Високочастотна нестійкість рідинного ракетного двигуна (РРД) при статичних вогневих випробуваннях часто супроводжується значним збільшенням динамічних навантажень на конструкцію камери згярання, що нерідко призводить до її руйнування. Це динамічне явище також може бути надзвичайно небезпечним для динамічної міцності РРД. Розрахунок параметрів акустичних коливань продуктів згоряння важливий при проєктуванні та статичних вогневих випробуваннях таких ракетних двигунів. Визначення параметрів коливання (власних частот та запасів стійкості по декременту коливань) є однією із задач, що вирішуються в період проєктування РРД в рамках розробки заходів із забезпечення стійкості двигуна. Мета роботи - розробка розрахункового підходу до визначення параметрів акустичних коливань продуктів згоряння в камері згоряння РРД з урахуванням особливостей конфігурації камер згоряння та змінності фізичних властивостей газового середовища в залежності від осьової довжини камер, акустичного імпедансу в критичній горловині та ефектів дисипації (експериментальні значення демпфування) в конструкції оболонки і газових середовищах в камері. Підхід, заснований на математичному моделюванні зв'язаної динамічної системи "оболонкова конструкція камери - газ" з використанням методу скінчених елементів і системи CAE (Computer Aided Engineering). Проведено тестування розробленого підходу та подальший аналіз результатів для двигуна РД 253 з використанням тетраоксиду азоту та несиметричного диметилгідразину в якості паливної пари. Визначено форми і частоти поздовжніх, тангенціальних і радіальних мод динамічної системи. Результати математичного моделювання динамічної системи свідчать про задовільне узгодження розрахункових декрементів першого тону поздовжніх коливань і третього тону тангенціальних коливань з експериментальними декрементами, отриманими за допомогою вогневих випробувань. З системного гармонічного аналізу камери згоряння випливає, що коефіцієнт динамічного підсилення тиску газу в камері на частоті першого тону в 1,6 рази більше, ніж коефіцієнт динамічного підсилення системи для тангенціальної моди. При цьому декремент коливання для тангенціальної моди системи в 2 рази менше, ніж декремент коливаннь для першої поздовжньої моди. Це означає, що тангенціальні коливання більш небезпечні і можуть призвести до нестабільності горіння РРД. Теоретично показано вплив динамічних властивостей форсунки на стійкість камери згоряння до термоакустичних коливань та можливість часткового придушення високочастотних коливань шляхом настроювання динаміки форсунки.

• Ніколаєв Олексій Дмитрович (технічні науки)

  Якщо, ви не знайшли інформацію про автора(ів) публікації, маєте бажання виправити або відобразити більш докладну інформацію про науковців України запрошуємо заповнити "Анкету науковця"