Нестационарные внутрикамерные процессы в твердотопливных регулируемых двигательных установках

Нестационарные внутрикамерные процессы в твердотопливных двигательных установках

ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Машиностроение. 2016. № 4

матического моделирования, рассматривая ТРДУ как динамическую систему.

До настоящего времени при анализе ракетных двигателей твердого топлива

(РДТТ) как динамических систем используются методы, связанные с примене-

нием передаточных функций, например, [1, 2]. Однако подобный подход имеет

определенные недостатки. В частности, построение передаточных функций для

отдельных составляющих внутрикамерных процессов представляется искус-

ственным. Применение математического моделирования для анализа работы

ТРДУ не требует отказа от существующих подходов анализа динамических си-

стем, однако представляется более универсальным [3

–

5].

Моделирование работы регулируемой ДУ на твердом ракетном топливе

предполагает математическое описание нескольких одновременно протекаю-

щих процессов [6], сопровождающих работу воспламенительного устройства

—

это зажигание твердого топлива, разгар топливного заряда, регулирование па-

раметров ТРДУ, термогазодинамические и тепловые процессы, обусловленные

горением твердого топлива и истечением продуктов сгорания из камеры двига-

теля. Перечисленные процессы взаимосвязаны, и каждый процесс может ока-

зывать существенное влияние на динамические характеристики ТРДУ и на ка-

чество его работы на всех этапах функционирования.

Важными для исследования качества протекающих процессов в ТРДУ явля-

ются оценка устойчивости работы ТРДУ на всех этапах функционирования и

определение частот собственных колебаний, обусловленных газодинамическими

процессами в камере сгорания ДУ и нестационарным горением твердого топлива.

Постановка задачи и ее математическая модель.

В дальнейшем будем рас-

сматривать ТРДУ, приведенную на рис. 1. В состав ДУ входят: воспламенитель-

ное устройство (ВУ)

, размещенное в корпусе

с топливным зарядом торцево-

го горения, газоход

, связывающий камеру сгорания ДУ с системой сопловых

управляющих блоков

. Площади сечений сопловых блоков изменяются при

вращении вала регулятора расхода, размещенного в рулевом приводе

, при

этом изменяются давление в камере сгорания и тяговые характеристики ТРДУ.

Рис. 1.

Схема ТРДУ

Изменение давления в камере сгорания ДУ обеспечивается по программной

зависимости

пр

( ),

p t

общий случай которой представлен на рис. 2.