

0 2 4 6

1 -Т«=18К; 2 -Т«=22К

ю 12

5

Б. Подтверждение равновесного газовыделения при уменьшении давления в

потоке

ДШЖо 0,14

т/т„

0.10

0.06

0.02 О

Расчет У

/

Метаста Зильное

состс яние

£ У

0.0 5 0, 0 0 15 0, 20 0,2

0,80

0,75

0,70

--1

N 1 \ Рс счет--

2 1 \

0 0,1 0,2 0.3 0.4 0.5 0/.

т/тч

Д1*/Г» 1 - т„ = 0,8 кг/с; 2 - 3,5 кг/с В. Подтверждение равновесного кипения при уменьшении давления в баке

Рис.10

Анализ экспериментальных данных показал, что большие скорости йодами газа приводят к дискретному характеру его истечения в жидкость и появлению пульсирующих пузырьков газа. Обобщение результатов экспериментов проводилось на основе представлении о преобладании' дробления и конденсации паровой фазы в турбулентном потоке жидкости.

Обобщены результаты исследований конденсации газообразных азота и водорода в спутных потоках жидких азота и водорода (см. рис.! 1Е). Получена зависимость для определения безразмерной длины области неравновесной конденсации газа в спутном потоке криогенного топлива:

1е/с1г= [2,4 + Ьрм- (0,ЗЗ Ьрм- 1,5)] • Ке"'3-Рг0,5 -1а"1, (18)

где Ьрм - модифицированный критерий Лапласа; 1а - критерий Якоба; Рг - критерий Прандтля; 11е - критерий Рейнольдса., 1С - длина участка конденсации, с1г - диаметр отверстия для подачи газа. Эти критерии, сформированные в результате анализа размерностей, характеризуют развитие межфазной поверхности при дроблении пузырей, межфазное взаимодействие и длину не сконденсировавшейся струи газа. Зависимость (18) позволяет производить расчеты при значениях Ьр„ = 0,5 ... 3,5; 1а = 0,2 ... 91; Яе = 5-Ю5 ... 910л. Кроме того, установлено, что на расстоянии более 1С от места вдува газа реализуется равновесный двухфазный поток.

Разработаны методы определения характеристик насосов двигателей на газосодержащих и паросодержащих компонентах топлива. Основное внимание уделено применению рациональных способов изменения и диагностирования термодинамических параметров состояния топлива в элементах стендовой системы питания. При этом использовано 8 технических решений, защищенных авторскими свидетельствами на изобретения. Методы были применены при отработке современных кислородно-водородных двигателей. Ниже приведены результаты испытаний некоторых образцов бустерных насосов (шпекового, шпе-коцентробежного, диагонального), позволяющие раскрыть технические возможности этих методов.

Определена область бессрывной работы насоса на паросодержашем водороде и критическое значение паросодержания, при котором происходит недопустимое уменьшение напора насоса (см. рис.12). Результаты испытаний показали, что бустерный насос работает на двухфазном водороде без уменьшения напора до значений б, = 0,25. Допустимое падение приведенного напора от номинального значения соответствует 6В = 0,32. Для определения кавиташюнных характеристик насоса использован метод испытаний с циркуляцией жидкости по замкнутому контуру и изменением паросодержания путем смешения конденсируемого газа с потоком. Метод позволяет изменять величину объемного паросодержания при различных величинах давления на входе в объект испытаний, а также повысить информативность и экономичность испытании за счет реализации различных режимов при одной заправке топливом стендового расходного бака.

Определены области бессрывной работы насоса на газосодсржашсм п па-росодержащем водороде. Рис. 13 демонстрирует существенное отличие в нчме-

Смешение неконденсируемого и конденсируемого газа с криогенным топливом в потоке

фУ'фр 1,9 1.6 и 1

а7

Смешение

Рг, 10'1 МПа

м—Г

Ц9

о.а а7 ав

«5

а-« аз аз «1

Газовыделение

71

V-

Смешение

0 1 2 3 4 5 6 -7 шт.

О <№5 0,1 415 а2 0,25 0.3 0.35 Ф»

А. Определение режимов смешения гелия с водородом

1с/с1г= [2,4 + Ьрм- (0,ЗЗЬрм- -1,5)] ■ Ке°'3-Рг0,5 1а1

(1с/аг)Ке-°-,Рг-°-31а 2.0

1.6

1.2

0.8 0.4

0.5 1.0

/

•

N 1 \ /

ч < 30% /

•ч к X / , ^ >

> 4 \ ^^ л _____ У*

а < А

ч « * * ----- * * 1

* >

-30%

2.0 2.5

!.0 3,5 Ьр„

Ьрм = рж ■ уж - (\УГ -№ж)/ сж; 1а = сж ■ (Тзж - Тж) • рж / рг • гж; Рг = рж • • сж / 11е = \уж • / уж.

Б. Определение длины участка конденсации газа в спутном потоке

топлива

нениях характеристик бустерного насоса при подаче на вход его однокомпо-нентного (жидкий Н2 + пар Н2) и двухкомнонентного (раствор Не в жидком + газопаровая фаза Не +Нг) потоков. Отличие состоит в том, что пар чистой жидкости успевает сконденсироваться в межлопаточных каналах рабочего колеса насоса, а гелий не успевает раствориться и газопаровая фаза увеличивает гидравлическое сопротивление при движении потока. Полученные данные показывают, что при объемном содержании легкой фазы в потоке фц = 0,2 разница между значениями ДР= (ДР/п2)Дф / (ДР/п1) приведенного относительного напора насоса может составлять 35%. В случае замены двухкомпонентного потока од-нокомпонентным при допустимом 10% падении напора насоса ошибка в определении критического значения объемного газосодержания потока может достигать 250 %.

Для определения кавитационных характеристик насоса использован метод испытаний с предпусковой подготовкой насыщенного топлива в расходном баке и регулированием степени перенасыщения потока. Этот метод позволяет оценить влияние состава двухфазного потока на напор насоса, а также подтвердить работоспособность системы питания двигателя на установившихся и переходных режимах функционирования ДУ. При использовании его впервые получены данные по влиянию плотности легкой фазы на напор водородного насоса и подтверждена невозможность замены двухкомпонентного двухфазного потока топлива однокомпонентным для оценки работоспособности двигателя. Сделан также вывод о нецелесообразности использования гелия при организации термодинамических процессов в водородном баке ДУ разгонного блока.

Определение области бессрывной работы кислородного насоса на газосо-держащем топливе производилось с применением рассмотренных выше методов. Результаты испытаний продемонстрировали адекватное изменение характеристик бустерного насоса на установившихся режимах работы. Подтверждено, что метод испытаний со смешением неконденсируем ого газа и жидкости при регулировании расхода газа, подаваемого в поток, позволяет экономично провести испытания, но не обеспечивает одинакового с газовыделением парциального давления газа на переходных режимах функционирования ДУ.

Методика определения характеристик систем топливоподачи на компонентах топлива, содержащих газовую или паровую фазу в потоке, предусматривает последовательное применение методов: расчетного определения параметров КЖРТ на входе в двигатель, идентификации параметров натурных процессов газовыделения и парообразования, определения режимов насыщения КЖРТ и диагностики их состояния, экспериментального подтверждения нормального функционирования двигателей. Это нашло отражение в предложенной функциональной модели проведения испытаний, в методах отработки двигателей с имитацией газонасыщения жидкого водорода и кислорода гелием и кавитационных испытаний бустерных насосов на водороде. Указанные методы применены на практике для определения области безотказного функционирования систем питания кислородно-водородных двигателей РД56, РД0120, КВД1 на газосодержащих и паросодержащих компонентах топлива.

Определение кавитационных характеристик насоса на паросодержащем водороде

А

С}/п, 10~'(л/с)/(об/мин) НУп2, Ю^'м/Соб/мин)2

7

6

5 4

3

0.

5,

-1

г* / /

<3/п

н/ I2

гг- \

/ ж •

0,7

0,6

0,5 0,4

0.3 0.2

6 0.5 0.4 0.3 0,2 0.1 0 2.5

Д11Л)\ 1(Г7м/(об/мин)2

Смешение конденсируемого газа с топливом для имитации паросодержания в потоке

В

Глава четвертая. Разработана стратегия определения характеристик двигательных установок с имитацией эксплуатационных условий совместит функционирования систем питания при комплексной отработке, содержащая совокупность методов управления операциями безопасного проведения испытаний и оценки их эффективности.

Основной целью комплексной отработки при совместном функционировании систем питания является определение количественных и качественных характеристик ДУ, подтверждение ее готовности к летно-копструкторским испытаниям (ЛКИ). Комплексная отработка включает этапы холодных и огневых стендовых испытаний (ХСИ и ОСИ). На этапе ХСИ термодинамические процессы и термомеханические нагрузки реализуют в результате имитации натурных режимов охлаждения и заправки топливных баков, предпускового охлаждения системы топливоподачи двигателей, выработки компонентов топлива из баков с регулированием их расхода при функционировании систем наддува и топливоподачи. На этапе ОСИ дополнительно к перечисленным факторам имитируют циклограмму функционирования элементов систем питания па переходных и установившихся режимах работы двигателя. При ХСИ и ОСП осуществляют автоматическое управление процессами в системах питания в соответствии со штатными алгоритмами и командами. Подтверждение безотказного функционирования ДУ зависит от эффективности управления операциями безопасного проведения испытаний.

Проведены исследования и систематизация методов уменьшения риска испытаний, предупреждения, распознавания н парирования аварийной ещуа-ции, уменьшения ее последствий (см. рис.14). Определены особенности применения указанных методов в части управления операциями безопасного проведения испытаний ДУ и предложены способы оценки их эффективности. Оценка риска испытаний связана с определением потенциального ущерба при аварии и вероятности ее возникновения. Уменьшение степени риска испытаний может быть обеспечено за счет повышения вероятности безотказной работы ДУ, ограничения массы компонентов топлива, заправляемых в топливные баки, полного раскрытия рабочего объема стенда. Предупреждение аварийной ситуации содержит операции: поэтапного проведения испытаний от менее к более сложным и опасным, пассивной и активной зашиты систем топливоподачи ДУ и стенда от разгерметизации, контроля качества КЖРТ, предотвращения образования смеси пожаро-взрывоонасной концентрации и ее неорганизованного воспламенения, контроля технического состояния объекта испытаний и стенда. Распознавание и парирование нештатных и аварийных ситуаций включает решение задач определения опасных операций и контролируемых параметров для их распознавания, назначения границ допустимых изменений контрольных параметров, разработку и реализацию алгоритмов автоматических и оперативных действий по переводу сложного технического комплекса ДУ ракетного блока п стенда в безопасное состояние. Уменьшение последствий аварии связано с применением организационно-технических способов предотвращения ее развития на испытательном комплексе и в жилом массиве.

