Количественное определение массового расхода веществ, находящихся в составе топлива и материалах конструкции ракетных двигателей, способом спектральной диагностики при огневых испытаниях

КОНТРОЛЬ И ИСПЫТАНИЕ ЛЕТАТЕЛЬНЫХ

АППАРАТОВ И ИХ СИСТЕМ

УДК 621.454.2 + 543.424

КОЛИЧЕСТВЕННОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ МАССОВОГО РАСХОДА

ВЕЩЕСТВ, НАХОДЯЩИХСЯ В СОСТАВЕ ТОПЛИВА

И МАТЕРИАЛАХ КОНСТРУКЦИИ РАКЕТНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ,

СПОСОБОМ СПЕКТРАЛЬНОЙ ДИАГНОСТИКИ

ПРИ ОГНЕВЫХ ИСПЫТАНИЯХ

Р.И. Травников

ГНЦ ФГУП “Центр Келдыша”, Москва, Российская Федерация

e-mail:

smoke_beliu@mail.ru

Описана аппаратура и метод оптического спектрального эмиссионного ана-

лиза факела ракетного двигателя при огневых испытаниях. Данный метод как

способ технической диагностики и контроля технического состояния двига-

теля позволяет в реальном масштабе времени контролировать унос веществ,

содержащихся в топливе и конструкционных материалах ракетного двигателя,

в процессе огневых испытаний с точностью несколько миллиграмм в секунду.

Приведены схема и описание используемой спектральной аппаратуры. Предло-

жена методика количественного измерения содержания различных химических

элементов в факеле двигателя, которая также позволяет по соотношению

различных элементов определять материалы и детали двигателя, подвергаю-

щиеся разрушению и деградации. Приведен пример применения этой методики

при огневых испытаниях ракетного двигателя II и III ступеней ракетоносите-

ля “Протон”. Выполнена оценка обнаружительной способности используемой

спектральной аппаратуры для данной методики.

Ключевые слова

оптическая диагностика, ракетный двигатель, спектральные

измерения, неразрушающий контроль, огневые испытания, аварийная защита.

QUANTITATIVE DETERMINATION OF MASS FLOW

FROM THE FUEL AND ROCKET ENGINE STRUCTURAL MATERIALS

BY MEANS OF SPECTRAL MEASUREMENTS DURING FIRE TESTS

R.I. Travnikov

Keldysh Research Center, Moscow, Russian Federation

e-mail:

smoke_beliu@mail.ru

The paper describes both an equipment installation and a method of the optical

emission spectral analysis of the rocket engine plume during fire tests. This method

featuring both a non-intrusive diagnostics and rocket engine monitoring allows

the real-time monitoring of compound removal from the fuel and rocket structural

materials during fire tests. Measurement precision is up to a milligram per second.

The paper presents a diagram and a description of the spectral equipment. An

approach to quantitative measurement of the amount of different chemical elements

existing in the rocket engine plume is described. The approach also allows identifying

engine parts and materials, which are exposed to destruction and degradation. The

example of its application during fire testing of the 2nd and 3rd stage rocket engines

of the carrier rocket “Proton” is given. The spectral equipment detectability valid

for this approach is evaluated.

ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Машиностроение” 2015. № 4 35