Оптическая диагностика (Раздаточные материалы)
Описание файла
Файл "Оптическая диагностика" внутри архива находится в папке "Раздаточные материалы". PDF-файл из архива "Раздаточные материалы", который расположен в категории "". Всё это находится в предмете "безопасность жизнедеятельности (бжд и гроб или обж)" из 6 семестр, которые можно найти в файловом архиве МГТУ им. Н.Э.Баумана. Не смотря на прямую связь этого архива с МГТУ им. Н.Э.Баумана, его также можно найти и в других разделах. Архив можно найти в разделе "остальное", в предмете "безопасность жизнедеятельности (бжд)" в общих файлах.
Просмотр PDF-файла онлайн
Текст из PDF
СПЕКТРОЕОТОМЕТРИЧЕСКИЙ МЕТОД ДИАГНОСТИКИ ЖИДКОСТНЫХ РАКЕТНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ От х(Ц иь«,М.В. Келдыша: канд. физико-матам. наук Головин Ю.М., доктор техн. наук 3авелевич Ф.С., канд. техн. наук Мацицкий Ю.П., Машкин К.Б. От КБХ«е«! Горохов Ю,д, Крутоль В.С., Кучин А.ГХ. Представлены ре«у«иа«т!««! ить«срс«п«в и«лу к ннв факела при опгсвых испы«а«п«и«!ион«««слс«! второй и третьей ступеней РН 'ПХ!««т««н" н двигатели РДО! 24А РН "Ангара" и «кспери««сн!««ль. ното определении предельно малых кописптра ций таких металлов, как ткслеао Хрс!. ««л«о«пи«ий ХАХХ маргаиеп (Мпк юсксль ХЫ«Х и фаь«лс указаны пуп! дадьпсйсаето с«опера«сп«!«вова!«и«! спектрофотометрическо«о ь«сто!!«! х!«««и.иостики Ж!«11. В настоящее Бремя сухпсствует лостато хпо много метолов диагностики узлов н агрегатов укилкоспхых ракетных л: «й (ЖРД).
Оу *. - олов зак, гастся Хт репин основных параметров лвигпелей Б процессе испытаний с помощьхо уста!галки Хга 'п(ТСГаты измсрительной апп«ар«атурьх (Датчики Давления. Тсххххсратурх«х, расколов„ Вибрации и ххр.), что ус!хо!к!хает ЩХовел!".Пие испытании за счет )ххгхли«хХхых лоработок узлов и ягрегитов лвигатсля и в ряле слу«хаев недопустимо из-за Бозмоухного изменения его хх«ракте)згхстххк. О помощью зтих метолов сложно, Я Б п)з<нх«.ссе )заб«огьх лвигатсля нс БссГЛЯ Бозмогкпо получить зависимость изнОси основных узлоВ н агрсГатов от Бремени.
Унос конструкционных м'гериалов, связанный с ихггснсивными процессами эрозии, могущими привести к разрушенихо конструкции, или с х««ззгорянисхх тр:Хлицпопными среастВячи ххр«чктн«хсскхх не регист)зируется. В последние х.олы получили развитие новые, нетрадиционные методы лиагностпкп ЖРД, в «хастности спсктрофотометрический 111«12). В России моголы ЛХх«ах.ххостххки ЖРД по спектру излучения факела в ух«х«тр«зф«хх«ххстоБой области спектра получили развитие в конце 90-х голов и в 2000 голу (31. КВХА, Центром Келдыша при содействии ГКНП11 им. М.В. Хруничева спсктрофотометри шские мстолы «хиаГххостики были исххользовахн«х Щън ххровелеххии х«гххсвьхх исххьхтх«хХххх! двигателей Второй и третьей ступеней РН "Прогон" и двигателя РДО124А РН "Ангара".
Испытания ххроБОххились Б КБХА. Двигатели РД0210 / РДО211 и РДО212 (РН *'Протон") ххсххьхтьхвалнсь на стенде 50„двигатель РД0124А (РН "Ангара") па степлс 62. Рх«с!хсохохксххххе аппаратурьх относительно лвигатсля РН "Прото!!" ЩхслставлеХш хш рпс. 1. Оптико-Электронная система расххоххххгвзхась хххх крхъшхс хХУххх«тово(1 сгеХхххх! на расстоянии — 60 м от двигателя и креххххххась хххх спепиально изготовленной раме. Обрабатывахохний коххпле с с системой сбора инфх«рхх«ации был (тазмещсн Б п)«я!вовой сто«хла. АххгХар«атур«з лля измерения спектров излу«!ения факела ЖРД состоххт из оптической системы, лифракпионного монохроматора, фотогхрисмпого блока, вилеобластера и ПЭВМ. Осповххые характеристики аппаратуры слеххухощие: - спектральный диапазон - 300 - 900 нм: - спектрах!!«ххьхй Лиалхазохх СЛиничного измерения — 30 нм; - максимальное спектралыгое разрешение - 0,02 нм; — скорость измерений - 3 - 100 спектров/с.
Особенность испьхтапий двигателей второй и третьей ступеней РН "Протон' состоя- ла В том, чтО для исследОВьч!ия Влияния посторонних частиц (заг)зязнений) на работоспособность двигате!Яя в ряде испытаний в топливные магистрали в определенные мо- МЕ1ГГЫ ВВОДИЛИСЬ ЧЯСТИЦЫ ЯЛЮМИНИЕВОГО СПЛЯВЯ И СТЯЛИ, В ТОМ ЧИСЛЕ И ВХОДЯП!ИС В конструкцию агрегатов двнгатез!я. При испытан!гях пламя выходило в открытое пространство, т.е.
