Рис. 3. Схема ГСВ:
1
— резонатор;
2
— сопло
целого ряда факторов: скорости истечения струи из сопла
2
, расстоя-
ния между срезом сопла и входом в резонатор
L
, длины резонатора
S
,
угла раскрытия сопла
γ
, угла сужения конфузора
β
и др.
Газ нагревается вследствие возникновения в резонаторе цикличе-
ского процесса прохождения в его застойную зону
А
ударных волн,
генерируемых на входе в конфузор, что приводит к диссипации ки-
нетической энергии струи и интенсивному выделению теплоты [4].
Известно, что в атмосферных условиях при длительном времени ра-
боты (более 100 циклов прохождения ударной волны в резонаторе)
наибольшее тепловыделение наблюдается при реализации близкого к
расчетному режима истечения из сопла
2
и при расстоянии
L
, соот-
ветствующем длине первой “бочки” истекающей струи [5]. Следует
отметить, что в условиях кратковременного применения (менее 10 ци-
клов прохождения ударной волны в резонаторе) ГСВ для ЖРД МТ
данные рекомендации не позволяют обеспечить максимальную интен-
сивность прогрева газа в резонаторе.
Задача настоящей работы — математическое моделирование рабо-
чего процесса и оптимизация геометрических параметров ГСВ ЖРД
МТ на компонентах N
2
O/H
2
в целях получения максимальной темпе-
ратуры в застойной зоне резонатора при минимальном времени вы-
хода двигателя на рабочий режим, а также определение возможных
временн ´ых и динамических характеристик процесса воспламенения.
В соответствии с результатами работ [6, 7] принято, что компонен-
ты топлива (N
2
O/H
2
)
рассматриваемого ЖРД МТ имеют температуру
300 K, а рабочее давление в КС
p
кс
= 1
. . .
2
МПа.
Соотношение
D
1
/D
2
определено из условия получения на выхо-
де из вспомогательного сопла ГСВ скорости потока, соответствующей
числу Маха M
с
= 2
,
5
. . .
3
, что, как указано в работе [5], необходимо
для увеличения тепловыделения в застойной зоне резонатора. Более
низкие скорости на срезе сопла не позволяют гарантированно достичь
температуры в резонаторе более 1000 K, необходимой для воспламе-
нения газовой смеси. Увеличение же М
с
приводит к существенному
снижению статической температуры в потоке.
ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Машиностроение”. 2012. № 1 33
