Жидкостные ракетные двигатели как объект функционально-
го диагностирования.
Нарушение нормального функционирования
ЖРД как сложной системы, содержащей встроенные источники энер-
гии (газогенератор и камеру), может быть вызвано не только измене-
ниями каких-либо параметров элементов конструкции (например, из-
менением площади проточной части трубопровода, нарушением гер-
метичности, разрушением, прогарами и т.п.), но и возникновением
неустойчивости, в частности автоколебаний, вызванных явлениями
кавитации, вибрационного горения, особенностями напорных и мощ-
ностных характеристик насосных агрегатов и т.п. или потерей меха-
нической устойчивости элементов конструкции.
Кроме того, нарушение нормального функционирования ЖРД, в
особенности при многократном включении без съема со стенда или
многоразовом полетном применении, может быть вызвано поврежда-
емостью конструкции в результате накопления деструктивных изме-
нений материалов, вызванных явлениями цикловой усталости. При
многоразовом применении ЖРД в результате динамических нагруже-
ний, особенно при многократных запусках и отключениях, возникают
и нарастают во времени явления механического износа подвижных
элементов конструкции, изменения прочности стыков трубопроводов,
изменение гидросопротивления смесительных головок, трактов охла-
ждения камеры и газогенератора и т.п., а также явления усталости ма-
териала конструкции. Это может вызвать различные неисправности,
приводящие к нарушению нормального функционирования двигателя
и ограничивающие его последующее использование. Задача системы
функциональной диагностики (СФД) в данном случае существенно
усложняется, так как кроме определения состояния ЖРД после поле-
та, т.е. на данный момент времени, необходимо дать прогноз на его
дальнейшее использование. Если задача определения состояния дви-
гателя на данный момент методами СФД практически решается для
ЖРД одноразового применения, то задача прогнозирования в настоя-
щее время мало изучена.
Особенностью ЖРД как механической системы, имеющей враща-
ющиеся активные и пассивные элементы (роторы турбин, шнеки и
крыльчатки насосных агрегатов), а также компоненты топлива с пере-
менной плотностью, является вибрационная и пульсационная нагру-
женность в широком диапазоне частот (до десятков килогерц). Это, как
получено из опыта стендовых огневых испытаний, вызывает явление
многоцикловой усталости материала конструкции, накопление кото-
рой приводит к разрушению трубопроводов, корпусов агрегатов, ро-
торов турбин, подшипников ТНА и других элементов.
ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Машиностроение” 2013. № 1 73