Влияние состава двухфазного потока водорода на напор насоса

нт\ А

¡«/{об/м.шлю* Значение ф„: 1 - 0,34; 2 - 0,24; 3 - 0,14

Б

Изложено существо ряда технических решений, разработанных при участии автора настоящей работы и являющихся неотъемлемой частью указанных методов. Новизна 3 технических решений подтверждена авторскими свидетельствами на изобретения. Следует отметить ряд разработок по вопросам, связанным с созданием программ поэтапного проведения холодных и огневых испытаний, оценкой риска испытаний, предпусковой очисткой топливных баков от механических частиц, определением эффективности функционирования систем пожаро-взрывопредупреждения, применением способов термомеханических нагружений элементов ДУ для определения области допустимых изменений контролируемых параметров и применением алгоритмов парирования нештатных ситуаций.

На основе проведенных исследований и обобщения опыта предложены функциональная модель испытаний (рис.15) и критерий оценки эффективности применяемой стратегии (рис. 16). Функциональная модель предусматривает управление операциями безопасного проведения испытаний для достижения целевых установок в результате предупреждения, распознавания и парирования логических и физических нештатных ситуаций (ЛНШС и ФНШС). ФНШС включают НШС, которые могут привести к невыполнению программы испытаний или аварийным ситуациям (АС), связанным с угрозой разгерметизации и разрушения элементов систем питания с последующим аварийным выбросом компонентов топлива. Распознавание ФНШС производится с применением различных методов диагностирования объекта испытаний и стенда, а парирование заключается в обеспечении их работоспособного состояния. При невозможности парирования АС производят аварийное прекращение испытаний.

Критерий эффективности применяемой стратегии К* представлен в виде многомерного показателя в векторном пространстве, зависящего от показателей эффективности применяемых методов. Для иллюстрации на рис.16 показаны примеры определения показателей эффективности К], К», К$ применяемых методов: А1 - уменьшения риска испытаний, Бр поэтапного проведения испытаний и Бз - обеспечения требуемого качества компонентов топлива. Величина К| зависит от отношения допустимой массы топлива (из условия минимальных потенциальных разрушений при коэффициенте участия массы выброса КЖРТ во взрыве Z) к массе топлива, необходимой для выполнения программы испытаний. Величина К4 зависит от отношения потоков информации о работоспособности объекта испытаний за регламентируемые промежутки времени к необходимой для формирования заключения о выполнении этапа испытаний. Величина К5 зависит от отношения концентраций предельно допустимого и реального загрязнения компонентов топлива (например, механическими частицами). Критерий эффективности К* позволяет оценивать альтернативные варианты стратегии безопасного проведения испытаний и выбрать наилучший из них для качественного проведения комплексной отработки ДУ конкретных ракетных блоков при ограниченном расстоянии стенда до гражданских и промышленных сооружений, а также исключить принятие решений по безопасности испытаний на основе субъективной логики.

Методы безопасного проведения испытаний ДУ

А ь В Г

Оценка и уменьшение риска испытаний Ч- Предупреждение возникновения аварийной ситуации Распознавание и парирование аварийной ситуации ■4- Уменьшение последствий аварии

А1 Б! В1 П

— Определение потенциального ущерба при аварии Поэтапное проведение испытаний от менее к более сложным и опасным — Определение НШС или АС и контролируемых параметров — Обеспечение безопасного расстояния от стенда до жилого массива

А2 Б2 В2 Г2

— Определение вероятности аварии Защита систем ДУ и стенда от разгерметизации элементов конструкции — Определение области допустимых изменений контролируемых параметров — Регламентирование запасов пожаро - 1 взрывоопасных компонентов в пром. зоне

Б6 БЭ ВЗ ГЗ

Квалифицированная эксплуатация систем ДУ и стенда Контроль изменений эксплуатационных характеристик КЖРТ — Обнаружение и парирование НШС или АС — Уменьшение концентрации облака взрывоопасной смеси

Б5 Б4 Г5 Г4

Предупреждение Предуп режден и е образования смеси пожаро-взрывоопасной концентрации Регламентирование действий населения в жилой зоне Регламентиро-

неорганизованного воспламенения смеси компонентов вание действий персонала при аварии

Основные результаты и выводы

1. Решена научно-техническая проблема определения характеристик систем питания с имитацией эксплуатационных условий подачи криогенных компонентов топлива, что позволяет повысить эффективность стендовой отработки ракетных двигательных установок.

2. Разработана и реализована методология стендовых испытаний, включающая: современную концепцию отработки систем питания; расчетные и экспериментальные методы определения термодинамических параметров состояния криогенного топлива, ожидаемых в баках и расходных магистралях при режимах натурной эксплуатации; методы управления имитационными процессами и операциями безопасного проведения стендовых испытаний при определении характеристик систем питания. Разработка методологии осуществлена в результате обобщения опыта и проведения исследований влияния на термодинамические процессы в системах питания, а также безаварийное проведение испытаний следующих факторов:

- условий подачи газа наддува в топливные баки, колебаний свободной поверхности криогенной жидкости в них и установки поперечных демпфирующих перегородок;

- механизмов газовыделения и парообразования в неподвижных и движущихся компонентах топлива, а также смешения их с газом в потоке;

- операций проведения испытаний при совместном функционировании систем питания в составе двигательных установок.

Получены новые сведения о механизмах процессов тепло-массообмена в системах питания и обобщены данные по их интенсивности. Сформулированы необходимые условия имитации эксплуатационных условий тепломассообмена в топливных баках и расходных магистралях при стендовых испытаниях. Систематизированы методы управления операциями безаварийного проведения испытаний в условиях ограниченного расстояния от стенда до промышленных и гражданских сооружений.

3. Разработана методика определения характеристик систем наддува при отработке внутрибаковых процессов с имитацией эксплуатационных условий интенсивности тепло-массообмена. Методика позволяет уменьшить ошибки определения потребного расхода газа наддува, прогрева топлива и концентрации растворенного в нем газа, оценивать эффективность систем наддува и совершенствовать внутрибаковые процессы при испытаниях стендовых экспериментальных установок с модельным баком.

4. Разработана методика определения характеристик систем топливопо-дачи при отработке двигателей с имитацией эксплуатационных условий газосодержания и паросодержания в криогенных компонентах топлива. Методика позволяет уменьшить ошибки определения объемного газопаросодержания потока в расходных магистралях двигателя, определять характеристики насосов и область безотказного функционирования двигателей при регулировании состава двухфазного потока топлива на входе в объект испытаний.

Функциональная модель испытаний ДУ при комплексной отработке

Готовность агрегатов и систем к работам в составе ДУ

I

Применение методов безопасного проведения испытании

1 •

Изготовление блока ДУ, установка на стенд, КТО . систем блока и стенда

Определение количественны* характеристик при функционировании систем в составе ДУ

Т

Имитация эксплуатационных условий

Термомехаиические нагрузки

Тешто-массообменные н гидравлические процессы

Оценка результатов испытаний и КТО ДУ

т

Циклограмма я режимы совместной работы систем

Подтверждение качественных характеристик и безопасного функционировании*

ДУ

т

Рис.15

Готовность ДУ к ЛКИ

5. Разработана стратегия определения характеристик систем питания с имитацией эксплуатационных условий их совместного функционирования в составе двигательной установки, которая позволяет уменьшить вероятность разгерметизации элементов систем питания и аварийного исхода испытаний при комплексной отработке, повысить эффективность управления операциями безопасного проведения испытаний вместо принятия решений на основе субъективной логики.

6. Результаты исследований и разработок, изложенные в диссертации, нашли применение в организациях НИИХМ, РКК «Энергия», КБ «Салют», КБХА, КБХМ в части: разработки методик испытаний и подтверждения безотказного функционирования систем питания двигателей РД56, РД0120, КВД1; разработки методик проведения и анализа результатов испытаний, совершенствования процессов в системах питания при отработке двигательных установок ракетных блоков 12КРБ и РН "Энергия".

Практическое применение результатов диссертационной работы позволило повысить эффективность стендовой отработки и способствовало техническому прогрессу в создании кислородно-водородных двигательных установок. Выполненные теоретические и экспериментальные исследования могут быть применены в дальнейшем при создании перспективных ракетных и аэрокосмических систем, энергосиловых установок для авиационного, морского и наземного транспорта.

Приоритет автора в полученных результатах подтверждают следующие работы:

1. Бершадский В.А., Петров В.И. Исследование десорбции неконденсирующихся газов из пересыщенных растворов криогенных жидкостей при их течении в трубопроводах с местным сопротивлением // Кавитационные колебания и динамика двухфазных систем: Научн.-техн. сб. / ИТМ АН УССР, 1985. С.57-63.

2. Бершадский В.А., Петров В.И., Сидоренко А.П. Результаты исследования параметров потока в элементах систем подачи криогенной жидкости, насыщенной неконденсирующимся газом // Лопаточные машины и струйные аппараты: Научн.-техн. сб. ЦИАМ, 1989. Вып.Ю. С.115-126.

3. Бершадский В.А. Моделирование газосодержания в криогенном топливе при отработке двигателей летательных аппаратов // Двигательные установки аэрокосмических систем: Труды 1-ой Международной конф. по аэрокосмическим системам / РИА, 1993. Т.4. С.272-282.

4. Бершадский В.А., Денисов К.П. Тепло-массообмен в ограниченном объеме с криогенной средой при низкочастотных колебаниях поверхности раздела фаз: Труды 1-ой Российской нац. конф. по теплообмену / МЭИ, 1994. Т.2. С.37-42.

