автореферат диссертации по авиационной и ракетно-космической технике, 05.07.05, диссертация на тему:Исследование зависимостей характеристик ЖРДМТ тягой 50...400Н на топливе АТ+НДМГ от основных параметров двухкомпонентной соосной центробежной форсунки и струйных форсунок завесы

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ УНИТАРНОЕ ПРЕДПРИЯТИЕ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ЦЕНТР ИМЕНИ М.В.КЕЛДЫША

ИССЛЕДОВАНИЕ ЗАВИСИМОСТЕЙ ХАРАКТЕРИСТИК ЖРДМТ ТЯГОЙ 50...400 Н НА ТОПЛИВЕ АТ+НДМГ ОТ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ ДВУХКОМПОНЕНТНОЙ СООСНОЙ ЦЕНТРОБЕЖНОЙ ФОРСУНКИ И СТРУЙНЫХ ФОРСУНОК ЗАВЕСЫ

Специальность: 05.07.05 -Тепловые, электроракетные двигатели и энергоустановки летательных аппаратов

УДК 621.454-181.4.0343

экз.№.

На правах рукописи

АНДРЕЕВ Юрий Захарович

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Н. Салда-2004г.

Работа выполнена в научно-исследовательском институте машиностроения

Научный руководитель

■ Доктор технических наук Евгений Григорьевич ЛАРИН

Официальные оппоненты

Доктор технических наук Константин Петрович ДЕНИСОВ

Кандидат технических наук, доцент Станислав Алексеевич ШУСТОВ

Ведущая организация - РКК «ЭНЕРГИЯ»

Защита состоится «

8»ъенаё/л

2004 года в часов на заседании

диссертационного совета К 403.009.01 при ФГУП

Исследовательский Центр имени М.В.Келдыша по адресу: г. Москва, 125438, ул. Онежская, д.8

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГУП Центр Келдыша

Автореферат разослан « 22» октября 2004 г.

Ученый секретарь диссертационного совета кандидат технических наук

В. А. Исаев

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Создание высокоэкономичных с удовлетворительным тепловым состоянием ЖРДМТ, применяемых в качестве исполнительных органов систем управления движением и пространственным положением КА, является важным фактором надежности и эксплуатационной безопасности. Известные способы увеличения экономичности двигателя (в том числе увеличение приведенной длины камеры сгорания, применение сопел с геометрической степенью расширения порядка 100... 150), а также известные способы тепловой защиты используемые в ракетной технике, не всегда возможно реализовать в ЖРДМТ вследствие особенностей их применения в составе К.А.

Для получения высоких значений удельного импульса тяги при обеспечении удовлетворительного теплового состояния двигателя одной из наиболее перспективных схем смесеобразования представляется схема с двухкомпонентной центробежной форсункой, у которой внутренняя форсунка - горючего, внешняя - форсунка окислителя. На периферии внешней центробежной форсунки расположены струйные форсунки окислителя наклоненные под углом 30° к оси фор-

суночной головки.

ЖРДМТ разработки НИИмаш с рассматриваемой схемой смесеобразования использовались и используются на целом ряде космических аппаратов. В их числе, кроме всех номеров станций "Салют", пилотируемые объекты "Алмаз", Мир", Со-юз-Т", "Союз-ТМ", модули дооснащения орбитальной станции "Мир", "Квант", "Кристалл", "Спектр", "Природа", непилотируемый грузовой корабль "Прогресс", целый ряд аппаратов серии "Космос", спускаемые аппараты, сервисный модуль "Звезда" и функциональный грузовой блок "Заря" Международной космической станции и т.д.

Отсутствие исследований по оптимизации гидравлических параметров форсунки не позволяло вплоть до середины 80-х годов получить высокие энергетические характеристики двигателей (фр £ 0,8),, причем межэкземплярный разброс по расходному комплексу достигал 10...15 м/с (р = 130... 145 м/с) при нестабильном тепловом состоянии, хотя эти двигатели удовлетворяли требованиям "Технических заданий" заказчика. Резко возросшие в последнее время требования к энергетическим характеристикам ЖРДМТ при сохранении высокой степени надежности привели к необходимости проведения экспериментальных исследований, направленных на совершенствование методов проектирования таких двигателей. Результатом исследований явился целый ряд выявленных зависимостей: зависимость экономичности ЖРДМТ от соотношения кинетических энергий пелен окислителя и горючего, от угла совместного факела распыла и его несимметричности относительно оси форсуночной головки, зависимость экономичности и теплового состояния от расхода окислителя на завесу, от количества струй завесы и их дальнобойности. На основе положительных результатов исследований разработаны расчетно-теоретические основы проектирования ЖРДМТ с номиналом тяги 50...400Н с двухкомпонентной соосной центробежной форсункой и струйными окислитель, |»угппьи плчели«ытчВ7п>ч^мт1 экономичность ными форсунками , использование

до уровня ^3000 м/с.

Актуальность работы определяется существенным снижением в последние годы объема финансирования космической отрасли. Отсюда - естественное стремление ведущих фирм отрасли увеличить сроки активного существования КА на орбите, что приводит к настоятельной необходимости повышения экономичности ЖРДМТ, используемых в системах управления этих аппаратов.

Цель работы - исследования зависимостей экономичности и теплового состояния ЖРДМТ с номиналом тяги 50...400Н на топливе АТ+НДМГ от основных параметров двухкомпонентной соосной центробежной форсунки и разработка метода проектирования такого класса двигателей.

Решаемые в работе задачи состоят в следующем:

1. Анализ современного уровня развития ЖРДМТ.

2. Экспериментальные исследования ЖРДМТ. Определение зависимости удельного импульса тяги от соотношения кинетических энергий пелен окислителя и горючего, от угла совместного факела распыла и его несимметричности, определение зависимости удельного импульса тяги и температуры сопла в критическом сечении от расхода окислителя на завесу, от количества и дальнобойности струй зззесы.

3 Разработка расчетно-теоретических основ проектирования ЖРДМТ с номиналом тяги 50...400Н с двухкомпонентной центробежной форсункой и струйными форсунками окислителя.

Методы исследовании. Для экспериментальных исследований в настоящей работе применялись объемный, весовой (измерение расхода), оптический и термоэлектрический (измерение температуры), индуктивный, манометрический (измерение давления), фотографический (определение углов распыла форсунок) методы.

Научной новизна работы заключается в следующем:

для ЖРДМТ с двухкомпонентной центробежной форсункой и струйными форсунками окислителя впервые экспериментально определены зависимости удельного импульса тяги:

- от соотношения кинетических энергий пелен окислителя и горючего;

- от угла совмесгного факела распыла: предложена методика оптимизации угла совместного факела распыла для получения максимальной экономичности;

- от несимметричности угла совместного факела распыла;

кроме того, экспериментальным путем определены зависимости удельного импульса тяги и температуры сопла в критическом сечении:

- от расхода окислителя на завесу;

- от дальнобойности и от количества струй завесы.

Практическая значимость результатов работы заключается в использовании их при проектировании высокоэкономичных ЖРДМТ, а также при модернизации ранее разработанных в НИИмаш двигателей с исследуемой схемой смесеобразования.

Реализация результатов. Использование результатов исследований позволило вдвое сократить сроки и стоимость модернизации двигатслей тягой 130П для КА "Со-юз-ТМ", "Прогресс-М" и служебного модуля "Звезда" Международном космическом станции, обеспечив фактическое увеличение их экономичности на 16%.

Достоверность результатов, представленных в диссертации, предложенных рекомендаций и выводов основывается на результагах многочисленных контрольно-технологических и контрольно-выборочных испытаний, а также на ре-

зультатах лётных испытаний ЖРДМТ и успешной эксплуатации их в составе космических аппаратов "Союз-ТМ", "Прогресс", служебного модуля "Звезда" Международной космической станции. Личный вклад автора:

1) По результатам проведенных исследований соискателем выявлен ряд неизвестных до этого зависимостей:

а) зависимости удельного импульса тяги ЖРДМТ:

- от соотношения кинетических энергий пелён окислителя и горючего;

- от величины угла совместного факела распыла;

- от несимметричности угла совместного факела распыла.

б) зависимости удельного импульса тяги и температур:

- от расхода окислителя на завесу для двигателей с различным количеством струй завесы;

- от дальнобойности струй завесы;

- от количества струй завесы.

2) На основании результатов исследований разработаны расчетно-теоретические основы проектирования ЖРДМТ с двухкомпонентной центробежной форсункой.

3) Соискателем получен ряд патентов, касающихся темы диссертации.

Апробация результатов. Отдельные результаты работ докладывались и обсуждались на совещаниях. Результаты всей работы докладывались и обсуждались на заседании секции №2 НТС НИИмаш.

Публикации. По результатам работ исследований опубликованы 2 статьи, тезисы доклада, материалы работы отражены в 8 научно-технических 8 аьторских свидетелю 8 и патенте» СССР и РФ-На защиту выносятся:

1. Зависимости удельного импульса тяги двигателей:

- от соотношения кинетических энергий пелён окислителя и горючего;

- от величины угла совместного факела распыла;

- от несимметричности угла совместного факела распыла;

2. Зависимости удельного импульса тяги и температуры сопла в критическом сечении:

- от расхода окислителя на завесу для двигателей с различным количеством струй завесы;

- от дальнобойности струй завесы;

- от количества струй завесы.

3.Расчетно-теоретические основы проектирования ЖРДМТ тягой 50...400 Н на топливе АТ+НДМГ с двухкомпонентной центробежной форсункой и окислительными струйными форсунками."

Структура и обьем диссертации. Работа состоит 1П введения, 8 глав п выводов. ичложенных на 1<91 странице текста, списка испопьчованнон литературы п< (08 наименовании содержит 5Х рнсгнкон и 21»таГпнн

СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ

К» »причти оЛпгигтмиа актутпмюсть проие.Т-'ния исследовательских работ, направленнь1Х на увеличение экономичности двигателя при сохранении удовлетворительного к'нлоного состояния, приведены основные характеристики зарубежных и отечест венных ЖРДМТ и дана сравнительная оценка этих двигателей.

В нерпой главе представлен обзор литературных источников, посвященных ЖРДМТ, дана классификация схем смесеобразования по типу и количеству форсуночных элементов, по способу организации смесеобразования и тепловой защиты камеры сгорания, приведены таблицы с наиболее характерными схемами смесеобразования. Здесь же приводятся литературные источники по исследованиям, связанным с организацией процессов смесеобразования, по кинетике преобразования топлива. В первой главе указаны цель работы и решаемые задачи, приводится пневмогидравлическая схема стенда для огневых испытаний ЖРДМТ, экспериментальные двигатели, на которых проводились исследования, фотографии двигателей, в разработке и модернизации которых участвовал автор, пояснения, отражающие вклад автора в разработку и модернизацию каждого двигателя, приводятся фрагменты осциллограммы, термограммы, методика обработки экспериментальных данных.

