Условия разрушения газовых полостей в жидкости при переходе от невесомости к кратковременному воздействию одиночных импульсов перегрузки

Инженерный журнал: наука и инновации

# 2·2017 1

УДК 629.7.063.6:51-72: 532.22: 532.521.1

DOI 10.18698/2308-6033-2017-02-1581

Условия разрушения газовых полостей в жидкости

при переходе от невесомости к кратковременному

воздействию одиночных импульсов перегрузки

МГТУ им. Н.Э. Баумана, 105005, Москва, Россия

Представлены результаты экспериментальных исследований процессов разруше-

ния газовой полости в топливных баках жидкостных ракетных двигательных

установок в условиях свободного (невозмущенного) орбитального (суборбитально-

го) полета под действием кратковременных одиночных импульсов перегрузки.

Установлено, что характер процесса разрушения свободных газовых полостей при

воздействии таких импульсов определяется временем действия импульса и соот-

ношением между силами поверхностного натяжения и вязкого трения. Сформи-

рована структура безразмерных комплексов, которые определяют зависимость

максимального объема газовой полости, не разрушающегося при всплытии под

действием архимедовой силы, от импульсов перегрузки, продолжительности им-

пульса и физических свойств жидкости.

Ключевые слова:

жидкостная ракетная двигательная установка, топливный бак,

невесомость, перегрузка, газовая полость, деформация, разрушение, эксперимен-

тальные исследования

Введение.

Поведение жидкого топлива и газа наддува в топлив-

ных баках летательных аппаратов (ЛА) в условиях свободного (не-

возмущенного) орбитального (суборбитального) полета при действии

на них одиночных импульсов перегрузки определяет нормальное

функционирование жидкостных ракетных двигателей (ЖРД). Для

ЛА, находящихся в полете при указанных условиях, нормальное

функционирование ЖРД может обеспечить исключительно непре-

рывность подачи компонентов жидкого ракетного топлива в расход-

ные магистрали топливных баков без нарушения сплошности потока.

Поэтому решение задачи о динамике газовой подушки в топливных

баках жидкостных ракетных двигательных установок при переходе

от невесомости к перегрузке представляет несомненный практичес-

кий интерес.

Однако процессы разрушения газовой подушки и образования га-

зожидкостных смесей в топливных баках жидкостных ракетных дви-

гательных установок в рассматриваемых условиях под действием

кратковременных одиночных импульсов перегрузки — наиболее

сложные для исследований, и не всегда можно гарантировать полу-

чение ожидаемых и достоверных результатов.