5. Бершадский В.А. Моделирование тепло-массообмена при отработке процесса вытеснения жидкого водорода из топливного бака // Проблемы применения криогенных топлив в авиации: Материалы научн.-техн. конференции / ВВИА им. Жуковского Н.Е., 1994. С.109-115.

6. Бершадский В.А. Обобщение экспериментальных данных по конвективному теплообмену в баке с криогенным топливом при вынужденных ко-

Эффективность стратегии испытаний при комплексной отработке ДУ

Кх (Ki • at +.....+ K|i • ац) —> шах К^; - критерий эффективности;

Ki ... К] 1 - показатели эффективности методов; ai ... ац - весовые коэффициенты. Определение показателей эффективности методов

Метод А1. К1=1-Мдз/М3

М3,кг

0 2000 4000 6000

Метод БI. К4 = И„/И

Относительное количество испытаний 0,45

8000

10000 12000 14000 16000 18000 20000 Метод БЗ. К5 = 1 - £ 3i/3„p

с/св 0.8

0.6

0,4

0.2

0,0

t 1

/

1 / • •

лч ? \ •

1 / •

' 1 А

{ У

h

* /

7

2 3

Виды испытаний

1 - ХСИ без заправки баков, 2 - ХСИ с заправками н отработкой системы наддува, 3 — ХСИ с заправками, отработкой систем наддува и топлнвоподачн. 4 - ОСИ при совместном функционировании систем тгтаннл.

с/сб = 1 - ехр (к- т- V„ Л/Б) 1- к=2,4; 2-0,6; 3-0,14. Рис.16

10 12 14

t-V,/Vb

лебаниях поверхности жидкости, имитирующих условия работы ДУ // Ракетные двигатели и энергетические установки: Научн.-техн. сб. РКТ / ЦНТИ «Поиск», 1993. Вып.1, cep.IV. С.30-20.

7. Бершадский В.А., Петров В.И., Сидоренко А.П. Газонасышенне рабочего тела в емкости системы питания энергоустановки при вынужденном движении газа, вдуваемого в жидкость // Лопаточные машины и струйные аппараты: Научн.-техн. сб. ЦИАМ, 1989. Вып. 10. С. 127-136.

8. Бершадский В.А., Пуртов H.A. Определение состава фаз системы жидкий водород - газообразный гелий при низких давлениях П Наземные испытания двигателей и двигательных установок: Научн.-техн. сб. РКТ / ЦНТИ «Поиск», 1981. Вып.1, сер. VII. С.28-37.

9. Бершадский В.А. Оценка аварийного выброса водорода при разгерметизации топливной системы // Применение криогенных топлив в перспективных летательных аппаратах: Материалы науч.-техн. конф. / ВВИА им. Жуковского Н.Е., 1996. С.33-35.

10. Бершадский В.А. Термодинамический метод определения концентрации гелия в криогенном топливе при стендовых испытаниях ЖРД // Ракетные двигатели и энергетические установки: Научн.-техн. сб. РКТ / ЦНТИ «Поиск», 1989. Вып.9, cep.IV. С.128-141.

11. Бершадский В.А. Влияние перегородок в баке ДУ на прогрев топлива в условиях свободного движения жидкости // Ракетные двигатели и энергетические установки: Научн.-техн. сб. РКТ / НИИХМ, 1999. Вып.2, cep.IV. С.34-47.

12. Бершадский В.А., Дыменко С.К. Экспериментальный стенд для испытаний агрегатов ЖРД на насыщенном жидком водороде // Наземные испытания двигателей и двигательных установок: Научн.-техн. сб. РКТ / ЦНТИ «Поиск», 1980. Вып.З, сер. VII. C.3-1S.

13. Бершадский В.А. Определение затрат криогенных компонентов на предпусковую промывку топливных баков ДУ // Ракетные двигатели и энергетические установки: Научн.-техн. сб. РКТ/НИИХМ, 1999. Вып.2, cep.IV. С.25-33.

14. Длина зоны конденсации в трубах при подаче спутной струи газа в поток азота и водорода / Бершадский В.А., Дрейцер Г.А., Фирсов В.П., Антю-хов И.В. II Труды 4 Минского международного форума по тепло-массообмену, Минск: АНК ИТМО им. Лыкова A.B., 2000. Т.5, С.352-362.

15. Проблемы безопасного проведения стендовых испытаний двигательных установок на жидком водороде / Бершадский В.А., Дыменко С.К., Га-леев А.Г., Богданов Б.Х. // Ракетные двигатели и энергетические установки: Научн.-техн. сб. РКТ / ЦНТИ "Поиск", 1992. Вып.1, сер. IV. С.147-157.

16. Определение характеристик системы наддува бака ДУ с жидким водородом при имитации эксплуатационных режимов работы с учетом колебаний / Бершадский В.А., Богданов Б.Х., Галеев А,Г., Зяблицев Г.Н. // Двигательные установки аэрокосмических систем: Труды 1-ой Междунар. конф. по аэрокосмическим системам / РИА, 1993. Т.4. С.282-291.

17. Бершадский В.А., Бахтинов H.A. Исследование интенсивности газонасыщения жидкого топлива и разработка эффективных массообменных устройств // Ракетные двигатели и энергетические установки: Научн.-техн. сб. РКТ / ЦНТИ «Поиск», 1992. Вып.1, cep.IV. С.70-80. f

18. Бершадский В.А., Богданов Б.Х., Панков В.В. Определение области неравновесной конденсации в случае истечения газа в спутный поток криогенной жидкости при испытаниях двигателей // Ракетные двигатели и энергетические установки: Научн.-техн. сб. РКТ / НИИХМ, 1999. Вып.1, cep.IV. С.15-24.

19. A.c. 1432267 Способ стендовых испытаний лопастного насоса / Бершадский В.А., Лысов E.H., Петров В.И., Сидоренко А.П., №4173800, заявл.

29.07.87.

20. А.с.226553 Способ кавитационных испытаний лопастного насоса / Бершадский В.А., Гурфинкель В.Я., Кравишвили Д.И., №3100583, заявл. 10.11.84.

21. A.c. 249643 Способ наддува бака двигательной установки с жидким водородом / Бершадский В.А., Белозуб В.Г., Протопопов В.М., Федоров В.И., № 3093801, заявл. 16.07.84.

22. A.c. 3114910 Способ испытаний системы наддува топливного бака / Бершадский В.А., Панков В.В., Федоров В.И., Читнев А.И., №4518817, заявл. 07.08.89.

23. A.c. 302660 Способ термостатирования криогенного топлива в баке / Бершадский В.А., Богданов Б.Х., Федоров В.И., Лукьянова Э.А. и др. № 4504792, заявл. 23.12.88.

24. A.c. 196808 Способ подготовки топлива в баке летательного аппарата / Бершадский В.А., Сидоренко А.П., Соколов Н.В., №3065994, заявл.

29.08.83.

25. A.c. 266748 Способ градуировки средств измерений температуры криогенного топлива / Бершадский В.А., Богданов Б.Х., Гурфинкель В.Я., № 3166200, заявл. 30.03.87.

26. A.c. 302279 Способ градуировки и поверки средств измерений сплошности потока / Бершадский В.А., Гурфинкель В.Я., №4503082, заявл.

21.11.88.

27. A.c. 282680 Способ определения концентрации растворенного газа по параметрам состояния криогенной жидкости / Бершадский В.А. №3169535, заявл. 18.02.87.

28. A.c. 134312 Способ определения массовой доли растворенного газа в криогенной жидкости / Бершадский В.А., Богданов Б.Х., Дыменко С.К., № 2246877, заявл. 20.11.78.

29. A.c. 304630 Способ аварийного останова двигателя замкнутой схемы / Бершадский В.А., Менжук В.Н., Маргелов Г.Г., №3186301, заявл. 3.12.87.

30. A.c. 273291 Способ газонасыщения криогенного топлива / Бершадский В .А., Бахтинов H.A., № 3177337, заявл. 11.05.87.

31. A.c. 259069 Способ термостатирования криогенного топлива / Бершадский В.А., Белозуб В.Г., Зяблицев Г.Н., Федоров В.И., №3093801, заявл.

16.07.84.

32. A.c. 287093 Способ заправки бака криогенным топливом / Бершадскнй В.А., № 3192129, заявл. 18.02.88.

33. Методическое руководство для испытателей и конструкторов РКТ по наземной экспериментальной отработке ЖРД, ЖРДУ п космических аппаратов / Денисов К.П., Галесв А.Г., Бершадскнй В.А., Ледпсва Л.П. и др. // 111 U-DiM,<l 996. Т.1. 248 с.

34.<^Барсуков B.C., Бершадскнй В.А., Галесв А.Г. Экспериментальные установки и системы стендов для испытаний ппевмогидросистем ДУ ЛА па криогенных компонентах топлива. Учебное пособие / МАЛ, 1992. 77 с.

Введение.

Глава 1. Методические аспекты проведения испытаний двигательных установок на криогенных компонентах топлива.

1.1. Особенности испытаний с имитацией эксплуатационных условий на этапе автономной отработки ДУ.

1.2. Особенности испытаний с имитацией эксплуатационных условий на этапе комплексной отработки ДУ.

1.3. Постановка задач исследований.

Глава 2. Имитация интенсивности тепло-массообмена при отработке внутри-баковых процессов.

2.1. Определение интенсивности тепло-массообмена в топливном баке.

2.1.1. Экспериментальные установки и средства измерений.

2.1.2. Интенсивность массообмена при вынужденном движении газа через топливо.

2.1.3. Влияние направления ввода газа наддува и скорости подачи его в. газовый объем на энергораспределение в баке.

2.1.4. Влияние демпфирующих перегородок на прогрев топлива в баке.

2.1.5. Интенсивность тепло-массообмена при низкочастотных колебаниях свободной поверхности топлива в баке.

2.2. Методы расчета параметров состояния топлива в баке.

2.2.1. Определение параметров состояния топлива при подаче газа наддува в свободный объем бака.

2.2.2. Определение параметров состояния топлива при движении газа наддува через жидкость.

2.3. Рекомендации по результатам исследований и их применение.

2.3.1. Определение характеристик систем наддува при отработке внутрибако-вых процессов.