Во второй главе приводится анализ химического состава промежуточных продуктов взаимодействия АТ+НДМГ (газофазных и жидкофазных).

Рассмотрен также механизм преобразования топлива в камере при низком начальном давлении (Рк < Ps) для условия полного жидкофазного смешения (теоретический случай) и предполагаемый рабочий процесс для неполного жидкофаз-ного смешения компонентов топлива, который приводится ниже. Поскольку в двигателе с двух компонентны ми центробежными форсунками практически невозможно добиться полного жидкофазного смешения, при столкновении пелен окислителя и горючего неперемешанными остаются часть окислителя и горючего. Жидкофаз-ные промежуточные продукты (ЖФПП), направляющиеся к стенке камеры, находятся в окружении неперемешанных слоев "О" и "Г" - см. Рис.1. После соударения

,3м.»1_______3««д_2.

Рис.I. Схема рашнтия рабочего процесса в камере

со стенкой камеры слоистое течение разделяется на две части, одна часть (жидкий неперемешанный АТ), развернувшись, уходит по стенке камеры в зону обратных токов, другая часть (жидкий неперемешанный АТ+ЖФПП+жидкий неперемешанный НДМГ) продолжает движение по стенке камеры к соплу, причем .жидкий АТ располагается на стенке камеры, над ним - ЖФПП, а над ЖФПП - слой жидкого неперемешанного НДМГ. Температура наружной поверхности стенки камеры в зоне 1, замеренная при огневых испытаниях, составляет я/100 К. ~

Выделяющиеся в зоне 1 из слоя смешения зоне обратными токами, уносятся в зону 2 камеры. Соударение со стенкой приво-и дит к вторичному перемешиванию слоистого потока, что несколько выравнивает , неравномерность соотношения компонентов по периметру камеры.сгорания. В* точке соударения со стенкой камеры и далее вниз по потоку реализуете** жидкий^ окислительный пристенок. Жидкий К204 разлагается с отбором тепла от стенки^ камеры по схеме- " -, 1 „ ^

при Т«400К Ы204 -> 2 Ы02 + 623,4 кДж/кг (1) 4

при Т > 600 К 2Ы02 -* 2Ш+02 + 1226 кДж/кг (2)-.

_ /

при Т = 400 ..600 К Ы204 Шг+ИО + 527 кДж/кг " (3)' '

и продолжает движение по стенке камеры к соплу в виде газовой подушки. По пу-^ ти к соплу свободный кислород, выделившийся при разложений (2),"' вступаетд.' химическое взаимодействие с ЖФПП и НДМГ, способствуя выгоранию непро^еа-^' тировавших компонентов Если отбираемого окислительным пристенком тегт недостаточно (например, из-за большой толщины неперемешанного Ноя Т^ОЛ разложение его затягивается по времени и при ограниченной длине камёрй происходит не полностью. Подтверждением предположения о том,' что по длине камеры сгорания реализуется окислительный пристеночный слой, являются работы, проведенные в Самарском государственном аэрокосмическом университете, где в ре-, зультате экспериментального исследования внутрикамерных процессов~ЖР$М(Г 11Д428А-14 (ИОН) разработки НИИмаш был получен ряд зависимостей. ПЗказа-но, что в пристенке реализуется окислительный слой с ос» 3, причем толщина его монотонно изменяется от 2,5. .5 мм на расстоянии 13 мм от торца сопла форсунки до ~ 0,05.. 0,1 мм на расстоянии 53 мм - штатной длине камеры сгорания Необходимо отметить, что неперемешанный слой НДМГ прогревается (от тепла горячих продуктов горения), испаряется и начинает интенсивно разлагаться | при Т=500...700°С и Рк = 0,1 Мн/м2 с выделением тепла По мере продвижения к соплу ' толщина пелены НДМГ уменьшается, а продукты разложения его (метан, азот, водород, аммиак, цианистый водород) уносятся циркулирующими ^хрями в камеру сгорания, где принимают участие в процессе горения. До тех пор, пока над поверхностью ЖФПП присутствует слой свободного НДМГ, отсутствует ощутимый повод тепла из камеры сгорания к ЖФПП (если не считать тепла, выделяющегося при разложении НДМГ), чем толще слой свободного НДМГ, темДлйже к соплу оттягивается начало интенсивного разложения ЖФПП и уменьшается степень завершенности процессов преобразования топлива в камере. После уменьшения до нуля слоя свободного НДМГ тепло из объема камеры сгорания вызывает разогрев

(ЖФПП начинается реакция термического разложения нитратов и аминов (основа ЖФПП), Разложение ЖФПП происходит по экзотермической реакции. Необходимо отметить и роль струй завесы. Струи пронизывают совместный факел распыла, увлекая за собой в высокотемпературное турбулизированное ядро потока часть неперемешанных окислителя и горючего и ЖФПП которые испаряются, разлагаются и сгорают по мере перемешивания; ЖФПП, разлагаются выделением тепла, а продукты разложения вступают в химическое взаимодействие с продуктами газофазных реакций - это способствует повышению полноты сгорания топлива Струи по пути к стенке камеры, проходя через горячие турбулизированные продукты горения, нагреваются, частично испаряются снаружи; испарившаяся часть при механическом взаимодействии с плотной газовой средой отрывается и остается в объеме камеры, продолжая участвовать в процессе горения (разлагаясь по схеме реакций 1,2, 3) Таким образом, струи достигают стенки камеры, потеряв в количестве движения. Достигнув стенки камеры, К204 струй испаряется и разлагается с поглощением тепла от стенки камеры сгорания (по схеме реакций (1), (2), (3)) Свойство К204 поглощать тепло при разложении используется в двигателях с исследуемой схемой смесеобразования для охлаждения стенок камеры и сопла Таким образом, струи играют двоякую роль: повышают экономичность двигателя и охлаждают стенки камеры сгорания и сопла.

В третьей главе приведены результаты исследования зависимости экономичности двигателя от соотношения кинетических энергий пелен окислителя и горючего представленные на рис 2 Зависимость получена на двигателях 11Д459М (192Н), изготовленных с различными значениями соотношений ц / тг\У ^. Из рис.,2 следует, что оптимальное значение соотношений кинетических энергий пелен окислителя и горючего, при котором на двигателе реализуется максимальная экономичность, соответствует значению (При расчете

на компонентах топлива это соотношение соответствует значению » 0,92). С целью подтверждения справедливости этого соотношения для других двигателей с исследуемой схемой смесеобразования на рис 2 нанесены экспериментальные точки для двигателей 11Д458М (392Н) и ПД428А-14. По имеющимся точкам видно/что оптимальное значение соотношения то\\^о/т[ЛУ г для

двигателя 11Д458М находится в интервале 0,85... 1,32.

Прирасчете соотношения т0\У р / т^ 'значен ия масс и скоростей взяш по воде

А

Для двигателя 11Д428А-14 точки сгруппировались в интервале а 1,2... 1,3, что свидетельствует об оптимальном подборе гидродинамических параметров форсуночной головки этого двигателя; разброс по соотношению о /т^ \ объясняется допусками на изготовление форсуночных элементов, приводящими к изменению скоростей пелен (Wo, ^Ур) и углов распыла (2сх0, 2схг).

В третьей главе приводится также зависимость экономичности двигателя от угла- совместного факела распыла (,1у = А(2а£)), представленная на рис. 5. Указанная зависимость получена по результатам гидравлических проливок и огневых испытаний одного из двигателей 11Д459М - № 6. Имея значения расходов через пелены "О", "Г", перепадов давления и углов распыла по формуле (1) определяем скорости истечения пелен , кинетическую энергию пелен и соотношения

кинетических энергий.

ц - коэффициент расхода центробежной форсунки; <р - коэффициент заполнения центробежной форсунки; а - половина угла факела распыла [град];

ДР - перепад давления, срабатываемый на втулке (шнеке) [кг/см2]; Я == 9,81 м/с2;

р - плотность рабочего тела [кг/м3].

Затем строится зависимость,^ = д/тр\У р ), представленная на рис. 3.

На основе проли-вочныч и расчетных данных форсуночном головки строится зависимость

2аг = ),

представленная на рис. 4.

Из зависимостей 2а£ = Дто\У(Утг\^ ) и

перестроения новая

.......... зявиси-

¿У - 1(2«!)

« ' 1» 15 и

мость

(см. рис.5), из которой следует, что для рассмотренного двигателя 11Д459М оптимальное значение угла совместного факела распыла составляет этому значению угла соответствует максимальное значение удельною импульса тяги.

Далее в этом главе приводится последовательность операций по оптимизации VI ла ижместного факела распыла В этой же главе рассмотрены рабочие про ки.ы в камере для трех различных значений угла 2<xi 2av = 2а£0пт, < 2'Xv „r 2az > 2aZmi и дан анализ причин, приводящих к снижению экономичное: и мшг не 1я для случаев 2ат<2сс1шг и2а2;>2аг0пТ

В четвертой главе приведены результаты исследований зависимости экономичное и двигателя от расхода окислителя на завесу (Jy = f( mo завито)), зависим км. ine il] iiuien.i ил рис 6

Исследования проводились на двигателях 11Д428А-14, 15Д280(116Н) в вариантах исполнения с 6-ю и 12-ю струйными форсунками завесы в диапазоне расходов на завесу 26 ..37,5% от общего расхода окислителя Увеличение расхода на завесу на указанных двигателях приводит к снижению экономичности При одинаковых режимах испытаний (Рвхог, Рк, К„„ Рокр) двигатели с 12-ю струями завесы (при одинаковом расходе на завесу) показывают экономичность s на 70.. 80 м/с выше, чем двигатели с 6-ю струями завесы

В четвертой главе также приводятся зависимости температуры поверх-

MS Oil OK

, с 6 и .М.М.КП. укльною импульсатягиот ности сопла в крит™еском сечении от

расхода окислителя на завесу для дви-

Ul428V14(l„or-2(WC,Kni=>I.85. гателей 11Д428А-14 в вариантах исполнения с 6-ю и с 12-ю струями (см рис 7) из которых следует, что при одинаковом расходе окислителя на