струя была перерасширена. Аппаратура наводилась на участок факела на расстоянии —. 0,7 м от среза сопла непосредственно за диском Маха, что конгролировялось ири видеосъемке испытаний. Расчетная температура газа в этой области прн условии термохимического равноВесия равнялась — 3100 К„давление — 0,2 МПЯ (2 кгс/см ). Скорость измерений ири испытаниях состав!!яла б илн 3 спектра в секунду. Ширина входной и!ели монохрома- тора устанавливалась 0,2 мм. что обеспечива.ю спектральное разрешение 025 нм. На рис. 2 представлен типичный спектр излучения факс.!а, характерный для шт;пнога режима работы двигателя. В течение всего времени испытаний спектр не претерпенал существенных изменений.
НЯ фоне непрерывного излучения четка выделялись две сильные линии железа с центрами 385,98 и 388,66 нм. Интенсивность излучения в линиях не менялась во времени, что свидетельствует а постоянном расходе железа. Наиболее вероятной причиной появления железа в !1!Якеле являлось присутствие железа в то!шиве, что подтверждалн результаты химического анализа, проводимого перед каждым испытанием. Измеренная !)еред дынным испытанием относителыгяя концентрация Ге в !.О(почем составила — 10 что соответствует расходу — 20 мг/с. На рис.
3 приведен спектр излучения факела при вводе в магистраль горючего 2,5 г стали 12Х18Н10Г, Из сравнения результатов, приведенных на рис. 2„4, ви!пю, что резка увеличивалась интенсивность излучения В линиях: Ге 385,98 и 388,66 им — и по вн .ь !иные линии: Г 376,72; 382,59; 388, 389,98; 392,29; 392„79 нм Мп— 403,2 им. НЯ рис. 4 представлен спектр излучения факела ири вводе 700 мг частиц сплава алюминия АМгб, содержащего 0,5 - 0,8 % Мп. Частицы вводились в магистраль гор!очего. Примерно 20 % (по массе) наиболее крупных частиц задерживалась фильтрами и пс попадало в камеру сгорания, а следовательно, в факел.
Кяк видно из представленных результатов, при вводе частиц возникало излучение в линиях А1 394,4 и 396,17 нм и Мп - 403,21 нм (это суперпозиция линий Мп 403,076; 403,307; 403,449 нм). В верхней части рис. 4 представлена зависимость излучения в линии А1 с центром 396,15 им от Времени. Пики излучения примерно соответствуют моменту ввода частиц АМгб.
Индексы "0" и ''Г " означают, по какой магистрали (окислителя или горючего) вводятся частицы. Свечение в линиях А1 и Мп наблюдалось в течение — 1 с. Это свидетельствует о том, что зярегистрировапь!Яя интенсиьчюсть излучения соотвбетствовала расходу А1- 600 мг/с. Мп — 4 мг/с или относительной концентрации 3. 10 и 2 ° !О соответствен- -8 .
но. Наз!и~п4е вклк!Чений Ге с известной концентраг1ией и Х! В топливе, Ввод в топлю!О в г!рог!ессе испыгаиий двигателей РН "Протон" норы!!рованг!Ых навесок пороизкав из стали и алюминиевого сплава АМгб, а также результаты экспериментов на моделыюм двигателе позволили оценить минимальные регистрируемые относительные ког!центРапин С!!!ьч Н МаССОВЫЕ РЯСХОДЫ П3,я1Я РаЗЛ!ГЧНЫХ МстаЛЛОВ В фаКЕЛЕ ЭТИХ ДВИГатЕЛЕй.
Минимальные регг!стрируемые огиосительиьге концептрац!и! Ся!щ и массовые расходы п3Я!1!! Лля двнгателей второй н третьей ступени РН "Протон" представлены в таблице. Злу!!я!п,,Ъп!!1!! !1о!!ни. ни А1 ' 394,4/396,15 Ге ; 371,99/373,6/374,8 385,99/388,63 ьи 352,454/361.94 Мп ' 403,08/403,3 !/403 45 С~,11 1 !16~„Т79 5 И) ! 0,1 5 Ю' 0,01 1.Ю' 0,003 3 10 г 0,0006 При запуске двигателей в течение первых — 4 с в спектрах излч!ения факела всегда наблюдались линии Мп. часто линии Са 396,85 нм и повышенное содержание Ре. Повидимому.
это связано с выносом загрязнений из внутридвигательных полостей, При останове двигателя и его работе на некоторых режимах в спекгре факела появлялись полосы СЬ) 388,34; 386,19 и более слабая 387,14 пм, что, вероятно, связано с неп~~~~т~й сгорания топлива. Интересные спектры были получены в первые — 20 с испытания двигателя РД0212 !рис. 5). На спектре видно мшцное линейчатое излу гение в районе 403,21 нм. Оно вызвано суперпозицией ли!шй Мп 403,08; 403,31; 403,45 нм.
Друвис спектральные особешгости принадлежат, вероятнее всего, линиям 376,72: 382,04; 382,59; 388; 388,69; 389,97; 392,29; 392.79 и 393,03; 396,93 нм и линиям % 378,35 и 380,7 нм. Спектр ня рис. 5 очень похож на представленный на рис, 3, ко!да в магистраль горючего было введено 2.5 г стали. Интенсивность линий Ге примерно одинакова. Однако излучение фона более чем в два раза превышает фон, зарегистрированный при вводе 2.5 г стали, Это объясняется поягяденисы твердых или жидких частиц окислов металлов. Со временем интенсивность линий уменьшилась, на спектрах четко видны только линии Ре 385,98 и 388,66 нм, как и на рис.