2.3.2.Совершенствование внутрибаковых процессов.;.

Развитее ракетной техники и практическое применение транспортных космических систем связано с использованием двигательных установок (ДУ), работающих на криогенных компонентах топлива. Технические возможности двигательных установок, а также их количественные и качественные характеристики могут быть определены лишь в результате испытаний при наземной и летной экспериментальной отработке. Испытания при наземной отработке не обеспечивают в полной мере воспроизведения полетных условий функционирования ДУ. Испытания при летной отработке с экономической и технической точек зрения не позволяют получить требуемый объем информации о надежности и безопасности функционирования агрегатов и систем ДУ. Одним из путей эффективного решения проблемы экспериментального определения технических характеристик и подтверждения безотказного функционирования ДУ является проведение автономной и комплексной отработки на созданных для этого специальных стендах, оснащенных необходимыми средствами измерений и обеспечивающих имитацию предстартовых и полетных условий эксплуатации ДУ. Опыт создания ряда ракетных транспортно-космических систем (H1-JI3 и "Энергия-Буран" в России, "Сатурн-Апполон" и "Спейс-Шатлл" в США) подтверждает целесообразность указанного подхода.

Актуальность темы диссертации связана с решением научно-технической проблемы эффективного проведения экспериментальной отработки ракетных двигательных установок, работающих на криогенных компонентах топлива, в результате создания методологии стендовых испытаний с имитацией эксплуатационных условий функционирования систем питания.

Термодинамические процессы в системах питания ДУ обуславливают прогрев криогенных ракетных топлив и загрязнение их растворенным газом, возникновение термомеханических нагрузок на элементы конструкции. Это приводит к появлению насыщенного и двухфазного состояния компонентов топлива на входе в насосы двигателей, ухудшению энергомассовых характеристик или нарушению нормального функционирования ДУ. Термомеханические нагрузки являются потенциальными источниками разгерметизации систем питания и возникновения аварии. Обеспечение безотказного функционирования ДУ в условиях эксплуатации требует создания систем питания с высокими гидродинамическими характеристиками и повышенной стойкостью к термомеханическим нагрузкам, применения качественной теплоизоляции, всесторонней проверки в наземных условиях влияния теплофизических характеристик компонентов топлива и явлений, сопутствующих термодинамическим процессам, на энергомассовые характеристики и надежность функционирования ДУ.

В период создания кислородно-керосиновых и кислородно-водородных ДУ ракетных блоков организациями РКК "Энергия" им. С.П. Королева, КБХМ, ЦНИИМАШ (г.Королев, Московская обл.), КБ "Энергомаш" ( г.Химки, Московская обл.), КБХА (г.Воронеж) , КБ "Салют", ИЦ им. М.В. Келдыша (г.Москва), РНЦПХ (г.Санкт Петербург), НИИХМ (г.Сергиев Посад, Московская обл.), НПО "Криогенмаш" (г.Балашиха, Московская обл.) при участии автора диссертации разработаны основы методологии испытаний систем питания ДУ на криогенных компонентах топлива. Отдельные аспекты методологии стендовых испытаний нашли отражение в научных работах сотрудников указанных организаций. Анализ известных исследований и разработок показал, что их применение не обеспечивало необходимого качества отработки создаваемых

ДУ.

Высокие технические требования к системам питания в части их надежного и безопасного функционирования на жидком водороде обусловили необходимость создания методик испытаний, основанных на результатах исследований процессов, характерных для условий предстартовой и полетной эксплуатации, а также методов управления имитационными процессами и операциями безопасного проведения испытаний при стендовой отработке ДУ.

Целью настоящей работы являлось создание методологии испытаний с имитацией эксплуатационных условий подачи криогенных компонентов топлива для эффективного проведения стендовой отработки ракетных двигательных установок.

В задачи входило проведение исследований процессов в системах питания и разработка методик (стратегий):

- определения характеристик систем наддува при отработке внутрибаковых процессов с имитацией эксплуатационных условий интенсивности тепломассообмена;

- определения характеристик систем топливоподачи при отработке двигателей с имитацией эксплуатационных условий газосодержания и паросодержания в компонентах топлива;

- безопасного определения характеристик двигательных установок при комплексной отработке с имитацией эксплуатационных условий совместного функционирования систем питания.

Для решения указанных задач применялись:

- анализ и обобщение опыта проведения стендовых испытаний с использованием теории технических систем и научных положений экспериментальной отработки ДУ ракетно-космической техники;

- способы решения обратных задач тепло-массообмена для получения эмпирических зависимостей и методы численного определения параметров состояния топлива с использованием этих зависимостей;

- идентификация эксплуатационных условий тепло-массообмена на основе физического и математического имитационного моделирования процессов с применением законов технической и химической термодинамики, а также зависимостей, характеризующих подобие процессов.

Исследования осуществлялись на комплексе водородно-кислородных стендов (КВКС 106) в НИИХМ в соответствии с Государственными ракетно-космическими программами при проведении опытно-конструкторских работах с ДУ ракетных блоков, их агрегатами и системами.

Научная новизна диссертационной работы заключается в следующем:

1. Применен системный подход к рассмотрению методологии стендовых испытаний. На концептуальном, оперативном и детальном уровнях предложены научно-технические решения задач по имитации эксплуатационных условий функционирования систем питания ДУ, работающих на криогенных компонентах топлива.

2. Получены и обобщены данные по интенсивнрсти теплообмена в баке при низкочастотных колебаниях свободной поверхности жидкости и мас-сообмена при движении газа наддува через жидкость. Обосновано влияние на энергораспределение в баке условий ввода газа наддува, режимов колебаний поверхности жидкости, установки демпфирующих перегородок

3. В результате определения влияния на интенсивность тепломассообмена колебаний поверхности жидкости и условий подачи в бак газа наддува усовершенствованы, методы расчета параметров состояния топлива в баке.

4. Разработаны методы термодинамического расчета параметров состояния насыщенного топлива на входе в двигатель, учитывающие изменения состава фаз при газовыделении и парообразовании в баке и магистрали питания. I

5. Получены и обобщены данные по интенсивности процессов газовыделения в неподвижном и движущемся криогенном топливе, смешения его с газом или паром в спутном потоке. Подтверждена возможность равновесного термодинамического анализа процессов газовыделения и парообразования, происходящих в баке и магистрали питания.

6. Предложены способы оперативного определения концентрации не-конденсируемого газа, растворенного в криогенной жидкости, и амплитуды колебаний поверхности жидкости в стендовом модельном баке, осуществления поверок средств измерений температуры и сплошности криогенной жидкости.

7. Определены соотношения физических параметров для получения в модельном баке и стендовых системах питания двигателя интенсивности тепло - массообменных процессов, прогнозируемой для условий эксплуатации ДУ. Рекомендованы зависимости для определения режимов имитационных процессов, позволяющих при автономной стендовой отработке агрегатов и систем ДУ осуществлять идентификацию параметров состояния топлива.

8. Рекомендована методика определения характеристик систем наддува при отработке внутрибаковых процессов с имитацией интенсивности тепло- ■ массообмена в модельном баке и предложены способы эффективного проведения внутрибаковых процессов на переохлажденных компонентах топлива.

9. Рекомендована методика определения характеристик систем топли-воподачи при отработке двигателей с имитацией газосодержания и паросодержания в стендовой системе питания и определено влияние состава двухфазного потока водорода на кавитационные характеристики насосов натурных двигателей.

10. Систематизированы методы управления операциями безопасного проведения испытаний при комплексной отработке ДУ с имитацией совместного функционирования систем питания и предложен критерий оценки эффективности применяемых методов.

Новизна ряда научно-технических решений подтверждена авторскими свидетельствами на изобретения и регистрацией методов расчета в Фонде алгоритмов и программ.

Апробация работы и публикации.

Основные положения настоящей работы докладывались и обсуждались на научно-технических семинарах и конференциях:

Кавитационные колебания и динамика гидравлических систем», ИТМ АН Украины, г. Днепропетровск, 1986 и 1990 г.; «Системы питания ЖРДУ» НИИХМ, г. Загорск, 1988 и 1989 г.; «Процессы в системах питания ЖРДУ», МАИ, г. Москва, 1988 и 1993г.; «Проблемы пожарной безопасности», ВНИИПО, г. Москва, 1991 г.; «Международная конференция по аэрокосмическим системам», НПО «Молния» и РИА, г. Зеленоград, 1992 г.;

Проблемы применения криогенных компонентов топлива в авиации», ВВИА им. Жуковского Н.Е., г. Москва, 1994 г.;

Российская национальная конференция по теплообмену», МЭИ и АН России, г. Москва, 1994 г.;

Применение криогенных топлив в перспективных летательных аппаратах», Координационный Совет по водородной энергетике и технологии, ВВИА им.

Жуковского Н.Е., АНТК им. Туполева А.Н., г. Москва, 1996 г.; «Международный форум по тепло-массообмену», ИТМО АН Белоруссии, г. Минск, 2000 г.

Ряд предложенных технических решений апробирован в промышленных условиях при проведении экспериментальной отработки в НИИХМ двигательных установок, их агрегатов и систем.

Результаты исследований и разработок по теме диссертации опубликованы в 42 статьях, защищены 32 авторскими свидетельствами на изобретения, нашли отражение в 2 программах для ЭВМ, учебном пособии для студентов высшего учебного заведения и 4 нормативно-методических документах, изложены в 30 отчетах по результатам испытаний.

Практическая ценность работы. Разработана методология стендовых испытаний, включающая современную концепцию отработки систем питания, методики определения характеристик систем питания с имитациеи эксплуатационных условий подачи криогенных компонентов топлива, методы управления имитационными процессами и операциями безопасного проведения испытаний. Это позволило повысить эффективность стендовой экспериментальной отработки систем питания и способствовало техническому прогрессу в создании кислородно-водородных двигательных установок.

Результаты исследований и разработок, изложенные в диссертации, нашли практическое применение в организациях НИИХМ, РКК «Энергия», КБ «Салют», КБХА, КБХМ при стендовой отработке двигателей РД56, РД0120, КВД1 и двигательных установок РН «Энергия», 12КРБ.