завесу двигатели с 6-ю струями завесы менее теплонапряжени, чем двигатели с 12-ю струями. Учитывая высокие требования к современным ЖРДМТ по надежности и уровень разработки в России жаростойких материалов, пригодных для изготовления камер сгорания и сопел (сплав на ниобиевой основе Н65В2МЦ с покрытием МОБь), целесообразно ограничить максимальную температуру конструкции

двигателя значением, не превышающим 1350°С. При этом расход окислителя на завесу согласно рис. 7 должен составить = 30,5% от суммарного расхода окислителя для двигателя с 12-ю струйными форсунками и = 27% - для двигателя с 6-ю струйными форсунками. При этих расходах окислителя достигаемый уровень экономичности для обоих вариантов 1у = 2850 м/с (см. рис 6)

Рис 7 Злшсимость температуры сопла в критическом сечении от расхода окислителя на завесу для двигателя 11Д428А-14 (Р.^о ,=1,8 МПа, Т„ „ Г=20°±5°С, Кт= 1,85, Роч,=1,0и 105 Па)

В четвертой главе также рассмотрены рабочие процессы в камере сгорания для 3-х различных расходов окислителя на завесу: ГПозлв = 0, Шозав = (50...60%) то; ГПозав = 20% Щр и дан анализ причин снижения экономичности при

В пятой главе приведены результаты исследований зависимости экономичности двигателя от несимметричности угла совместного факела распыла, (2<Xi), представленной на рис. 8 в виде серии кривых, каждая из которых отражает зависимость Jy = - а£2) для двигателей 11Д428А-14( 130Н), 15Д280(И6Н), 11 Д458А(392Н) с различным номиналом тяги. Ил И а.ц - углы между осью форсуночной головки и образующими, проведенными к конусу распыла Из приведенных зависимостей следует, что с увеличением несимметричности угла 2аЕ наблюдается резкое падение экономичности двигателя. Оценка несимметричности угла проводилась по фотографиям, полученным при совместной проливке полостей окислителя и горючего, причем для получения полной и неснчметричности угла совместного факела рх- достоверной информации фотографиро-пыла(Т„О|;=20°+'>°С. Km=l,85, вание производилось с 6-ти направле-

Такой подход позволяет получить близкую к реальной информацию о несимметричности угла совместного факела распыла и, при необходимости, отбраковать форсуночную головку как не обеспечивающую высокие энергетические характеристики. В качестве примера на рис. 8 приводятся два характерных двигателя;

11Д428А-14 № Н300.4 и № Н300.5.

Первоначально несимметричность углов 20(£ на них составляла: на двигателе № Н300.4 — 12°, на двигателе № Н300.5 - 13,5°, при этом экономичность на них составляла 2719 м/с и 2727 м/с соответственно. После доработки (доработка заключалась в восстановлении поврежденных сопловых кромок форсунок окислителя и горючего) несимметричность углов 2сХт уменьшилась и составила: на двигателе № на двигателе № При повторных испытаниях этих двигателей экономичность на них возросла и составила 2825 м/с.

В этой же главе проведен анализ причин возникновения несимметричного совместного факела распыла 2(Хт , показано, что причиной несимметричности может быть либо несимметричность угла факела распыла окислителя (2осо)> либо несимметричность угла факела распыла горючего либо несимметричность углов обоих факелов распыла. Далее рассмотрены рабочие процессы в камере сгорания для различных сочетаний несимметричностей. Анализ рабочих процессов позволяет сделать вывод- несимметричный угол совместного факела распыла приводит к неравномерному распределению соотношения компонентов топлива по сечению камеры сгорания, что в свою очередь ведет к снижению экономичности и неудовлетворительному тепловому состоянию двигателя. Для снижения потерь экономичности и создания условий для удовлетворительного теплового состояния на двигателя 11Д428А-14 и I 1Д459М внедрено требование контроля несимметричности углов факелов распыла окислителя (2(Хо)., горючего (2аг) и угла совместного факела распыла (2оС.^),, причем значение несимметричности всех углов ограничено величиной, не превышающей 3е.

В шестом главе приведены результаты исследований зависимости и теплового состояния двигателя от дальнобойности струй. Диаметры струйных форсунок В двигателях малых тяг* составляют десятые доли миллиметров (0,2...0,6) мм и обеспечить дальнобойность струй, истекающих из таких форсунок (особенно при скоростях порядка 30...35 м/с), далеко не просто. В ЖРДМТ струи могут использоваться как для организации рабочего процесса в камере сгорания, так и для организации охлаждения стенок камеры и сопла, а также одновременно для организации рабочего процесса в камере и для охлаждения стенок камеры и сопла.

Примером двигателей, на которых струйные форсунки служат для охлаждения стенок камеры и сопла и одновременно существенно влияют на рабочий процесс в камере, может служить ряд ЖРДМТ разработки ПИИмаш: 11Д457 (55Н), \ 1Д456(Ю2Н). 11Д428А-14 (ВОН). 11Д459М (196Н), 11Д458А (392Н). К таким струйным форсункам, учитывая ограниченное число их на лвнгагеле и важность исполняемой роли, предъявляют жесткие фебоиапия но исполнению. Практика довод-л»1 перечисленных двшаклеп с ш.с.1ед>емип 1_.\..моГ, смессиора^оьлмя пикапы, что для обеспечения высокой экономичности (Л>>2.800 м/с) при удовлетворительном тепловом состоянии инициальными мо1 у I быгь ируп с различной далыюиом-

Для одних (ПД428А-14) оптимальными являются дальнобойные* струи, для других (11Д459М, 11Д458А) оптимальны струи с длиной нераспавшейся части

менее 75 мм. При отработке двигателя 11Д428А-14 проводились работы по влиянию дальнобойности струй на экономичность и тепловое состояние, для чего были проведены испытания двигателей № Л200.24 и № Н300.4 с различными вариантами исполнения струйных форсунок, приведенными на рис. 9, 10. Первоначально на указанные двигатели были установлены струйные форсунки, выполненные в варианте, приведенном на рис.9, но при испытаниях были получены неудовлетворительные результаты по тепловому состоянию при высокой экономичности - см. таблицу.

Причиной неудовлетворительного теплового состояния двигателей явилось исполнение струйных форсунок и связанной с ним дальнобойности струй. Нестабильность струй по дальнобойности свойственны варианту исполнения их в соответствии с рис. 9. Причина нестабильности - различные условия в\о-

Рис 10 Струйная форсунка выполнена методом да в струйные форсунки. электроискрового прожигания с последующим выполнением конического входною участка

На рис. 11, 12 приведены фотографии струй двигателей МД428Л-14 № Л200.24, № Н300.4 при скорости истечения = 25 м/с. Из фотографий видно, что струи по дальнобойности различны, и все они далеки от требований "дальнобойности". При скорости истечения 35 м/с картина истечения струй значительно ухудшается. Такие струи не в состоянии пронзить совместный факел распыла, поскольку подхватываются им и отбрасываются на стенку камеры сгорания.

.N1'Л вига юля Вариант исполнения струйных форсунок, приведенный на рис.9 Вариант исполнения струйных форсунок, приведенный на рис 10

,1у. м/с Ткр, °С .IV. м/с 1 кр. °С

11Д428Л-14 № Л200 24 2825 1310 279(5 1170

НД428Л-14Л» 11300.4 2855 1240 2796 1(150

*Л.1 н шмкнншесфчи - Ч" Сф}И. нсрлспанимяси ч.юь ьоюрмх спеши №1 но менее 7> мм при про'пшки на иоде при скоросш иисчепииг: .15 м/с

В габл.ше приведены некоторые результаты мельканий двигателей ПДША-14

Я: Л2С0 2 ! !• У» | п(Ю длп режима рлбо!Ы при РЬХо.1

1,8 МГЦ 1ЬХ0., 20° ± 5"С, Кт = 1,85; 1*0кр = 80 мм рт.ст.

Полученные неудовлетворительные результаты испытаний по тепловому состоянию принудили к поиску варианта исполнения струйной форсунки, который позволил бы существенно снизить температуру стенки сопла в критическом сечении при незначи-Рис П.Двигатель 11Д428А-14№Л 200 24 с конструктивным 1сльиом СНИжении экономим-

исполнением струйных форсунок в соответствии с рис 9 ,,

** - г ности двигателя. Поиск при-

вел к варианту, приведенному на рис. 10, особенность которого заключается в том, что на входе в струйную форсунку выполнен конический участок с углом я 13°. В результате замены струйных форсунок на вариант исполнения согласно рис. 10 двигатели 11Д428А-14 № Л200.24 и Н300.4 стали обладателями дальнобойных струй - см. фотографин, приведенные на рис. 13, 14. Результаты испытаний этих двигателей показали, что замена форсунок при прочих равных

условиях позволила получить удовлетворительное тепловое состояние (температура стенки сопла в критическом сечении снизилась на 14О...19О°С) при одновременном снижении экономичности - см. табл. Далее в шестой главе приводится анализ причины улучшения теплового состояния двигателей со струйными форсунками, выполненными в варианте рис. 10.

В заключение можно сделать следующие выводы:

1. Выполнение струйных форсунок согласно рис. 9 не обеспечивает получение дальнобойных струй. Двигатели с такими струйными форсунками при прочих равных условиях более экономичны по сравнению с двигателямиедально-бойными струями, но более теплонапряженны.

2. Струйные форсунки, выполненные в варианте, представленном на рис. 10, обеспечивают получение дальнобойных струй. Экономичность двигателей с такими струйными форсунками, при прочих равных условиях, ниже по сравнению с экономичностью двигателей с менее дальнобойными струями; применений таких струй приводит к.снижению температуры стенки сопла в критическом сечении и обеспечивает удовлетворительное тепловое состояние двигателя.

3. Выбор дальнобойности струй определяется отношением расстояния оГ '. критического сечения сопла до точки падения струи на стенку камеры красстоя нию от критического сечения сопла до днища форсуночной головки. ОриентироА вочно, из опыта доводочных работ в НИИмаш: при значении этого отношения 0,4...0,45 струя должна быть менее дальнобойной, чем при значении указанного отношения > 0,58. •

В седьмой главе приводятся результаты исследований зависимости, теплового состояния и экономичности двигателя от количества струйных форсунок.'КакА было отмечено выше, струйные форсунки в двигателях с исследуемой схемой смесеобразования предназначены как для охлаждения стенок камеры сгорания и сопла, так и для организации рабочего процесса в камере; при этом немаловажное значение имеет количество струй. Количество струйных форсунок при постоянном расходе окислителя на завесу лимитируется, исходя из соображений: опасности засорения форсунок малого диаметра; технологической возможности исполнения форсунок малого диаметра; возможности выполнения возложенной на них задачи

Практика доводки двигателей разработки НИИмаш показала снижение надежности работы их с уменьшением диаметра отверстий из-за засорения механическими частицами, присутствующими в компонентах топлива,' а также выпадающими в осадок солями К204, что может привести к выходу двигателя из строя. Поэтому уменьшение диаметра струйных форсунок до значений, меньших 0,2 мм, нежелательно. Технологические возможности также накладывают ограничения на' выполнение отверстий малого диаметра и, соответственно, на количество их при'

заданном расходе на завесу.

