Теоретические аспекты создания уровнемера для системы управления расходованием топлива жидкостной ракетной двигательной установки с использованием волоконно-оптических линий связи

Инженерный журнал: наука и инновации

# 4·2017 1

УДК 629.7.036.54-63 DOI 10.18698/2308-6033-2017-4-1607

Теоретические аспекты создания уровнемера

для системы управления расходованием топлива

жидкостной ракетной двигательной установки

с использованием волоконно-оптических линий связи

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

Предложен новый уровнемер для системы управления расходованием топлива в

жидкостном ракетном двигателе, созданный на основе распределенного датчика

контроля жидкости в топливном баке ракеты. Разработан концептуальный об-

лик системы управления расходованием топлива, позволяющий увеличить каче-

ственные показатели энергетических характеристик жидкостной ракетной дви-

гательной установки. Рассмотрены существующие линейные системы слежения и

контроля синхронизации расходования топлива. Применен особый физический под-

ход к решению технической задачи, заключающийся в использовании физических

свойств оптического волокна и локальной деформации кабеля. Обоснован выбор

оптоволоконного кабеля для уровнемера. Представлена блок-схема аппаратного

обеспечения уровнемера. Проведен сравнительный анализ предложенного физиче-

ского подхода и гипотетического аналога уровнемера системы управления расхо-

дованием топлива жидкостной ракетной двигательной установки.

Ключевые слова:

ракета-носитель,

система управления расходованием топлива,

волоконно-оптические линии,

уровнемер

Введение.

Для современной космонавтики наряду с обеспечени-

ем надежности выведения полезной нагрузки на заданную орбиту

необходимым требованием является минимизация топливно-энерге-

тических затрат. Разработка точного, а главное, линейного уровнеме-

ра системы управления расходованием топлива обеспечит решение

части поставленной задачи. Постоянный контроль и управление рас-

ходованием компонентов топлива позволят точнее синхронизиро-

вать, без потерь на компенсацию, опорожнение баков компонентов

топлива, а также полностью избавиться от гарантийных запасов топ-

лива в баках в момент их полной выработки при неизменной старто-

вой массе самих компонентов топлива, тем самым улучшив энерге-

тические характеристики ракеты-носителя.

Последовательное разви-

тие ракет-носителей (РН) на жидкостных ракетных двигателях (ЖРД)

в совокупности с развитием соответствующих элементов подачи,

хранения, контроля истечения компонентов топлива в основном и

определяет эволюцию современных средств выведения полезного

груза на заданную орбиту. Качество контроля и управление истече-

нием компонентов топлива наряду с созданием различных видов