В связи с перспективой применения жидкого водорода как экологически чистого и энергетически выгодного рабочего тела полученные в диссертационной работе данные могут быть использованы в дальнейшем при создании ракетных и аэрокосмических систем, энергоустановок для авиационного, морского и наземного транспорта. и

Достоверность результатов работы обеспечена:

- использованием современных физико-математических методов для решения инженерных задач по определению характеристик систем питания ДУ;

- получением и обобщением большого объема данных по результатам испытаний на натурных испытательных стендах и крупномасштабных экспериментальных установках, действующих на водороде и кислороде;

- согласованием результатов теоретических и экспериментальных исследований с точностью, необходимой для определения характеристик натурных агрегатов и систем ДУ;

- применением разработанных расчетных и экспериментальных методов при автономной и комплексной отработке кислородно-водородных ДУ.

Основные положения, представляемые к защите:

1. Системная методология испытаний с имитацией эксплуатационных условий подачи криогенных компонентов при стендовой отработке ракетных 1 двигательных установок.

2. Результаты теоретических и экспериментальных исследований процессов прогрева криогенного топлива и его газонасыщения в баке, образования и имитации двухфазного состояния газосодержащего и паросодержащего топлива в магистрали питания двигателя; аналитические и эмпирические зависимости, позволяющие рассчитывать изменения термодинамических параметров состояния компонентов топлива в баке и магистрали питания.

3. Методика определения характеристик систем наддува с имитацией тепло-массообмена в модельном баке.

4. Методика определения характеристик систем топливоподачи с имитацией газосодержания и паросодержания в компонентах топлива.

5. Стратегия безопасного определения характеристик двигательных установок при комплексной отработке.

6. Рекомендации по практическому применению результатов исследований и разработок при создании кислородно-водородных'двигательных установок.

Основные результаты и выводы

1. Решена научно-техническая проблема эффективного проведения экспериментальной отработки ракетных двигательных установок на криогенных компонентах топлива в результате создания методологии стендовых испытаний с имитацией эксплуатационных условий функционирования систем питания.

Разработка методологии включала: современную концепцию испытаний систем питания на криогенных компонентах топлива; расчетные и экспериментальные методы определения изменений термодинамического состояния криогенного топлива, характерных для условий эксплуатации; методы управления имитационными процессами и операциями безопасного проведения стендовых испытаний.

2. Проведены исследования влияния подачи газа наддува и колебаний свободной поверхности топлива, установки демпфирующих перегородок на термодинамические процессы в топливном баке и предложены методы определения интенсивности внутрибакового тепло-массообмена при реализации этих процессов.

Получены зависимости, характеризующие интенсивность прогрева криогенного топлива при низкочастотных колебаниях поверхности раздела фаз и растворения газа наддува при подаче его через топливо.Усовершенствованны методы расчета параметров термодинамического состояния топлива в баке и уменьшены ошибки определения потребного расхода газа наддува, прогрева топлива и концентрации растворенного в нем газа.

Разработана методика определения характеристик систем наддува при отработке процессов в модельном баке с имитацией эксплуатационных условий интенсивности тепло-массообмена, позволившая впервые оценить эффективность и усовершенствовать внутрибаковые процессы в топливных баках двигательных установок, заправляемых переохлажденным водородом.

3. Проведены исследования влияния условий газовыделения и парообразования в неподвижном и движущемся топливе, способов смешения газа с топливом в потоке на термодинамические процессы в системе топливоподачи и разработаны методы определения завершенности фазового перехода при реализации этих процессов. Разработаны методы термодинамического расчета параметров двухфазного состояния топлива при газовыделении и парообразовании в баке и расходной магистрали, уменьшены ошибки определения относительного объемного газопаросодержания потока на входе в двигатель.

Обоснованы способы изменения термодинамического состояния топлива в баке и расходной магистрали для параметрической идентификации двухфазного состояния топлива в стендовой системе питания. Предложены и реализованы методы рационального определения характеристик насосов при регулировании состава двухфазного потока топлива на входе в объект испытаний.

Разработана методика определения характеристик систем топливоподачи с имитацией эксплуатационных условий газосодержания или паросодержания в криогенных компонентах топлива, позволившая впервые оценить влияния этих условий на функционирование насосов кислородно-водородных двигателей.

4. Проведены исследования и систематизация методов уменьшения риска испытаний, предупреждения, распознавания и парирования аварийной ситуации, уменьшения последствий аварии при определении характеристик систем питания с имитацией эксплуатационных условий их совместного функционирования в составе двигательной установки. Предложены функциональная модель и эффективные способы управления операциями безопасного проведения испытаний, способствующие исключению разгерметизации элементов систем питания и предотвращению аварийного исхода испытаний.

Разработана стратегия безопасного проведения испытаний двигательных установок, позволяющая обеспечить проведение их комплексной отработки на кислороде и водороде при ограниченном расстоянии от стенда до промышленных и гражданских сооружений.

5. Результаты исследований и разработок, изложенные в диссертации, нашли применение в организациях НИИХМ, РКК «Энергия», КБ «Салют», КБХА, КБХМ в части: разработки методик испытаний и подтверждения безотказного функционирования систем питания двигателей РД56, РД0120, КВД1; разработки методик проведения и анализа результатов испытаний, совершенствования процессов в системах питания при отработке двигательных установок ракетных блоков 12КРБ и РН "Энергия". Практическое применение результатов диссертационной работы позволило повысить эффективность стендовой отработки и способствовало техническому прогрессу в создании кислородно-водородных двигательных установок.

Выполненные теоретические и экспериментальные исследования могут быть применены в дальнейшем при создании перспективных ракетных и аэрокосмических систем, энергосиловых установок для авиационного, морского и наземного транспорта.

Сокращения и условные обозначения

Сокращения:

АВДУ - аварийное отключение двигательной установки;

АС - аварийные ситуации, аварийная система;

АР - автоматическое регулирование;

БТНА - бустерный турбонасосный агрегат;

БНГ - бустерный насос горючего;

ВБР - вероятность безотказной работы;

ГГ - газогенератор;

ЖРДУ - жидкостная ракетная двигательная установка; ж.Нг и ж.Ог - жидкий водород и жидкий кислород; г. Не - газообразный гелий; КС - камера сгорания;

КЖРТ - криогенные жидкие ракетные топлива;

КПЭО - комплексная программа экспериментальной отработки;

КТИ - контрольно-технологические испытания;

КТС - контроль технического состояния;

ЖИ - летно-конструкторские испытания;

ЛНШС и ФНШС - логические и физические нештатные испытания;

НГ, НО - насос горючего, насос окислителя;

НГ - неконденсируемый газ;

НШС - нештатные ситуации;

ПГС - пневмогидравлическая система;

РН - ракета носитель;

РБ - разгонный блок;

РОС - рабочий объем стенда;

СУ и СИ - система управления и система измерений;

САЗ - система аварийной защиты;

СОИ - сухой отсек изделия;

ТНА - турбонасосный агрегат; тз

ЭУ

- техническое задание; ' - экспериментальная установка.

Обозначение безразмерных критериев:

Аг - Архимед;

Nu - Нуссельт;

Рг - Прандтль;

Ra - Релей;

Re - Рейнольде;

We - Вебер;

Fo - Фурье;

Fr - Фруд;

Lp - Лаплас;

Но - Гомохронность;

Ре - Пекле;

Gr - Грасгоф;

1а - Якоб.

Обозначения параметров:

Т -температура;

Р - давление;

Р - парциальное давление;

ДР - относительный перепад давления;

С - сплошность, безразмерный коэффициент;

Q - объемный расход;

I - теплосодержание (энтальпия);

К - константа равновесия, показатель эффективности;

R - газовая постоянная;

W - массовая скорость;

Н - высота, напор насоса;

D - коэффициент диффузии, диаметр бака;

В - эмпирический коэффициент; А - амплитуда колебаний;

N - безразмерная амплитуда колебаний, мощность; . F - площадь сечения;

0 - безразмерная температура жидкости;

V - объем;

V -осредненный объемный расход;

U - безразмерная величина, характеризующая наличие демпфирующих перегородок в баке; 5 - относительное объемное содержание пара или газа в жидкости; Ф - объемное содержание газа или пара в жидкости; р - плотность; с - удельная теплоемкость, концентрация примеси в топливе; г - удельная теплота парообразования;

1 - удельное теплосодержание; w - скорость; сг - коэффициент поверхностного натяжения жидкости; а - коэффициент температуропроводности, весовая доля; X - коэффициент теплопроводности; m - масса; ш - массовый расход; т - время;

Дт - конечный отрезок времени; ае - коэффициент растворимости газа в жидкости; q - тепловая нагрузка, приведенная к поверхности; f- частота колебаний, химический потенциал (фугитивность); ц - коэффициент динамической вязкости, молекулярная масса; у - удельный вес, коэффициент активности раствора; 1 - длина, масштаб турбулентных пульсаций; h - уровень жидкости, глубина жидкости; d - диаметр; е - степень перенасыщения жидкости газом; Г) - коэффициент абсорбции газа; а - коэффициент теплообмена;

Р - коэффициент массообмена, коэффициент испарения; v - коэффициент кинематической вязкости; в - эмпирический коэффициент; х и у - координаты длины; g - ускорение свободного падения; п - мольная концентрация газа в растворе, количество шагов численного интегрирования, порядковый номер, показатель степени, частота вращения.

Обозначения верхних и нижних индексов: ' - жидкая фаза; " - газовая фаза; ж - жидкость; г - газ; п - пар; н - состояние насыщения; в - относящийся ко входу в объект испытания; Б, б - относящийся к баку; пр - пребывание; вд - относящийся к месту вдува газа; см - смесь, смоченная поверхность; т - турбулентный; ср - средний; гж - газ - жидкость; д - диффузионный; м - модифицированный, модель, расходная магистраль; р - ракета, резонанс, работоспособность; ст - стенка; а - атмосфера; о - отверстие, одиночный пузырек; к - относящийся к колебаниям, конечное значение; ' s - относящийся к состоянию насыщения или поверхности раздела фаз; вх - относящийся ко входу в бак; под - «подушка» в баке; св - свободная поверхность; тр - относящийся к трубопроводу или состоянию в тройной точке; кр - относящийся к состоянию в критической точке; мак - максимальное значение; мин - минимальное значение.