Температура камеры и сопла является важнейшей характеристикой, завися-' щей от количества струйных форсунок. Вопрос заключается в следующем. Как; было сказано выше, струи при столкновении со стенкой камеры растекаются на: ней в виде пелены (ширина и толщина пелены при постоянном расходе на завесу зависит от расхода через струйную форсунку и угла падения струи на стенку); та ким образом, на стенке образуются чередующиеся полосы окислителя'. При подаче| одного и того же расхода окислителя на завесу (томе.) чеРез разное количество одинаковых по дальнобойности струйных форсунок при постоянном угле падения струй на стенку и при работе двигателя на одних и тех же режимах можнегполу-чить как удовлетворительное, так и неудовлетворительное тепловое состояние сте-

нок камеры и сопла, для подтверждения чего рассмотрим два крайних возможных варианта. -

Вариант 1, Окислитель поступает на завесу через небольшое количество высокорасходных струйных форсунок. Струи пронизывают совместный факел распыла, долетают до стенки камеры, принизывают слой ЖФПП и слои непереме-шанных окислителя и горючего, выходят на поверхность камеры, растекаются на ней в видетолстых пелен и не успевают полностью разложиться и принять участие в процессе горения. Это - чистые потери, приводящие к уменьшению полноты сгорания топлива и к снижению экономичности двигателя, хотя струи выполняют свою охлаждающую роль

Вариант 2 Окислитель поступает на завесу через большое количество малораскодных струйныч форсунок Это может привести к следующим неблагоприятным случаям

- струи настолько маломощны, что не в состоянии пронзить совместный факел распыла;

струи пронизывают совместный факел распыла, но не долетают до стенки камеры сгорания;

- струи пронизывают совместный факел распыла, долетают до стенки камеры сгорания, пронизывают ЖФПП и слои неперемешанных окислителя и горючего, выходят на поверхность камеры и растекаются на ней, образуя тонкую и короткую по протяженности пелену завесы.

В первом случае малорасходные струи подхватываются совместным факелом распыла и уносятся на стенку камеры сгорания, увеличивая неравномерность распределения соотношения компонентов на стенке. В этом случае не приходится говорить об охлаждающей роли струй.

, Во втором случае струи пронизывают совместный факел распыла и по пути к стенке камеры нагреваются, испаряются и распадаются от воздействия на них плотной газовой среды; распавшиеся струи разлагаются, а продукты разложения принимают участие в процессе горения, повышая полноту сгорания топлива. Струи в этом случае также не выполняют охлаждающей роли.

В третьем случае короткая пелена окислителя испаряется на стенке камеры сгорания, полностью разлагается с выделением свободного кислорода, который вступает в химическое взаимодействие с ЖФПП, способствуя выгоранию непрореа-гиррвавших компонентов: полнота сгорания топлива повышается. Струи в этом случае выполняют свою охлаждающую роль на очень коротком участке поверхности камеры сгорания на участке, где существует пелена жидкого окислителя и его паров.

На ЖРДМТс центробежными форсунками разработки НИИмаш проверены тепловое состояние и экономичность двигателей с 6-ю, 10-ю и 12-ю струйными форсунками На рис 7 приведены зависимости температуры стенки сопла в критическом сечении от расхода окислителя на завесу для двигателей, изготовленных в вариантах с 6-ю и 12-ю струйными форсунками. Из рисунка следует, что при прочих равных условиях на двигателях с 6-ю струйными форсунками температура стенки сопла в критическом сечении в диапазоне расхода на завесу 'тозав 28.. 32% от т„ на 14О...320°С ниже по сравнению с температурой на двигателях С 12-ю струйными форсунками

Рассмотрим влияние количества струйных форсунок на экономичность двигателя. Как было сказано выше, изменение количества струйных форсунок от минимального до максимального количества приводит к различным вариантам теплового состояния и экономичности и спрогнозировать заранее конечный результат не представляется возможным, поэтому для получения высокой экономичности при удовлетворительном тепловом состоянии необходимо экспериментальным путем определить оптимальное количество струйных форсунок.

. В дальнейшем предполагается продолжить работу в этом направлении и определить зависимость экономичности и теплового состояния двигателя от количества струйных форсунок при различной дальнобойности их. По результатам проведенных работ можно констатировать, что в пределах исследованного количества струйных форсунок (6... 12) увеличение количества их (при прочих равных условиях) приводит к росту экономичности. Примером может служить зависимость 1у = Г(п1озав/1И) - см. рис. 6. для двигателей 11Д428А-14 с 6-ю и 12-ю струйными форсунками, из которой следует, что экономичность двигателей с 12-ю струйными форсунками выше по сравнению с экономичностью этих же двигателей с 6-ю струйными форсунками.

Представляется немаловажным отметить еще одно обстоятельство, влияющее на экономичность и тепловое состояние двигателя - положение точки падения струй на стенку камеры, которое определяется углом наклона струй к оси камеры. Положение точки падения'струй определяет время пребывания их на стенке камеры, а это, в конечном результате, определяет полноту сгорания топлива и экономичность, поэтому при решении конкретной задачи, связанной с обеспечением высокой экономичности двигателя при сохранении удовлетворительного теплоиого состояния, необходимо рассматривать в комплексе вопрос о количестве струйных форсунок, дальнобойности струй и положении точки падения струй на стенку камеры сгорания. Такая работа проведена с двигателями 11Д459М и получены предварительные, результаты, подтверждающие высказанное утверждение. Подводя итог изложенному, можно сделать следующий вывод. Проведенные исследования показали, что существуют зависимости теплового состояния и экономичности двигателя с исследуемой схемой смесеобразования от количества струйных форсунок; увеличение количества струйных форсунок, при прочих равных условиях, приводит к увеличению экономичности и температуры конструкции двигателя.

Основные выводы:

1. Установлена зависимость экономичности двигателя от соотношения кинетических энергий пелен окислителя и горючего, полученного по результатам гидравлических проливок; оптимальное значение соотношения кинегическич энергий пелен, соответствующего максимальной экономичности, равно 2 1,2 (При расчете на компонентах топлива это соотношение соответствует значению» 0,92)

2. Установлена зависимость экономичности и температуры сопла в критическом сечении от расхода окислителя на завесу. Показано, что при рекомендуемой для ЖРДМТ максимальной температуре стенки камеры и сопла, выполненных из жаростойкого сплава Н65В2МЦ « 1350°С расход окислителя на завесу должен составлять: для двигателей с 12-ю струйными форсунками ш() ¡дц £ 30,5%, для двигателей с 6-ю струйными форсунками то ¡лв = 27% ог общего расхода окислителя

3 Установлена зависимость экономичности двигателя от угла совместного факела распыла 2а£;:показано, что максимальное значение экономичности соответствует конкретному значению угла совместного факела распыла, отклонение от которого как в сторону увеличения, так и в сторону уменьшения приводит к снижению экономичности двигателя. Разработана методика, позволяющая оптимизировать угол совместного факела распыла 2aj с целью получения максимальной экономичности двигателя.

4. Установлена зависимость экономичности двигателя от несимметричности угла совместного факела распыла показано, что увеличение несимметричности приводит к снижению экономичности. Для уменьшения потери экономичности из-за несимметричности угла 2a¡; на двигателях ПД428А-14, 11Д459М рекомендовано и внедрено предложение по введению контроля несимметричности углов факелов распыла окислителя (2с*о)„ горючего (2ар) и угла совместного факела распыла (2aj;)B причем значение несимметричности всех углов ограничено величиной, не превышающей 3°.

5. Установлена зависимость экономичности и теплового состояния двигателя от дальнобойности струй. Показано, что для обеспечения высокой экономичнр-сти двигателя при удовлетворительном тепловом состоянии оптимальными могут быть струи с различной дальнобойностью. Выбор вида струи определяется отношением расстояния от критического сечения сопла до точки падения струи на стенку камеры к расстоянию от критического сечения сопла до днища форсуночной головки. Из опыта доводочных работ в НИИмаш установлено, что: при значении указанного отношения 0,4...0,45 струи должны бьпь недальнобойными, при значении указанного отношения £ 0,58 струи должны быть дальнобойными.

6. Установлена зависимость экономичности и теплового состояния двигателя от количества струйных форсунок. Показано, что увеличение количества струйных форсунок с 6-ти до 12-ти, при прочих равных условиях, приводит к росту экономичности двигателя и температуры сопла в критическом сечении.

7. На основании проведенных в настоящей работе исследований и накопленного опыта разработаны Расчетно-теоретические основы проектирования ЖРДМТ с номиналом тяги 50...400 Н с двухкомпонентной центробежной форсункой и струйными окислительными форсунками" позволяющая значительно сократить сроки и объем работ при отработке вновь проектируемых двигателей с исследуемой схемой смесеобразования, а также сроки и объем работ при модернизации существующих двигателей разработки НИИмаш. Применение "Расчетно-теорегических основ..." при модернизации двигателей 11Д428А-14 и 11Д428А-16 позволило вдвое сократить сроки и объемы работ при одновременном увеличении экономичности на 16%.

В заключение необходимо отметить, что отступление от традиционно сложившегося в двигателестроении подхода к схеме смесеобразования ЖРДМТ с двухкомпонентными соосными центробежными форсунками (внешняя форсунка -горючего, внутренняя - окислительная) и переход к схеме (внешняя форсунка -окислительная, внутренняя - горючего) совместно с проведенными в настоящей работе исследованиями позволяет решить важнейшую для двигателя малых тяг проблему - получить удовлетворительное тепловое состояние при высокой экономичности

Осионпос содержание диссс|)1 анионной рабоп>1

теля мзюП тяги типа 15Д28П с \луниемшлми па|м\'страми (этап сравппгслып.л испытаний) Научно-технический отчет НИИмаш ЮЗ Андреев, А.В.Жмуденко,

2. Результаты уточняющих испытаний модернизированного варианта ЖРДМТ 15Д280. Научно-технический отчет НИИмаш. В.И.Герман, В.А.Муркин, Ю.З.Андреев и др. № 24345, 1988.

3. А.С. № 273430 (СССР) Жидкостный ракетный двигатель малой тяги. НИИмаш. Автор изобретения Андреев Ю.З., 1988 г.

