Численное моделирование внутренней баллистики в ракетных двигательных установках…
3
Необходимо подчеркнуть, что замораживание, например, кис-
лорода и метана, одних из наиболее перспективных топливных
компонентов с точки зрения использования их в ЖРД, не является в
настоящее время технически сложной проблемой, поскольку темпе-
ратуры плавления кислорода и метана составляют 54,36 и 90,67 K
соответственно. Этот уровень незначительно отличается от темпе-
ратуры широко применяемого в промышленности жидкого азота,
лежащей в диапазоне от 63,14 K (температура плавления) до 77,3 K
(температура кипения). Подчеркнем, что температура жидкого во-
дорода, применяемого в ракетно-космической технике, составляет
13,96…20,38 K, что существенно ниже температур, необходимых
для получения криогенного заряда (например, из кислорода и ме-
тана).
Следует отметить, что выбор топливной композиции горю-
чее + окислитель для использования в РДКТТ во многом определяет-
ся теплофизическими свойствами твердой и жидкой фаз обоих ком-
понентов, которые должны обеспечить примерно равные скорости их
преобразования (плавления и газификации), что потенциально позво-
ляет предотвратить возможность преждевременного расплавления
заряда КТТ.
Основной целью данной работы является расчетно-теоретическое
изучение фундаментальных закономерностей протекания рабочих
процессов в РДКТТ и их влияния на внутрибаллистические характе-
ристики двигателя.
В основе предлагаемого подхода к решению поставленной задачи
лежит механизм преобразования компонентов КТТ из твердого со-
стояния в газообразное под действием высокотемпературного газово-
го потока. По нашему мнению, с наибольшей вероятностью указан-
ный механизм реализуется в несколько последовательных этапов:
1) плавление компонентов КТТ под действием теплового потока,
поступающего в слой КТТ от высокотемпературных продуктов сго-
рания, и формирование на поверхности КТТ жидкой пленки;
2) испарение жидкой пленки на поверхности КТТ, возможный
унос капель жидкости с поверхности в газовый поток и последующее
их испарение в потоке;
3) смешение и горение испарившихся компонентов в газовом по-
токе.
При этом может быть реализована возможность управления ско-
ростью преобразования конденсированных компонентов КТТ, обу-
словленная тем, что соотношение площадей контакта топливных
элементов горючего и окислителя с высокотемпературным газовым
потоком зависит от внутренней структуры топлива. Поэтому, как по-