1. Алифанов О.М. Идентификация процессов теплообмена летательных аппаратов. М.: Машиностроение, 1979. 216 с.

2. Авдеев А.А. Скорость роста (конденсации) паровых пузырей в турбулентном потоке // Теплоэнергетика, 1986. №1. С. 53 55.

3. Азбель Д.С., Зельдин А.Н. Исследование основных гидродинамических параметров барботажного слоя с учетом диссипативных сил // Теоретические основы химической технологии, 1971. №6. Т.5. С.853-870.

4. Велик Н.П., Махин В.А., Присняков В.Ф. Динамика жидкостных ракетных двигателей. М.: Машиностроение, 1969. 384 с.

5. Беляев Н.М. Системы наддува топливных баков ракет. М.: Машиностроение, 1976. 335 с.

6. Бесчастнов В.А. Промышленные взрывы. Оценка и предупреждение. М.: Химия, 1991. 431 с.

7. Барсуков B.C., Бершадский В.А., Галеев А.Г. Экспериментальные установки и системы стендов для испытаний пневмогидросистем ДУ ЛА на криогенных компонентах топлива. Учеб. пособие / МАИ, 1992. 77 с.

8. Бершадский В.А., Денисов К.П. Тепло-массообмен в ограниченном объеме с криогенной средой при низкочастотных колебаниях поверхности раздела фаз: Труды 1-ой Российской нац. конф. по теплообмену / МЭИ, 1994. Т.2. С.37-42.

9. Бершадский В.А. Моделирование газосодержания в криогенном топливе при отработке двигателей летательных аппаратов // Двигательные установки авиакосмических систем: Труды 1-ой Международной конф. по аэрокосмическим системам / РИА, 1993. Т.4. С.272-282.

10. Бершадский В.А. Моделирование тепло-массообмена при отработке процесса вытеснения жидкого водорода из топливного бака // Проблемы применения криогенных топлив в авиации: Материалы научн.-техн. конференции / ВВИАим. Жуковского Н.Е., 1994. С. 109-115.

11. Бершадский В.А., Пуртов Н.А. Определение состава фаз системы жидкий водород газообразный гелий при низких давлениях // Наземные испытания двигателей и двигательных установок: Научн.-техн. сб. РКТ / ЦНТИ «Поиск», 1981. Вып.1, сер. VII. С.28-37.

12. Бершадский В.А. Оценка аварийного выброса водорода при разгерметизации топливной системы // Применение криогенных топлив в перспективных летательных аппаратах: Материалы науч.-техн. конф. / ВВИА им. Жуковского Н.Е., 1996. С.33-35.

13. Бершадский В.А. Термодинамический метод определения концентрации гелия в криогенном топливе при стендовых испытаниях ЖРД // Ракетные двигатели и энергетические установки: Научн.-техн. сб. РКТ / ЦНТИ «Поиск», 1989. Вып.9, cep.IV. С.128-141.

14. Бершадский В.А., Бахтинов Н.А. Исследование интенсивности газонасыщения жидкого топлива и разработка эффективных массообменных устройств // Ракетные двигатели и энергетические установки: Научн.-техн. сб. РКТ /ЦНТИ «Поиск», 1992. Вып.1, cep.IV. С.70-80.

15. Бершадский В.А., Галеев А.Г. К вопросу об определении пожаровзры-воопасной массы при дренировании емкости с жидким водородом // Проблемы пожарной безопасности на объектах народного хозяйства: Научн.-техн. сб;' ВНИИПО, 1992. 55 с.

16. Бершадский В.А. Влияние перегородок в баке ДУ на прогрев топлива в условиях свободного движения жидкости // Ракетные двигатели и энергетические установки: Научн.-техн. сб. РКТ/НИИХМ, 1999. Вып.2, cep.IV. С.34-47.

17. Бершадский В.А., Дыменко С.К. Экспериментальный стенд для испытаний агрегатов ЖРД на насыщенном жидком водороде // Наземные испытания двигателей и двигательных установок: Научн.-техн. сб. РКТ / ЦНТИ «Поиск», 1980. Вып.З, сер. VII. С.3-15.

18. Бершадский В.А., Журавлев B.C., Сидоренко А.П. Влияние параметров газожидкостного потока на напор центробежного насоса // Динамика гидромеханических систем летательных аппаратов: Научн.-техн. сб. / ИТМ АН УССР, 1989.

19. Бершадский В.А., Лещенко Г.С., Ширинкин A.M. Расчет процесса газовыделения при безнаддувной подаче насыщенного винила в энергосиловую установку: Программа для ЭВМ № 1258П / ОФАП САПР, 1985. 36 с.

20. Бершадский В.А. Имитация параметров натурного потока газосодержащего криогенного топлива при стендовой отработке ЖРД // Научн.-техн. сб. РКТ; Ракетные двигатели и энергетические установки: ЦНТИ «Поиск», 1983. Вып.9, cep.IV. С.102-116.

21. Бершадский В.А. Моделирование условий эксплуатации водородно-кислородных ЖРД на компонентах топлива с растворенным газом при стендовой отработке: Дис. канд. техн. наук, 1984. 163 с.

22. Бершадский В.А. Определение затрат криогенных компонентов на предпусковую промывку топливных баков ДУ // Ракетные двигатели и энергетические установки: Научн.-техн. сб. РКТ / НИИХМ, 1999.Вып.2, сер.IV. С.25-33.

23. Бершадский В.А., Денисов К.П., Леднева Л.П. Экспериментальная отработка систем наддува топливного бака с криогенными компонентами // Ракетные двигатели и энергетические установки: Научн.-техн. сб. РКТ / ЦНТИ «Поиск», 1989. Вып.2, сер. IV. С.58-66.

24. Бершадский В.А. Определение параметров аварийного выброса водорода при разгерметизации топливного бака ЖРДУ // Ракетные двигатели иэнергетические установки: Научн.-техн. сб. РКТ / ЦНТИ «Поиск», 1995. Вып.1,cep.IV. С.127-139.

25. Бершадский В.А., Федоров В.И., Читнев А.И. О фазовом переходе в баке ДУ с жидким водородом при наддуве его одноименным с топливом газом // Ракетные двигатели и энергетические установки: Научн.-техн. сб. РКТ / ЦНТИ «Поиск», 1990. Вып.8, cep.IV. С.25-34.

26. Бершадский В.А. Газовыделение при безнаддувной подаче к агрегатам питания насыщенного топлива // Ракетные двигатели и энергетические установки: Научн.-техн. сб. РКТ / ЦНТИ «Поиск», 1987. Вып.8, cep.IV. С.134-150.

27. Васильев Ю.Н., Дворниченко В.В. К теории осевого насоса для подачи кипящей жидкости // Труды ЦИАМ, 1977. №762. 60 с.

28. Венгерский Э.В., Морозов В.А., Усов Г.Л. Гидродинамика двухфазных потоков в системах питания энергетических установок. М.: Машиностроение, 1982. 128 с.

29. Взрывные явления. Оценка и последствия: Кн. в 2 томах. / Под ред. Я.Б. Зельдовича, Б.Е. Гельфанда. М.: Мир, 1986. 319 с. и 382 с.

30. Влияние низкочастотных колебаний на процессы хранения криопро-дуктов / Домашенко A.M., Дементьев А.Н., Матвеев А.В. и др. // ИФЖ, 1989. №4, Т 56.

31. Водород. Свойства, получение, транспортирование, применение: Справочник / Под. ред. Д.Ю. Гамбурга. М.: Химия, 1988. 670 с.

32. Вукалович М.П., Новиков И.И. Техническая термодинамика, М.: Энергия, 1968. 496 с.

33. Гелирование жидкого водорода и жидкого кислорода / Агапов A.M., Бершадский В.А., Кравишвили Д.И. // РММ 2-75-01 / ГИПХ, КБХА, НИИХМ, 1982. 90 с.

34. Гидравлические характеристики топливоподающих систем двигательных установок на газосодержащих компонентах / Петров В.И., Лысов Е.Н., Ли-пин В.В. и др. // Обзор ГОНТИ-1,1975. 167 с.

35. Горбатов О.М. Численное исследование процесса выдавливания жидкости из бака // Наземные испытания двигателей и двигательных установок: Научн.-техн. сб. РКТ/ЦНТИ «Поиск», 1978. Вып.26, cep.VII. С.39-51.

36. Гухман А.А. Применение теории подобия к исследованию процессов тепло-массообмена. М.: Высшая школа, 1967. 284 с.

37. Григорьев В.А., Павлов Ю.М., Аметистов Е.В. Кипение криогенных жидкостей. М.: Энергия, 1977. 289 с.

38. Денисов К.П., Зяблицев Г.Н., Леднева Л.П. Исследование прогрева верхнего слоя жидкости при сливе в условиях качания // Изв. вузов: Авиационная техника, 1992. №4. С.32-35.

39. Диагностика неисправностей основного двигателя МТКК «Спейс Шаттл»: Пер. с англ. №8730 / ГОНТИ-8, 1988. 30 с.

40. Дорош H.JI. Струйная конденсация перегретого пара в спутном потоке жидкости // Гидродинамика и теплообмен летательных аппаратов. Киев: Наукова думка, 1988. С.123-126.

41. Дрейцер Г.А., Калинин Э.К., Костюк В.В. и др. Методы расчета сопряженных задач теплообмена М.: Машиностроение, 1983.

42. Евстафьев В.А. О некоторых особенностях теплового расслоения жидкости при естественной конвекции в цилиндрической емкости с кольцевыми ребрами // ИФЖ, 1988. №5. Т.55. С.759-767.

43. Есин В.И., Морозов И.И. Предварительный наддув топливных баков при подаче газа через компонент // Оборонная техника, 1966. №5. С.23-27.

44. Иванов Б.А., Розовский А.С. Безопасность работы с жидким кислородом. М.: Химия, 1989.192 с.

45. Имитация газонасыщения компонентов топлива при стендовых испытаниях двигателей / Дыменко С.К., Бершадский В.А., Кравишвили Д.И., Петров

46. B.И. и др. // РММ 207-8-02 / НИИХМ, КБХА, ЦНИИМАШ, 1983. 82 с.

47. Исаченко В.П., Солодов А.П., Сеников В.В. Теплообмен при конденсации паровой струи в потоке жидкости // Теплоэнергетика, 1979, №5.

