Исследования и экспериментальное определение характеристик теплогидравлических процессов в трактах охлаждения камер сгорания жидкостных ракетных двигателей с предельно высокой степенью оребрения

Инженерный журнал: наука и инновации

# 12·2017 1

УДК 536.24 DOI 10.18698/2308-6033-2017-12-1710

Исследования и экспериментальное определение

характеристик теплогидравлических процессов

в трактах охлаждения камер сгорания

жидкостных ракетных двигателей

с предельно высокой степенью оребрения

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

Эффективность системы охлаждения является одним из важнейших парамет-

ров, влияющих на надежность работы жидкостных ракетных двигателей (ЖРД).

Использование оребренных трактов охлаждения в камерах сгорания ЖРД позволя-

ет увеличить площадь теплоотдающей поверхности, тем самым повышая эф-

фективность системы охлаждения. Представляется перспективным использова-

ние аддитивных технологий и метода деформирующего резания при изготовлении

камер сгорания ЖРД в связи с возможностью максимально развить площадь теп-

лоотдающей поверхности. Рассмотрена разработанная экспериментальная уста-

новка, предназначенная для определения характеристик теплогидравлических про-

цессов в трактах охлаждения камер сгорания ЖРД с предельно высокой степенью

оребрения, получаемых с помощью аддитивных технологий и методом деформи-

рующего резания. Приведена конструкция модельных рабочих участков камеры

сгорания с трактом охлаждения с предельно высокой степенью оребрения. Созда-

на система регистрации теплогидравлических характеристик с использованием

цифровых первичных измерительных преобразователей высокого класса точно-

сти. Разработаны методики экспериментального исследования характеристик

теплогидравлических процессов в трактах охлаждения, расчета коэффициентов

теплоотдачи и гидравлического сопротивления для обоснования возможности

применения трактов охлаждения с предельной степенью оребрения в камерах сго-

рания ЖРД.

Ключевые слова:

теплогидравлические характеристики, тракт охлаждения, ореб-

рение камеры сгорания, аддитивные технологии, деформирующее резание

Введение.

Надежность работы жидкостных ракетных двигателей

(ЖРД) во многом определяется эффективностью системы охлажде-

ния. Одним из способов повышения эффективности процесса охла-

ждения является развитие теплоотдающей поверхности, например за

счет оребрения [1, 2]. Современные технологии изготовления камер

сгорания ЖРД позволяют получать тракты охлаждения с предельно

высокой степенью оребрения с помощью аддитивных технологий

[3, 4] и технологий деформирующего резания [5–7]. Однако предель-

ные малые значения параметров микрогеометрии, сложная гидроди-

намика потока охладителя, сопряженный характер теплообмена,

а также специфика технологических параметров обусловливают необ-

ходимость внесения определенных корректировок в классические