Инженерный журнал: наука и инновации
# 2·2017 1
УДК 621.45.023 DOI 10.18698/2308-6033-2017-02-1589
Влияние степени нерасчетности инжектируемой струи
на силовые характеристики ракетного двигателя
© Н.В. Быков
1,2
, К.А. Бырдин
1
, В.С. Макаренко
1
1
МГТУ им. Н.Э. Баумана, Москва, 105005, Россия
2
ФИЦ ИУ РАН, Москва, 119333, Россия
Исследовано влияние степени нерасчетности вдуваемой в закритическую часть
сопла ракетного двигателя струи на силовые и энергетические характеристики
ракетного двигателя. Для верификации расчетного метода проведено решение
двух тестовых задач. Проанализированы возможности использования пакета
компьютерного моделирования для проведения расчетов взаимодействия струй со
сверхзвуковым потоком. С помощью современного пакета вычислительной гидро-
динамики проведено компьютерное моделирование вдува сверхзвуковой струи в за-
критическую часть сопла. Получены результаты серии численных расчетов при
различной степени нерасчетности вдуваемой струи, позволившие определить за-
висимость боковой управляющей силы от степени нерасчетности вдуваемой
струи. Представленная технология вычислительного газодинамического экспери-
мента может быть востребована при разработке систем управления и стабили-
зации ракет.
Ключевые слова
: инжекционное управление, несимметричный вдув, взаимодей-
ствие струй, сверхзвуковые течения, газодинамические органы управления
Введение.
Несимметричная инжекция (вдув) газа или впрыск
жидкости в сверхзвуковую часть сопла ракетного двигателя является
одним из видов регулирования его тяги по величине и направлению.
Преимущество органов управления, использующих инжекцию газа
или жидкости, заключается в отсутствии массивных подвижных ча-
стей, что обусловливает их малую инертность, высокое быстродей-
ствие и относительно малую массу приводов системы управления по
сравнению с другими газодинамическими органами управления (по-
воротное сопло, поворотный сопловой насадок, газовые рули и т. п.)
[1, 2].
Описанные в литературе [2, 3] методики расчета процесса взаи-
модействия инжектируемой струи со сверхзвуковым потоком газа
в большинстве случаев являются эмпирическими либо основаны на
использовании интегральных газодинамических соотношений с це-
лым рядом принятых допущений. Соответственно, они позволяют
лишь приблизительно оценить возникающее боковое управляющее
усилие. Таким образом, чтобы определить эффективность работы ор-
ганов управления, требуется проводить большой объем стендовых
и летных испытаний. В настоящее время высокопроизводительные
ЭВМ и современные программные пакеты вычислительной газоди-