48. Исаченко В.П., Осипова В.А., Сукомел А.С. Теплопередача. М: Энергия, 1969. 440 с.

49. Испытания насосов на криогенных компонентах топлива для отработки конструкции и определения их кавитационных характеристик / Дыменко

50. C.К., Бершадский В.А., Галеев А.Г., Турнов М.А. // Обзорный отчет №106.ВЗ.99.03 / НИИХМ, 1999. 48 с.

51. Испытательные комплексы ЖРД. Правила устройства, безопасной эксплуатации, охраны труда и пожарной безопасности / ТБИС-97, 1997. 234 с.

52. Исследование процессов кипения и конденсации водорода во внутрибаковых устройствах 12КРБ / Киселев JI.H., Гордеев В.А., Фирсов В,П., Бершадский В .А. и др. //Технич. отчет №12КРБ-218 / КБ "Салют", 2000.

53. Каганер М.Г., Жукова Е.И., Немчинов А.К. Потери криогенной жидкости от испарения при вибрации и транспортировании в сосудах и цистернах // ИФЖ. 1986. №4, Т.50.

54. Кафаров В.В. Основы массопередачи. М.: Высшая школа, 1979. 439 с.

55. Кириллин В.А., Шпильрайн Э.Э., Шейндлин А.Е. Термодинамика растворов. М.: Энергия, 1980. 287 с.

56. Кириченко Ю.А. К расчету температурного расслоения заполненных жидкостью замкнутых емкостей при постоянной плотности теплового потока на оболочке // ИФЖ, 1978. №1, Т.34. С.5-12.

57. Козлов А.А., Новиков В.Н., Соловьев Е.В. Системы питания и управления жидкостных ракетных двигателей. М.: Машиностроение, 1988. 350 с.

58. Костюк В.И. О механизме процесса конденсации струи пара в объеме жидкости // Теплоэнергетика, 1985. №12.

59. Кутателадзе С.С., Стырикович М.А. Гидродинамика газожидкостных систем. М.: Энергия, 1976. С.72-102.

60. Кучкин В.Н. Решение задачи динамики газовых пузырей в жидкости // ИФЖ, 1980. №1. Т.38, 39.

61. Лабунцов Д.А., Сознев Р.И. Конденсация пара в потоке недогретой жидкости // Тепломассоперенос: Труды IV Всесоюзного совещания / ИТМО АН БССР, 1972. Т.2. 4.1. С.453-456.

62. Легасов В.А., Чайванов Б.Б., Черноплеков А.Н. Научные проблемы безопасности // Безопасность труда в промышленности, 1988. №1. С.44-51.

63. Лукьянов А.Н., Лысов Е.Н., Петров В.И. Влияние колебаний давления на содержание газовой фазы в газожидкостном потоке // ИФЖ, 1989. №1, Т.56.

64. Лыков А.В. Теория теплопроводности. М.: Высшая школа, 1967. 599.с.

65. Маршалл В. Основные опасности химических производств. М.: Мир, 1989.671 с.

66. Методика насыщения жидкого кислорода гелием на стенде В2 при отработке двигателя КВД1 / Санатуллов Р.С., Сухов В.Н., Бершадский В.А. и др. // НИИХМ, 1993. 25 с.

67. Марон И.А., Копченова Н.В. Вычислительная математика в примерах и задачах. М.: Наука. 1972. 367 с.

68. Методическое руководство для испытателей и конструкторов РКТ по наземной экспериментальной отработке ЖРД, ЖРДУ и космических аппаратов / Денисов К.П., Галеев А.Г., Бершадский В.А., Леднева Л.П. и др. // НИИХМ, 1996. Т.1. 248 с.

69. Методы отработки научных и народно-хозяйственных космических комплексов / Под. ред. В.Ф. Грибанова. М.: Машиностроение, 1995. 350 с.

70. Микишев Г.Н. Экспериментальные методы в динамике космических аппаратов. М.: Машиностроение, 1978. 247 с.

71. Миронов В.М. Моделирование процесса наддува топливных баков // Ракетные двигатели и энергетические установки: Научн.-техн. сб. РКТ / ЦНТИ «Поиск», 1982. Вып. 10, cep.IV. С.5-16.

72. Надежность и эффективность в технике: Справочник в 10 томах. М.: Машиностроение, 1988. Т.З: Эффективность технических систем / Под ред. В.Ф. Уткина и Ю.В. Крючкова. 328 с.

73. Накоряков В.Е., Сафарова Н.С. Теплоперенос при взаимодействии высоконапорного потока пара с жидкостью // Гидродинамика и конвективный теплообмен: Материалы Международной школы-семинара, 19.81. С.134-141.

74. Напалков Г.Н. Расслоение жидких кислорода и водорода при граничных условиях первого рода и колебаниях уровня жидкости: Техн. отчет / НПО «Энергия», 1992. 36 с.

75. Научно-методические основы промывки топливных систем ракетных ступеней и стендов для ОСИ двигателей и ступеней / Сидоренко А.П., Пово-лоцкий Я.Д., Монастырева Н.В. и др. // Научн.-техн. отчет №11381-ЭГ13 / НИИХМ, 1991.204 с.

76. Недайвода А.К. Технологические основы обеспечения качества ракетно-космической техники. М.: Машиностроение, 1998. 240 с.

77. Нестационарный теплообмен / Кошкин В.К., Калинин Э.К., Дрейцер Г.А., Ярхо С.А. М.: Машиностроение, 1973. 327 с.

78. Нигматулин Б.И. Современные методы обоснования теплогидравличе-ских аспектов безопасности атомных станций на крупномасштабных экспериментальных стендах//Теплоэнергетика, 1990. №8. С.21-27.

79. Обеспечение безопасности стендовых испытаний ДУ на кислородно-. водородном топливе и предотвращение аварий при большом проливе жидкого водорода / Дыменко С.К., Галеев А.Г., Бершадский В.А. и др. // Научн.-техн. отчет № 106.00.20.95. /НИИХМ, 1995. 50 с.

80. Обобщение опыта по стендовым испытаниям ЖРДУ на криогенных компонентах топлива и обеспечению их безопасности / Дыменко С.К., Богданов Б.Х., Бершадский В.А., Галеев А.Г., и др. // Технич. отчет №106-346 / НИИХМ, 1993.320 с.

81. Обобщение опыта экспериментальной отработки кислородно керосиновых и кислородно - водородных ДУ ракет носителей на стендах / Денисов К.П., Галеев А.Г., Бершадский В.А., Леднева Л.П. и др. // Научн.-техн. отчет/НИИХМ, 1995. Т.2. 275 с.

82. Общие правила взрывоопасности для пожаро-взрывоопасных химических, нефтехимических, нефтеперерабатывающих производств. М.: Металлургия, 1988. 88 с.

83. Овсянников Б.В., Боровский Б.И. Теория и расчет агрегатов питания жидкостных ракетных двигателей. М.: Машиностроение, 1986. 375с.

84. Ордин П.М. Обзор по авариям и неполадкам водородных систем: Пер. с англ. № 1154 / ГОНТИ-9, 1979. 50 с.

85. Основные опасности при испытаниях водородно-кислородных двигательных установок на комплексе ВКС106 / Бершадский В.А., Дыменко С.К., Маликов Г.И. // Технич. отчет №106А.В3.125 / НИИХМ, 1996. 32 с. .

86. Особенности экспериментальной отработки водородно-кислородных ЖРДУ и их систем / Дыменко С.К., Галеев А.Г., Бершадский В.А. // Научн.-техн. отчет №106.В3.077.95. / НИИХМ, 1995. 52 с.

87. Отработка систем наддува и исследование внутрибаковых процессов в подтверждение работы блока «Ц» №5С / Дыменко С.К., Бершадский В.А., Зяб-лицев Г.Н., Федоров В.И. и др. // Научн.-техн. отчет №113-В2-84-3 / НИИХМ, НПО «Энергия», 1985. 180 с.

88. Оценка работоспособности системы подачи горючего изделия 1Л12КРБ / Киселев Л.Н., Гордеев В.А., Фирсов В.П., Бершадский В.А. и др. // Технич. отчет№211-1Л12КРБ-152 / КБ "Салют", 2000.

89. Петров В.И., Чебаевский В.Ф. Кавитация в высокооборотных лопаточных насосах. М.: Машиностроение, 1982. 192 с.

90. Прандтль Л. Гидроаэромеханика. М.: Иностр. лит., 1951. 574 с.

91. Проблемы безопасного проведения стендовых испытаний двигательных установок на жидком водороде / Бершадский В.А., Дыменко С.К., Галеев

92. A.Г., Богданов Б.Х. // Ракетные двигатели и энергетические установки: Научн.-техн. сб. РКТ / ЦНТИ "Поиск", 1992. Вып.1, сер. IV. С.147-157.

93. Разработка и авторское сопровождение методики измерения утечек компонентов топлива при отработке СПВП изделия 2ДИ12КРБ / Бершадский

94. B.А. Богданов Б.Х., Цырков А.Е. // Техн. отчет № 52-АК8 / МАТИ, 1998.

95. Рамм В.М. Абсорбция газов. М.: Химия, 1976. 655 с.

96. Расчетное определение параметров состояния криогенной жидкости при газонасыщении в емкости / Бершадский В.А., Леонова Э.Ф., Гришина Л.А., Олейникова С.Я. II Программа для ЭВМ. № 0936П / ОФАП САПР, 1984. 36 с.

97. Разработка метода стендовых испытаний насосов в замкнутом контуре с регулируемым паросодержанием / Бершадский В.А., Богданов Б.Х., Панков В.В., Гурфинкель В.Я. // Научн.-техн. отчет №106.В3.011.94 / НИИХМ, 1994. 32 с.

98. Результаты испытаний экспериментальной установки ЭУ145 / Богданов Б.Х., Бершадский В.А., Ржанов А.А., Чернов А.Г., и др. // Технические отчеты. № 13/1468; 13/4119; 13/4163 / НИИХМ, НПО Энергия, 1983.