4. А.С. № 290279 (СССР) Смесительная головка ракетного двигателя малой тяги. НИИмаш. Автор изобретения Андреев Ю.З., 1989 г.

5. Патент № 2041375 (Р.Ф.) Камера сгорания. НИИмаш. Авторы изобретения Андреев Ю.З., Ермолович Е.И., Ларин Е.Г. 1990 г.

6. Результаты испытаний по экспериментальной отработке двигателя с номинальной тягой 40 кГс. Научно-технический отчет НИИмаш. В.И.Герман, В.А.Муркин, Ю.З.Андреев и др. 11Д458А-57/91, 1991 г.

7. А.С. № 1762603 (СССР) Способ изготовления камеры ЖРДМТ. НИИмаш. Автор изобретения Андреев Ю.З., 1992 г.

8. Андреев Ю.З., Булдашев СА., Завгородний Г.К., Казанкин Ф.Л., Ларин Е.Г. Двухкомпонентный двигатель малой тяги 600Н, противостоящий температурам обратного входа в атмосферу (для орбитального корабля "Гермес"). Доклад на сессии Европейского космического агентства по двигателям и ДУ проекта "Гермес", 27-29 января 1993 г., Тулуза, Франция.

9. Результаты испытаний модернизированного двигателя 11Д428А-14 с номиналом тяги 13 кгс (1, предварительный этап(. Научно-технический отчет. НИИмаш. ВАМуркин, Ю.З.Андреев и др. 11Д428А-14-82.67/93

10. Результаты испытаний двигателей ПД428А-14 (ИД428А-16) на завершающем этапе. Научно-технический отчет. НИИмаш. ВАМуркин, Ю.ЗАндреев и др. ПД428А-14-82-70/94.

11. Результаты испытаний двигателя 11Д459М с целью повышения экономичности. Тех.справка НИИмаш. Н.В.Аржанухина, В.А.Муркин, Ю.З.Андреев, Т.С. №82-1/94, 1994 г.

12. Результаты испытаний двигателя 11Д459М тягой 200Н. Тех.справка НИИмаш, Тех.справка НИИмаш. Н.В.Аржанухина, В.А.Муркин, Ю.З.Андреев, Т.С. №82-6/94, 1994 г.

13. Патент № 182 8685 (СССР). Смесительная головка. НИИмаш. Автор изобретения Андреев Ю.З., Ермолович Е.И., 1994 г.

14. Результаты поисковых испытаний двигателя 11Д459М тягой 200Н. Научно-технический отчет НИИмаш. Н.В.Аржанухина, В.А.Муркин, Ю.З.Андреев, №11Д459М 82-84/95, 1995 г.

15. Патент № 2100636 (Р.Ф.) Камера ЖРДМТ. НИИмаш. Автор изобретения Андреев Ю.З., 1998 г.

16. Патент № 2117177 (Р.Ф.). Способ изготовления стр>йны\ форсунок. НИИмаш. Автор изобретения Андреев 10.3., 1998 г.

17. Результаты рл^йт.х двигателем 11Д459М тягой 200Н на этапе уточняющих испытаний в (1997-1998 гг. Научно-технический отчет НИИмаш. Е.ГЛарин, Ю.Г.Головкнц, С.П.Жнров, В.А.Муркин, Ю.З.Андреев. 11Д459М.82-104/98, 199,8

18. Зависимость удельного импульса тяги ЖРДМТ на компонентах топлива АТ+НДМГ от основал.(рарэметров двухкомпонентной соосной центробежной форсунки. Современные цэд&чемы ракетной техники. Второе собрание УрНЦ РАН. Собрание УрО научного совета РАН по горению. Ииасс,20февраля 1991 г, с.57-62. Сборник мат^ри^ов. пИжевск, 1997.

1 'с-'-'

19. За в и с и м о с т ьул^л ¡> но го импульса тяги ЖРДМТ на компонентах топлива АТ+НДМГ от основнцх параметров двухкомпонентной соосной центробежной форсунки. Ракетно-космическая (техника. Научно-технический сборник, серия 4, выпуск 3 (145). Нижняя Са.^'Андреев Ю.З. с. 155-163.

20. Результаты^р^(^ментального исследования поля температур и эпюры соотношения компощздо^в¡^модульной конструкции к.с. штатного ЖРДМТ Н Д428А с головками смесеобразования № 288, № 326. Научно-технический отчет

815. СГАУ. С.А Шустрв^^Кебеке, Ю.З.Андреев и др., Самара, 2000 г.

21. Андреев Ю.З. Зависимость удельного импульса тяги и теплового состояния ЖРДМТ на топл1щ0Д^"-НДМГ с двухкомпонентной центробежной форсункой и струйными о^с/дот^уыми форсунки от дальнобойности струй и количества струйных форсу^<лс,Г)Те311,сь1 докладов научно-технической конференции Государственного Космического.научно-производственного центра им. М.В. Хру-ничева, декабрь 2003 г. Москез

22. Патеш №2219363 (Р.Ф.) Камера жидкостного ракетного двигателя малой тяги. НИИмаш Автрр"^¡ооцегения Андреев Ю.З., 2003 г.

■•/г а !;(£..:.

..г; . '

.1 .К11Ч-./, »

I ', ип.' т;> I 1

.^.тики •

г ьн:1/'г"

,{ ! |/|:и1 ;

( то»:-.

11885 î

Принятые сокращения и обозначения

Введение

1. Состояние разработки и основные проблемы, требующие разрешения при создании ЖРДМТ. Цели и задачи исследований

1.1. Особенности применения ЖРДМТ в качестве исполнительных органов управления К.Л. Состояние разработки ЖРДМТ на са-мовосштаменяющихся жидких ракетных топливах

1.2. Организация рабочего процесса в камере ЖРДМТ на самовоспламеняющихся жидких ракетных топливах

1.2.1. Исследования по организации процесса смесеобразования

1.2.2. Исследования по кинетике преобразования топлива

1.3. Цели и задачи исследований

1.4. Экспериментальная материальная часть, испытания, обработка результатов измерений

1.4.1. Экспериментальная материальная часть

1.4.2. Испытания

1.4.3. Обработка результатов измерений

2. Организация рабочего процесса в камере сгорания ЖРДМТ

2.1. Предполагаемый механизм предпламенного взаимодействия JigMT+AT

2.2. Анализ химического состава промежуточных продуктов взаимодействия НДМГ+АТ

2.3. Особенности процессов горения в ЖРДМТ. Оценка роли турбулентной диффузии.

2.4. Механизм предпламенного преобразования самовоспламеняющихся топлив

2.5. Организация рабочего процесса в камере сгорания ЖРДМТ

3. Исследование зависимости экономичности двигателя от соотношения кинетических энергий пелен окислителя и горючего и угла совместного факела распыла топлива в двухкомпонентной центробежной форсунке

3.1. Исследование зависимости экономичности двигателя от соотношения кинетических энергий пелен окислителя и горючего

3.2. Исследование зависимости экономичности двигателя от угла совместного факела распыла топлива

3.2.1. Исследование зависимости угла совместного факела распыла топлива от соотношения кинетических энергий пелен окислителя и горючего

4. Исследование зависимости экономичности двигателя и температуры сопла в критическом сечении от расхода окислителя на завесу

5. Исследование зависимости экономичности двигателя от несимметричности угла совместного факела распыла топлива в двух-компонентной центробежной форсунке

6. Исследование зависимости экономичности и теплового состояния двигателя от дальнобойности струй завесы

7. Исследование зависимости теплового состояния и экономичности двигателя от количества струйных форсунок

8. Погрешности определения параметров

9. Выводы

Задачи изучения и освоения космического пространства, расширения исследований по применению космических средств для разведки ресурсов земли, метеорологии, навигации, связи, в производстве уникальных материалов для нужд обороны и науки приобретают большое практическое значение. Для решения этих задач широкое применение нашли жидкостные ракетные двигатели малой тяги (ЖРДМТ) на самовоспламеняющемся топливе НДМГ+АТ, что обусловлено возможностью получения высоких энергетических, динамических и эксплуатационных характеристик таких двигателей. К ЖРДМТ, разработанным в НИИмаш до 1993 г. не предъявлялись высокие требования по энергетическим, динамическим и ресурсным характеристикам, а недостаточность исследований по оптимизации гидрадинамических параметров форсуночных головок не позволяла получить такие характеристики (срк не превышал 0,8 при ме-жэкземплярном разбросе по расходному комплексу до 100-150 м/с ((3= DOOMS 0 м/с) при нестабильном тепловом состоянии), хотя эти двигатели удовлетворяли требованиям техническим заданий заказчика. Такими характеристиками обладали двигатели 11Д428, 11Д428М, 11Д456, 15Д280, 11Д458, 11Д459 на момент начала исследовательских работ, связанных с написанием диссертационной работы.

Начиная с 1993 г. резко возросшие требования к энергетическим и ресурсным характеристикам ЖРДМТ (Jy = 3000 м/с, п > 0,5-106 включений) при сохранении высокой степени надежности привели к необходимости внедрения жаропрочных материалов с жаростойким покрытием для изготовления камеры сгорания и сопла и необходимости проведения экспериментальных исследований, направленных на совершенствование метода проектирования таких двигателей.

В результате проведенных лично автором расчетно-теоретических и экспериментальных исследований по поиску оптимальных значений соотношения кинетических энергий пелен окислителя и горючего, угла совместного факела распыла и его несимметричности, расхода окислителя на завесу, количества струй завесы и их дальнобойности разработаны и экспериментально подтверждены основы проектирования ЖРДМТ тягой 50.400Н на топливе АТ+НДМГ с двухкомпонентной центробежной форсункой и струйными окислительными форсунками, что позволило повысить экономичность двигателей до 2900 м/с при удовлетворительном тепловом состоянии и высокой степени надежности.

Актуальность работы определяется существенным снижением в последние годы объема финансирования космической отрасли. Отсюда — естественное стремление ведущих фирм отрасли увеличить сроки активного существования КА на орбите, что приводит к настоятельной необходимости повышения экономичности ЖРДМТ, используемых в системах управления этих аппаратов.

