2 / 14
Keywords
:
optical diagnostics, rocket engine, spectral measurements, non-intrusive
technique, fire tests, abnormal protection.
Одной из самых актуальных проблем ракетного двигателестроения
является проблема возгорания конструкционных материалов в оки-
слительной среде. Даже незначительные и малозаметные поначалу
дефекты могут серьезно сократить ресурс ракетного двигателя (РД)
и со временем привести к аварии. Малое время развития и небольшие
количества веществ, участвующих в процессе деградации, требуют но-
вых методических и аппаратурных подходов к измерению и контролю
параметров ракетного двигателя.
С помощью традиционных методов сложно, а в процессе рабо-
ты двигателя и невозможно получить зависимость износа основных
узлов и агрегатов от времени. Унос материалов, связанный с интен-
сивными процессами эрозии, которые могут привести к возгоранию
и разрушению конструкции, вообще не регистрируется традиционны-
ми средствами. Большие перспективы по развитию контроля ресурса
ракетного двигателя открывают оптические методы диагностики.
Эти методы на данный момент широко представлены в основном
зарубежными разработками [1–3]. В РФ сотрудниками ГНЦ ФГУП
“Центр Келдыша” совместно с сотрудниками ОАО “КБХА” начиная
с 2000 г. проводится отработка методики и аппаратуры оптической
спектральной диагностики на стенде для огневых испытаний ракет-
ных двигателей II и III ступеней ракетоносителя “Протон”: 8Д411К,
8Д412К и 8Д49. Подобными технологиями также занимаются, в част-
ности, в ЦНИИмаше, в институте общей физики им. A.M. Прохорова
РАН и в Казанском авиационном институте [4].
Спектры излучения факела РД содержат важную информацию о
его работе, прежде всего, по уносу различных материалов [5]. Коли-
чественные измерения содержания различных химических элементов
в факеле двигателя, в принципе, позволяют не только определять ко-
личество уносимого элемента, но и по соотношению различных эле-
ментов определить материал (сплав), а по материалу — деталь (узел)
двигателя, подвергающуюся разрушению и деградации.
Чувствительность данного метода достаточно велика и в ряде ис-
пытаний [6] позволила обнаружить начало деградационных процессов
в турбонасосном агрегате и сопле при сохранении работоспособности
РД. Это свойство позволяет эффективно использовать данный метод
в системах контроля и отбраковки двигателей как средство диагно-
стики и экспресс-анализа результатов контрольно-выборочных (КВИ),
контрольно-технологических (КТИ) и других видов испытаний.
1. В 2000 г. в ряде испытаний в топливные магистрали 8Д411К
и 8Д412К вводились порции примесей в виде порошков различ-
ных материалов, что стимулировало усиление эрозионных процессов
и появление пролизов в критическом сечении камеры сгорания. Эти
36 ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Машиностроение”. 2015. № 4