99. Результаты холодных и огневых стендовых испытаний разгонного блока 2ДИ12КРБ / Галеев А,Г., Бершадский В.А., Морозов В.А., Кожухов И.В.и др.// Итоговый технич. отчет в 4 томах, №ИТОЮ6.ЛАИ.447 / НИИХМ, КБ "Салют", КБХМ, 2000.

100. Свойства жидкого и твердого водорода: Обзор. М.: Госстандарт, 1969. 135 с.

101. Сидоренко А.П., Бершадский В.А., Карнеев Ю.А. Исследование тепло-и массообменных процессов при вытеснительной подаче жидкого водорода из цилиндрического сосуда // Научн.-техн. сб. РКТ / ЦНТИ «Поиск», 1972. . Вып.6, сер. VII. С. 10-29.

102. Скрипка В.Г., Дыхно Н.М. Растворимость гелия в жидких кислороде и аргоне // Труды ВНИИКИМАШ, 1971. С.90-103.

103. Современные методы идентификации систем. / Под ред. П. Эйкроффа. М.: Мир, 1983.400 с.

104. Сохранение и рациональное использование экспериментальной базы НИИХМ для испытаний водородно-кислородных ЖРД и блоков / Дыменко С.К., Богданов Б.Х., Бершадский В.А., Галеев А.Г. // Научн.-техн. отчет №106 ЛАИ.2000.005 / НИИХМ, 2000.

105. Стендовые испытания 1АС2.000-ОП3.16. Вторая ступень РН "Ангара" / Дыменко С.К., Богданов Б.Х., Бершадский В.А., Кутаев Г.С. // Пояснительная записка к эскизному проекту, ч.17 / НИИХМ, РКК "Энергия",1995. 57 с.

106. Термодинамические свойства кислорода. М.: Издательство стандартов, 1981.304 с.

107. Тимиркеев Р.П., Сапожников В.М. Промышленная чистота и тонкая фильтрация рабочих жидкостей летательных аппаратов. М.: Машиностроение, 1986.

108. Филин Н.В., Буланов А.Б. Жидкостные криогенные системы. М.: Машиностроение, 1985. 245 с.

109. Фроловский П.А. Хроматография газов. М.: Недра, 1969. 210 с.

110. Хенли Э.Д., Кумамото X. Надежность технических систем и оценка риска. М.: Машиностроение, 1984.

111. Численное и экспериментальное исследование внутрибаковых процессов при вытеснении криогенной жидкости из емкости двухкомпонентной газовой смесью / Горбатов О.М., Денисов К.П., Луковский А.Л., Леднева Л.П. // Изв. вузов. Авиационная техника, 1979, №10.

112. Юрчук А.П., Сейфер А.Л., Черкис А.Л. Экспериментальное определение скорости движения газа при барботаже в криогенных средах // Физические константы и свойства веществ, 1976. Вып.9.

113. Clark I.A. Areview of pressurization, stratification and interfacial phenomena. Advances in cryogenic engineering, 1965. Vol.10. P.259-282.

114. Urasek D., Mend Ph., Connely R. Исследование двухфазного потока водорода на входе в насос NASA TND-5258: Пер. с анг. №1026 / ГОНТИ-8, 1977. 400 с.

115. Experimental Results of Hydrogen Slosh in a 62 Cubic Foot (1750 liter) Tank / Matthene E. Moran, Maureen Т., Kudlac and ofter, AYAA-94-3259-USA, 1994.

116. Ioshida F., Akita K. Gas holdup and volumetric mass coefficient and buble columns. A. J. Ch. E„ 1973. №1. Vol.12. P.76-80.

117. Rondebush W.H. An analysis of the problem of tank pressurization during outlovv / NASA TND-2585,1965.

118. Kakarala C.R., Thomas L.C. A theoretical analysis of turbulent convective heat transfer for supercritical fluids: Proc. of 5 Intern. Heat Transfer Conf. Tokyo, 1974. Vol.2. P.45-49.

119. Shtoll R.D., Devit R.L. Pressurunt gas requirments for the pressurised discharge of liquid hydrogen from propellant tanks. AJAA. 1970.Vol 1-10, p.69-326.

120. А.С.127100 СССР Способ выравнивания поля температуры переохлажденной жидкости / Бершадский В.А., Зяблицев Г.Н., Марданов Н.Ф., №2246877, заявл. 20.11.78.

121. А.с.226553 СССР Способ кавитационных испытаний лопастного насоса / Бершадский В.А., Гурфинкель В.Я., Кравишвили Д.И., №3100583, заявл. 10.11.84.

122. А.с. 134312 СССР Способ определения массовой доли растворенного газа в криогенной жидкости / Бершадский В.А., Богданов Б.Х., Дыменко С.К., №2246877, заявл. 20.11.78.

123. А.с. 142548 СССР Способ насыщения криогенного топлива газом / Бершадский В.А., Дыменко С.К., Соколов Н.В., № 2259424, заявл. 20.06.79.

124. А.с. 151598 СССР Способ определения массовой доли гелия в криогенной жидкости / Бершадский В.А., Зяблицев Г.Н., Соколов Н.В., № 2270395, заявл. 03.01.80.

125. А.с. 153516 СССР Устройство для отбора пробы криогенной жидкости / Бершадский В.А., Негрий В.Д., Соколов Н.В., № 2226941, заявл. 27.10.77.

126. А.с. 165053 СССР Способ определения массовой доли несконденси-ровавшегося растворенного газа в жидкости, находящейся под давлением / Бершадский В.А., Соколов Н.В., № 2292708, заявл. 18.08.80.

127. А.с. 180317 СССР Способ определения концентрации растворенного газа в криогенной жидкости и устройство для его осуществления / Бершадский В.А., Лапин Ю.К., Гурфинкель В.Я., № 3024184, заявл. 03.08.81.

128. А.с. 196808 СССР Способ подготовки топлива в баке летательного аппарата / Бершадский В.А., Сидоренко А.П., Соколов Н.В., №3065994, заявл. 29.08.83.

129. А.с. 249643 СССР Способ наддува бака двигательной установки с жидким водородом / Бершадский В.А., Белозуб В.Г., Протопопов В.М., Федоров В.И., № 3093801, заявл. 16.07.84.

130. А.с. 253198 СССР Устройство для испытания насоса, работающего на криогенной жидкости / Бершадский В.А., Кравишвили Д.И., Соколов Н.В., № 3117450, заявл. 20.06.75.

131. А.с. 259069 СССР Способ термостатирования криогенного топлива / Бершадский В.А., Белозуб В.Г., Зяблицев Г.Н., Федоров В.И., №3093801, заявл. 16.07.84.

132. А.с. 266748 СССР Способ градуировки средств измерений температуры криогенного топлива / Бершадский В.А., Богданов Б.Х., Гурфинкель В.Я., № 3166200, заявл. 30.03.87.

133. А.с. 273291 СССР Способ газонасыщения криогенного топлива / Бершадский В.А., Бахтинов Н.А., № 3177337, заявл. 11.05.87.

134. А.с. 280935 Емкость для сжиженного газа / Бершадский В.А., Зяблицев Г.Н., Курлов В.К., Исаев В.П., № 3179188, заявл. 22.08.87.

135. А.с. 282680 СССР Способ определения концентрации растворенного газа по параметрам состояния криогенной жидкости / Бершадский В.А. №3169535, заявл. 18.02.87.

136. А.с. 287093 Способ заправки бака криогенным топливом / Бершадский В.А., № 3192129, заявл. 18.02.88.

137. А.с. 289418 СССР Способ динамической градуировки и поверки средств измерений температуры потоков и устройство для его осуществления / Бершадский В.А., Гурфинкель В.Я., № 3168193, заявл. 20.04.87.

138. А.с. 302279 СССР Способ градуировки и поверки средств измерений сплошности потока / Бершадский В.А., Гурфинкель В.Я., №4503082, заявл. 21.11.88.

139. А.с. 302660 СССР Способ термостатирования криогенного топлива в баке / Бершадский В.А., Богданов Б.Х., Федоров В.И., Лукьянова Э.А. и др. № 4504792, заявл. 23.12.88.

140. А.с. 3114910 СССР Способ испытаний системы наддува топливного бака / Бершадский В.А., Панков В.В., Федоров В.И., Читнев А.И., №4518817, заявл. 07.08.89.

141. А.с. 66205 СССР Перегородка для борьбы с расслоением / Бершадский В. А., Сидоренко А.П., Карнеев Ю.А. и др., № 1532360, заявл. 02.04.71.

142. А.с. 70165 СССР Устройство для сжигания топлива / Бершадский В.А., Богданов Б.Х., Лапин Ю.К., Маликов Г.И., № 1547688, заявл. 10.04.72.

143. А.с. 87945 СССР Способ защиты дренажной магистрали от проникновения атмосферного воздуха / Бершадский В.А., Богданов Б.Х., Большаков М.М., Лапин Ю.К.,№ 87945, заявл. 04.08.73.

144. А.с. 97131 СССР Способ захолаживания бака / Бершадский В.А., Су-лев И.С., Коротышев Р.Л. № 1588572, заявл. 14.04.75.

145. А.с. 1432267 СССР Способ стендовых испытаний лопастного насоса / Бершадский В.А., Лысов Е.Н., Петров В.И., Сидоренко А.П., №4173800, заявл. 29.07.87.

146. А.с. 204714 СССР Способ захолаживания криогенного трубопровода и устройство для его осуществления / Бершадский В.А., Сидоренко А.П., Тюрин Н.К., №3063299,заявл. 11.04.83.

147. А.с. 272295 СССР Способ охлаждения высоконапорного потока и устройство для его применения / Бершадский В.А., Кучкин В.Н.,Тюрин Н.К., №3164246, заявл. 23.02.87.

148. А.с. 304630 СССР Способ аварийного останова двигателя замкнутой схемы / Бершадский В.А., Менжук В.Н., Маргелов Г.Г., №3186301, заявл. 3.12.87.

149. А.с. 1774185 СССР Способ динамической градуировки и поверки средств измерений расхода жидкости в потоке / Бершадский В.А.,Гусев М.А., Панков В.В., №4095692, заявл. 26.02.90.