Цель работы — исследование зависимости экономичности и теплового состояния ЖРДМТ с номиналом тяги 50.400Н на топливе АТ+НДМГ от основных параметров двухкомпонентной соосной центробежной форсунки и разработка метода проектирования такого типа двигателей. Решаемые в работе задачи состоят:

1. в анализе современного уровня развития ЖРДМТ;

2. в экспериментальных исследованиях ЖРДМТ, направленных на определение зависимости удельного импульса тяги от соотношения кинетических энергий пелен окислителя и горючего, от величины угла совместного факела распыла и его несимметричности, на определение зависимости удельного импульса тяги и температуры сопла в критическом сечении от расхода окислителя на завесу, от количества и дальнобойности струй завесы;

3. в разработке расчетно-теоретических основ проектирования ЖРДМТ с номиналом тяги 50.400Н с двухкомпонентной соосной центробежной форсункой и струйными окислительными форсунками.

Методы исследований включают методики объемных, весовых, оптических, термоэлектрических, индуктивных, манометрических, фотографических измерений, связанных с измерениями расхода, температуры, давления и углов распыла.

Научная новизна работы заключается в том, что для ЖРДМТ с двухкомпонентной центробежной форсункой и струйными окислительными форсунками определены зависимости удельного импульса тяги:

- от соотношения кинетических энергий пелен окислителя и горючего;

- от величины угла совместного факела распыла; предложена методика оптимизации угла совместного факела распыла для получения максимальной экономичности;

- от несимметричности угла совместного факела распыла.

Кроме того, экспериментальным путем определены зависимости удельного импульса тяги и температуры сопла в критическом сечении:

- от расхода окислителя и горючего на завесу для двигателей с различным количеством струйных форсунок;

- от дальнобойности и количества струй завесы.

Практическая значимость результатов исследований заключается в использовании их при проектировании высокоэкономичных ЖРДМТ, а также при модернизации ранее разработанных в НИИмаш двигателей, что позволяет повысить экономичность двигателей на непрерывном режиме работы до уровня ~ 3000 м/с при удовлетворительном тепловом состоянии и уменьшить сроки разработки и доводки их.

Реализация результатов исследований позволила практически вдвое сократить сроки и объем работ, связанных с модернизацией двигателей тягой ИОН для К.А. "Союз-ТМ", "Прогресс" и служебного модуля "Звезда" Международной космической станции, обеспечив фактическое увеличение их экономичности на 16%.

Достоверность результатов, представленных в диссертации, предложенных рекомендаций и выводов основывается на результатах многочисленных контрольно-технологических и контрольно-выборочных испытаний, а также на результатах летных испытаний ЖРДМТ и успешной эксплуатации их в составе космических аппаратов "Союз-ТМ", "Прогресс", служебного модуля "Звезда" Международной космической станции. Личный вклад автора:

1) По результатам проведенных исследований соискателем выявлен ряд неизвестных до этого зависимостей: а) зависимости удельного импульса тяги ЖРДМТ:

- от соотношения кинетических энергий пелен окислителя и горючего;

- от величины угла совместного факела распыла;

- от несимметричности угла совместного факела распыла. б) зависимости удельного импульса тяги и температуры сопла в критическом сечении:

- от расхода окислителя на завесу для двигателей с различным количеством струй завесы;

- от дальнобойности струй завесы;

- от количества струй завесы.

Оптимизация указанных зависимостей позволила повысить экономичность модернизируемых двигателей до 2900 м/с при сохранении удовлетворительного теплового состояния. Эффективность надежных решении была подтверждена доводочными испытаниями двигателей, что позволило запустить их в серийное производство.

2) На основании результатов исследований разработаны расчетно-теоретические основы проектирования ЖРДМТ с двухкомпонентными центробежными форсунками.

3) Соискателем получен ряд патентов, касающихся темы диссертации.

Апробация результатов исследований. Результаты исследований докладывались и обсуждались на совещаниях Главного конструктора НИИмаш. Результаты всей работы в целом доложены и обсуждены на заседании секции № 2 НТС НИИмаш.

Публикаци и. По результатам исследований опубликованы две статьи и тезисы доклада, материалы работы отражены в 8 научно-технических отчетах, получены 8 авторских свидетельств и патентов на изобретения СССР и Р.Ф. На защиту выносятся:

1. Зависимости удельного импульса тяги двигателей:

- от соотношения кинетических энергий пелен окислителя и горючего;

- от величины угла совместного факела распыла;

- от несимметричности угла совместного факела распыла.

2. Зависимости удельного импульса тяги и температуры сопла в критическом сечении:

- от расхода окислителя на завесу для двигателей с различным количеством струй завесы;

- от дальнобойности струй завесы;

- от количества струй завесы.

3. Подтвержденные экспериментально расчетно-теоретические основы проектирования ЖРДМТ тягой 50.400Н на топливе АТ+НДМГ с двухкомпо-нентной центробежной форсункой и окислительными струйными форсунками.

В заключение было бы целесообразным сравнить основные характеристики некоторых современных зарубежных [1] и отечественных ЖРДМТ разработки НИИмаш, представленные в таблицах 1, 2 (см. Приложения А и Б соответственно).

Прежде чем приступить к сравнению характеристик двигателей, необходимо отметить следующие обстоятельства:

1. Характеристики зарубежных двигателей получены при испытаниях на топливе ММГ+АТ, а характеристики двигателей НИИмаш — при испытаниях на топливе НДМГ+АТ.

Известно, что экономичность одного и того же двигателя с исследуемой схемой смесеобразования при испытаниях на топливе ММГ+АТ при прочих равных условиях выше, чем при испытаниях на топливе НДМГ+АТ. Так серийный двигатель 11Д458 разработки НИИмаш (номинал тяги 392Н), имеющий на топливе НДМГ+АТ удельный импульс тяги 2470 м/с, был испытан в 1994 году на фирме Аэроджет (США) на топливе ММГ+АТ и показал экономичность на 15% выше (2860 м/с).

Для корректности сравнения характеристик двигателей, приведенных в таблицах 1, 2, данные по экономичности отечественных ЖРДМТ разработки НИИмаш с рассматриваемой схемой смесеобразования следовало бы увеличить примерно на 10-15%, а это выводит их на показатели, превышающие достигнутый уровень экономичности зарубежных ЖРДМТ с геометрической степенью расширения до 100 - 150.

2. В таблицах 1, 2 приводятся характеристики опытных зарубежных двигателей (приводится обычно максимально достигнутый уровень) в сравнении с серийными отечественными ЖРДМТ, которые даны с учетом погрешностей измерения и с учетом разброса значений параметров.

Необходимо отметить, что экономичность отдельных экземпляров опытных ЖРДМТ разработки НИИмаш достигает 3000 м/с и выше.

Учитывая изложенное, можно с уверенностью констатировать, что даже серийные двигатели разработки НИИмаш не уступают по экономичности лучшим мировым образцам.

На сегодняшний день двигатели разработки НИИмаш используются на целом ряде космических аппаратов различного назначения. В их числе, кроме всех номеров станций «Салют», пилотируемые объекты «Алмаз», «Мир», «Со-юз-Т», «Союз-ТМ», модули дооснащения орбитальной станции «Мир»: «Квант», «Кристалл», «Спектр», «Природа», непилотируемый грузовой корабль «Прогресс», целый ряд аппаратов серии «Космос», спускаемые аппараты, сервисный модуль «Звезда» и функциональный грузовой блок «Заря» Международной космической станции и т.д.

Необходимо отметить высокую надежность ЖРДМТ разработки НИИмаш с исследуемой схемой смесеобразования, о чем свидетельствует многолетний опыт эксплуатации их на околоземной орбите в составе орбитальных станций, на спускаемых аппаратах КА. Например, орбитальная станция «Мир» успешно эксплуатировавшая двигатели 11Д428А-10 в течение 15 лет, после выработки ресурса была затоплена в 2001 году в Тихом океане; управляемое падение станции в заданный район также обеспечили двигатели разработки НИИмаш.

Другой пример - станция «Салют-7», выработавшая ресурс, была заторможена на околоземной орбите в 1991 году на девятом году пребывания в космосе, благодаря чему была скорректирована траектория падения станции в безлюдный район земного шара; она вошла в плотные слои атмосферы и прекратила свое существование. В критический момент двигатели разработки НИИмаш были единственным средством на станции, благодаря которому удалось выполнить такой маневр, т.к. к этому времени уже не функционировал ни один двигатель разработки других главных конструкторов.

Ни из одного из источников информации до сих пор не поступало сообщений о такой высокой надежности зарубежных ЖРДМТ при эксплуатации в условиях космического пространства.

9. Выводы

Проведенные экспериментальные исследования с ЖРДМТ с двухкомпо-нентными соосными центробежными форсунками позволяют сделать следующие выводы:

1. Установлена зависимость экономичности двигателя от соотношения кинетических энергий пелен окислителя и горючего: оптимальное значение полученного по результатам гидравлических проливок соотношения кинетических энергий mow^/mrwf? пелен, соответствующего максимальной экономичности, равно =1,2. Оптимальное значение соотношения m0w2/mrw2, рассчитанное по компонентам топлива, составляет = 0,92.

2. Установлена зависимость экономичности и температуры поверхности сопла в критическом сечении от расхода окислителя на завесу. Показано, что при рекомендуемой для ЖРДМТ максимальной температуре стенки сопла (выполненного из жаростойкого сплава Н65В2МЦ с покрытием M0S12) =1350°С расход окислителя на завесу должен составлять:

- для двигателей с 12-ю струйными форсунками тозав=30,5%;

- для двигателей с 6-ю струйными форсунками т03ав=27% от общего расхода окислителя.

3. Установлена зависимость экономичности двигателя от угла совместного факела распыла 2ау ; показано, что максимальное значение экономичности соответствует конкретному значению угла совместного факела распыла, отклонение от которого как в сторону увеличения, так и в сторону уменьшения приводит к снижению экономичности двигателя. Разработана методика, позволяющая оптимизировать угол совместного факела распыла 2ау с целью получения максимальной экономичности двигателя.

4. Установлена зависимость экономичности двигателя от несимметричности угла 2ау совместного факела распыла, показано, что увеличение несимметричности приводит к резкому снижению экономичности.

Для уменьшения потери экономичности из-за несимметричности угла 2а^ на двигателях 11Д428А-14, 11Д459М рекомендовано и практически реализовано предложение по введению в конструкторскую документацию нового контрольного параметра - несимметричности углов факелов распыла окислителя, горючего и угла совместного факела распыла величиной, не превышающей 3°.

5. Установлена зависимость экономичности и теплового состояния двигателя от дальнобойности струй. Показано, что для обеспечения высокой экономичности при удовлетворительном тепловом состоянии оптимальными могут быть струи с различной дальнобойностью. Выбор вида струи определяется отношением расстояния от критического сечения сопла до точки падения струй на стенку камеры к расстоянию от критического сечения сопла до днища форсуночной головки. Из опыта доводочных работ с двигателями в НИИмаш установлено, что при значении этого отношения > 0,58 струи должны быть дальнобойными. При значении указанного отношения 0,4.0,58 струи должны быть недальнобойными.

6. Установлена зависимость экономичности и теплового состояния двигателя от количества струйных форсунок завесы. Показано, что увеличение количества струйных форсунок с 6-ти до 12-ти, при прочих равных условиях, приводит к увеличению экономичности двигателя и температуры сопла в критическом сечении.

7. На основании проведенных в настоящей работе исследований и накопленного в НИИмаш опыта разработаны "Расчетно-теоретические основы проектирования ЖРДМТ с номиналом тяги 50. .400 Н с двухкомпонентной центробежной форсункой и струйными окислительными форсунками", позволяющие значительно сократить сроки и объем работ при отработке вновь проектируемых двигателей с исследуемой схемой смесеобразования, а также сократить сроки и объем работ при модернизации существующих двигателей разработки НИИмаш.

Использование "Расчетно-теоретических основ. " позволило вдвое сократить объем и сроки работ при модернизации двигателей 11Д428А-14, 11Д428А-16 тягой 13ОН для КА "Союз-ТМ", "Прогресс-М" и служебного модуля "Звезда" Международной космической станции.

В заключение необходимо отметить, что отступление от традиционно сложившегося в двигателестроении подхода к схеме смесеобразования ЖРДМТ с двухком-понентными соосными центробежными форсунками (внешняя форсунка - горючего, внутренняя - окислительная) и переход к схеме (внешняя форсунка - окислительная, внутренняя - горючего) совместно с проведенными в настоящей работе исследованиями позволяет решить важнейшую для двигателей малых тяг проблему — получить удовлетворительное тепловое состояние при высокой экономичности.

1. Любарский Е. Г., Шерстяиников В. А. Состояние и развитие иностранных ЖРДМТ и ДУ космических летательных аппаратов. Технический отчет № 8777, ЦИАМ, 1978, 72 с.

2. Ракетные микродвигатели на химических источниках энергии для космических аппаратов: Сб. трудов ГИПХ № 15 под редакцией Е. А. Си-вол одского -Л.: ГИПХ, 1967, 220 с.

3. Ракетные микродвигатели на химическом топливе: Сб. трудов ГИПХ № 20 под редакцией Е. А. Сиволодского Л.: ГИПХ, 1972, 214 с.

4. Дубинкин Ю. М. Взаимодействие самовоспламеняющихся топлив и его влияние на рабочий процесс ЖРДМТ. Дис. д-ра техн. наук Куйбышев, 1980.

5. Градов В. Н. Исследование внутрикамерных рабочих процессов в ЖРДМТ с целью повышения их экономичности. Дис. канд. техн. наук — Куйбышев, 1974.

6. Об особенностях процесса сгорания в камере ЖРДМТ с центробежными форсунками на топливе НДМГ+АТин. Т. А. Васильева, X. И. Ворак-со, А. В. Картавченко, В. Н. Потемкина. В сб. трудов ГИПХ № 70 Л.: ГИПХ, 1980, с. 116-122.

7. Градов В. Н., Заботин В. Г., Левин В. Я. Причины снижения экономичности некоторых ЖРДМТ на стационарных режимах работы в сб. трудов V ВКМЭ - Куйбышев, 1977.

8. Рыжков В. В. Исследование рабочего процесса ЖРДМТ с закруткой рабочего тела в камере сгорания. Дис. канд. техн. наук — Куйбышев, 1974.

9. Царапкин В. С. Особенности процесса преобразования жидкого ракетного топлива НДМГ+ИгО.; в камерах ЖРДМТ: автореферат дис. на соискание ученой степени канд. техн. наук. — Ленинград, 1982, 18 с.

10. Исследование структуры потерь удельного импульса давления в камере сгорания ЖРДМТ тягой 100Н: Отчет Куйбышевского авиационного института (КуАИ). В. Е. Нигодюк, В. Е. Годлевский, С. А. Шустов и др. № 338, Куйбышев, 1976,108 с.

11. И. Неустойчивость горения в ЖРД (под редакцией Д. Т. Харрье, Ф. Г. Рирдона. М. Мир, 1970, 870 с).

12. Хаузмен. Оптимальное смешение самовоспламеняющихся компонентов в форсуночной головке с разнокомпонентными попарносталки-вающимися струями. РТК, 1970, № 3, с 259-261

13. Исследование сепарации смешивающихся реагирующих потоков с помощью фотографирования /Кемпбелл и др. РТК, № 9, 1971, с.208-213/

14. Kushida R, Houseman J., Jritena for Separation of Jmpinging Streams of Hupergolic Propellants JPL Tech Memo. № 33-395, July 1968.

15. Rype Y.H. The Liguid Phase Mixing of a Paiz of Jmpinging Streams JPL Progress Pept, 1953, Aug. № 20-195

16. Паневин M. Г. О распределении жидкости в факеле форсунки со сталкивающимися струями. В сб. трудов МАИ, вып. 119 М. Оборонгиз, 1960, с.72-84.

17. Взаимодействие НДМГ с N2O4 в газовой фазе. Ю. А. Хватов,

18. Г. С. Маркевич, Б. И. Броунштейн и др. В сб. трудов ГИПХ № 23 JL: ГИПХ, 1973, с. 17-22.

19. Сименс Т. Ф. Вэнпи. М. «Разработка фундаментальной модели самовоспламенения топлива в двигателях в условиях вакуума». РТК, 1967, №9, с. 100-110

20. Дубинкин Ю. М. Теоретическая модель взаимодействия струй СЖРТ. В кн.: Вопросы микроэнергетики: Труды VI Всесоюзной научно-технической конференции по микроэнергетике. Куйбышев, 1977,с. 88-96.

21. Саад М. А. Голдуоссер С. Р. Роль давления в процессе самовоспламенения, РТК, 1969, № 8, с. 204-212.

22. Анализ продуктов реакции азотного тетроксида с гидразином, протекающей без воспламенения. Саад М. А. и др. РТК, 1972, № 8, с 126-133.

23. Кинетические характеристики реакции предпламенного взаимодействия N204 и НДМГ. /В. В. Гущин, В. Г. Леванов, В.Н. Резник, В. Г. Степанов. В кн.: Вопросы микроэнергенити: Труды V Всесоюзной научно-технической конференции. Куйбышев, 1975, с. 13-17.

24. Результаты предварительных проверочных испытаний по выбору исходного варианта унифицированного двигателя (резервного варианта двигателя 11Д428М). Отчет ФНИИТП/В. Н. Ермашкевич, А. К. Быков, В. А. Сысоев и др. № 9495, 1974 г., 55 с.

25. Попцов В. Л. Организация рабочих процессов жидкостных ракетных двигателей малой тяги с клиновыми смесительными элементами. Диссертация кандидата технических наук, Куйбышев, 1983.

26. Гутнер Р. А., Житченко Е. С, Сиволодский Е. А. О продуктах взаимодействия НДМГ с N2O4 и АК-27И, образующихся в РМД в условиях космического пространства. В кн.: Реактивные микродвигатели на химическом топливе. Труды ГИПХ № 20. Л., 1972, с. 119-125.

27. Штепан М. Г. Исследование процессов взаимодействия и механизма самовоспламенения бинарных жидких ракетных топлив на основе азотных окислителей. Дис. доктора техн. наук., Ленинград, 1966.

28. Орлов Б. В., Мазиг Г. Ю. Термодинамические и баллистические основы проектирования ракетных двигателей на твердом топливе. М. Машиностроения, 1968, 535 с.

29. Исследование химического состава продуктов сгорания ЖРДМТ.

30. Е. С. Егорова, В. Н. Ермашкевич и др. в кн.: Вопросы микроэнергетики: Труды V Всесоюзной научно-технической конференции. Куйбышев, 1975, с. 98-99.

31. Химический состав выхлопных продуктов сгорания ЖРДМТ на двух-компонентном топливе. /В. Н. Козлов, С. В. Конкин и др. в Сб. Труды ГИПХ № 70, Л., 1980, с. 143-147.

32. Зырянов В. Я. О тепловыделении в конденсированной фазе горящего пороха. Доклады АН СССР т. 251, 1980 г., № 3, с. 632-635.

33. Зенин Л. Л. Доклады АН СССР, т. 213, № 6, 1357 (1973).

34. Рейнгард В., Хоффман. Механизмы химических реакций. М. Химия, 1979-300 с.

35. Лушпа А. И. Основы химической термодинамики и кинетики химических реакций. М: Машиностроение, 1981, 240 с.

36. Андреев К. К. Термическое разложение и горение взрывчатых веществ. М.: Наука, 1966, 345 с.

37. Нигодюк В. Е. Исследование процесса самовоспламенения НДМГ+АК-27И(Ы204) в камерах сгорания ЖРДМТ при запуске в вакууме. Дисс. кан. техн. наук, Куйбышев, 1969, 325 с.

38. Результаты конструкторско-доводочных испытаний двигателя11Д428М. Отчет ФНИИТП. А. К. Быков, Л. П. Лечицкий, В. А. Сысоев и др. №9908, 1975,-97 с.

39. Результаты завершающих доводочных испытаний микродвигателя11Д428М. Отчет ФНИИТП. Л. П. Лечицкий, В. А. Сысоев, М. С. Булатов и др. № 10324, 1975, 279 с.

40. Результаты завершающих доводочных испытаний двигателя 11Д457. Отчет ФНИИТП. Л. П. Лечицкий, В. В. Сергеев, Ю. Г. Головкин и др. № 12233, 1978,- 89 л.

41. Несимметричный диметилгидразин. Ленинград, ГИПХ, С. Ф. Булушев, Р. А. Гутнер, О. К. Ильина, Е. А. Сиволодский, 1961

42. Руководство по расчету и проектированию смесительных элементов камер сгорания ЖРД. НИИТП. К. И. Светушкин, В. В. Арсентьев,

43. Г. К. Коровин и др. № 0590, 1968 г., 129 л.

44. М. В. Добровольский. Жидкостные ракетные двигатели. Основы проектирования. Машиностроение. М. 1968

45. Исследование течения в сопле РДМТ с учетом влияния внутрикамер-ных процессов. Научно-исследовательский отчет № 337. КуАИ.

46. В. Е. Нигодюк, С. А. Шустов, Г. А. Арефьева. 1977.

47. Царапкин В. С., Павлова Р. К. Исследование состава продуктов сгорания ДМТ, труды V ВКМЭ, Куйбышев, 1975.

48. Левин В. Я., Градов В. Н., Исследование внутрикамерных рабочих процессов в ЖРДМТ с целью повышения их экономичности. Научно-технический отчет № 287, КуАИ, 1974.

49. Экспериментальные исследования рабочего процесса в двигателях малой тяги. НИИ-1 Е. В. Коцибенкова. № 0256, 1965.

50. Экспериментальное исследование гидравлики центробежной форсунки. НИИТП, научно-технический отчет № 0417, В. В. Арсентьев, С. В. Старостин, 1967.

51. Разработка и экспериментальное исследование форсуночных головок ЖРДМТ тягой 5 кг. Научно-технический отчет № 0970. НИИ 111. Шутов Н. В., Кочетков Ю. Н., Зайцева 3. И. и др., 1972.

52. Результаты экспериментальных и расчетных работ по повышению теплостойкости двигателя 11Д428 (1 этап). Отчет № 0851. НИИТП. Шутов Н. В. и др. 1971.

53. Анализ результатов испытаний резервного варианта двигателя 11Д446 тягой 5 кг в земных и высотных условиях. Научно-технический отчет № 29859с, НИИТП. Шутов Н. В., Ермашкевич В. Н., Иванов Ю. Г. Кочетков Ю. Н. и др. 1973.

54. Экспериментальное исследование форсуночных головок ЖРДМТ тягой 5 и 10 кг. Научно-технический отчет № 29666, НИИТП. Шутов Н. В., Иванов Ю. Г., Зайцева 3. И. и др. 1973.

55. Экспериментальное исследование ЖРДМТ тягой 5 кг с форсуночной головкой, разработанной предприятием Г-4461. Отчет № 28195, НИИТП, КуАИ, Шутов Н.В., Левин В. Я., Нигодюк В. Е. и др. 1972.

56. Разработка и экспериментальное исследование головки ЖРДМТ тягой 5кг. Отчет № 0947. НИИТП. Шутов Н. В., Киреев Н. Я., Кочетков Ю. К, Зайцева 3. И. и др. 1972.

57. Результаты стендовой отработки жидкостного микродвигателя 11Д446. Отчет ФНИИТП. В. Н. Ермашкевич, А. К. Быков, О. Б. Тимирязев и др. №9171, 1974.

58. Результаты конструкторско-доводочных испытаний двигателя тягой 20 и 40 кГс для объектов 11Ф72 и 11Ф668 (этап поисковых испытаний). Отчет ФНИИТП. С.Ф Кучеров., Ю. А. Бешенев, В. В. Сергеев и др.11206, 1976.

59. Результаты конструкторской отработки модернизированного варианта двигателя 11Д445. Отчет ФНИИТП. Л. П. Лечицкий, В. Ф. Чумак,

60. М. С. Булатов и др. № 11308, 1976.

61. Результаты конструкторско-доводочных испытаний двигателя11Д428М. Отчет ФНИИТП. Л. П. Лечицкий, В. Ф. Кротов, С. А. Сысоев, М. С. Булатов и др. № 9908, 1975, секретно.

62. Результаты предварительных проверочных испытаний по выбору исходного варианта унифицированного двигателя 1 этапа (резервный вариант двигателя 11Д428М). Отчет ФНИИП, В. Н. Ермашкевич, Н. Лазарев. № 9495, 1974.

63. Результаты завершающих доводочных испытаний микродвигателя11Д428М. Отчет ФНИИТП. Л. П. Лечицкий, С. А. Сысоев, М. С. Булатов и др. № 10324, 1975.

64. Результаты завершающих доводочных испытаний модернизированного двигателя 11Д428А с номинальной тягой 13,3 кГс ^предварительный этап). Научно-технический отчет НИИмаш. В.А.Муркин, Ю.З.Андреев и др. 11Д428А-14-8267/93, 1993.

65. Результаты испытаний двигателей 11Д428А-14, 11Д428А-16 на завершающем этапе. Научно-технический отчет НИИмаш. В.А.Муркин, Ю.З.Андреев и др. 11Д428А-14-8270/94, 1994.

66. Результаты предварительных испытаний модернизированного двигателя с номинальной тягой 40 кГс. Научно-технический отчет НИИмаш

67. Результаты испытаний по экспериментальной отработке двигателя с номинальной тягой 40 кГс. Научно-технический отчет НИИмаш.

68. В. И. Герман, В. А. Муркин, Д. В. Карпачев, А. В. Летягин, А. Жмуденко, Ю. 3. Андреев и др. 11Д458А-57/91, 1991

69. Результаты уточняющих испытаний модернизированного варианта ЖРДМТ 15Д280. Научно-технический отчет НИИмаш. В. И. Герман, В. А. Муркин, Ю. 3. Андреев и др. № 24345, 1988.

70. Результаты отработки модельного ЖРДМТ тягой 100Н с улучшенными характеристиками. Научно-технический отчет НИИмаш № 25085, 1989.

71. Результаты испытаний двигателя 11Д459М с целью повышения экономичности. Тех. справка НИИмаш. Н. В. Аржанухина, В. А. Муркин, Ю. 3. Андреев, Т.С. № 82-1/94,1994.

72. Результаты испытаний двигателя 11Д459М тягой 200Н. Тех.справка НИИмаш, Н. В. Аржанухина, В. А. Муркин, Ю. 3. Андреев, Т.С.82.6/94, 1994

73. Результаты работ с двигателем 11Д459 тягой 200Н на этапе уточняющих испытаний в 1997-1998 г.г. Научно-технический отчет НИИмаш.

74. Е. Г. Ларин, Ю. Г. Головкин, С. П. Жиров. В. А. Муркин, Ю. 3. Андреев. 11Д459М.82-104/98, 1998

75. А.С. № 273430 (СССР). Жидкостный ракетный двигатель малой тяги. НИИмаш. Автор изобретения Андреев Ю. 3., 1988 г.

76. А.С. № 290279 (СССР). Смесительная головка ракетного двигателя малой тяги. НИИмаш. Автор изобретения Андреев Ю. 3., 1989 г.

77. Патент № 2041375 (РФ). Камера сгорания. НИИмаш. Автор изобретения Андреев Ю. 3., Ермолович Е.И., Ларин Е. Г., 1990 г.

78. А.С. № 1762603 (СССР). Способ изготовления камеры ЖРДМТ. НИИмаш. Автор изобретения Андреев Ю.З., 1992 г.

79. Патент № 1828685 (СССР). Смесительная головка. НИИмаш. Авторы изобретения Андреев Ю. 3., Ермолович Е. Г., 1994 г.

80. Патент № 2100636 (РФ). Камера ЖРДМТ. НИИмаш автор изобретения Андреев Ю.З., 1998 г.

81. Патент № 2117177 (РФ). Способ изготовления струйных форсунок. НИИмаш. Автор изобретения Андреев Ю. 3., 1998 г.

82. Результаты поисковых испытаний двигателя 11Д459М тягой 200Н. Научно-технический отчет НИИмаш. Н. В. Аржанухина, В. А. Муркин, Ю. 3. Андреев № 11Д459М 82-84/95, 1995.

83. Гальперин В. Е., Дубинкин Ю. М. Левин В. Я. Экспериментальное исследование взаимодействия струй СЖРТ. В кн. Вопросы микроэнергетики, труды VI Всесоюзной научно-технической конференции по микроэнергетики. Куйбышев, 1977с.

84. Zung L.R. White J.R. Combustion process of Jmpiging hypergolie propel-lants. NASA. CR-1704, 1971

85. Фичина Ж., Ламброзо-Бадер H. Denese Ж.-К. Основы физической химии. М. Мир., 1972, 308 с

86. Павлова Р. К., Царапкин В. С. Исследование процесса горения в ЖРДМТ. В кн. Вопросы космической энергетики. Труды VII Всесоюзной научной технической конференции по космической энергетике. Куйбышев, 1980. с. 46-50.

87. Картавченко А. В., Козлов В. Н., Макаров Ю. А. Физические представления о процессах при пленочном охлаждении стенки камеры сгорания термически нестабильными компонентами. В. Сб. Труды ГИПХ № 70 Л., 1980, с. 123-126.

88. Годлевский В. Е., Градов В. Н., Левин В. Я., Нигодюк В. Е., Шустов С. А. Метод определения профилей, состава и температуры высокотемпературных газовых потоков. Инженерно-физический журнал, Минск, 1980, №5.

89. Исследование особенностей организации рабочих процессов в ЖРДМТ с клиновыми смесительными элементами: НТО, КуАИ, В.Е.Нигодюк, В.Л.Попцов, № 485, 1983 г.

90. Алемасов В.Е., Дрегалин А.Ф., Тишин А.П. Теория ракетных двигателей, М., Машиностроение, 1969.

91. Вулис Л.А. Некоторые вопросы теории рабочих процессов жидкостных ракетных двигателей, Изд. БНТ, 1947.

92. Шаулов Ю.Х., Лернер О.М. Горение в жидкостных ракетных двигателях, М., Оборонгиз, 1961.

93. Burke S.P., Schuman T.EW Diffusion flames. Jnd Engn, Chem, 1920, vol.20, No 10

94. Алисов Ю П., Микеров A.B , Шульман Ю.И. Исследование рабочего процесса ЖРДМТ, труды III ВКМЭ, 1971, Куйбышев.

95. Левин В Я , Нигодюк В.Е., Андросова Л.И. Исследование процесса воспламенения НДМГ+АК-27И (N2O4) в камере сгорания ЖРМД при запуске в вакууме. Научно-технический отчет № 192, КуАИ, 1971.

96. Герш. Экспериментальный метод измерения степени турбулентностив камере сгорания ракетного двигателя. Ракетная техника и космонавтика, №1, 1961

97. Курпатенков В Д Теория ЖРД, М., Оборонгиз, 1960.

98. Хинце И.О Турбулентность. Ее механизм и теория, М., Физматгиз, 1963.

99. Алемасов В.Е. и др. Состав, свойства и характеристики продуктов сгорания ракетного топлива N2O4+ N2H4 (СН3)2, Научно-технический отчет № 01/1908, 02/1908, 03/1908, Казань, 1969.

100. Щетинков Е.С. Физика горения газов, М., Наука, 1965.

101. Термодинамические и теплофизические свойства продуктов сгорания. Справочник под ред. акад. В.П. Глушко, М., Изд-во ВИНИТИ,1. АН СССР, т. IV, 1973.

102. Лойцянский Л.Г. Ламинарный пограничный слой, М., Физматгиз, 1962.

103. Патент № 2219363 (РФ) Камера жидкостного ракетного двигателя малой тяги. НИИмаш. Автор изобретения Андреев Ю.З. 2003.