Отзыв оппонента (Рабочие процессы в ракетном двигателе малой тяги на газообразных компонентах топлива кислород и метан)

ОТЗЫВ ОФИЦИАЛЬНОГО ОППОНЕНТА доктора технических наук Денисова Константина Петровича на диссертационную работу Чудиной Юлии Сергеевны на тему «Рабочие процессы в ракетном двигателе малой тяги на газообразных компонентах топлива кислород и метан», представленную на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.07.05 — «Тепловые, электроракетные двигатели и энергоустановки летательных аппаратов». Разработка и создание новых образцов ракетной техники в настоящее время в условиях требований сокращения материальных и временных затрат становится довольно сложной задачей. Использование современных методов и методик расчета, основанных на математическом моделировании, может стать одним из путей решения этой задачи. Поэтому тематика рецензируемой работы., содержащей разработку методики численного моделирования рабочих процессов для проектирования и создания высокоэффективных ракетных двигателей малых тяг на топливе газообразный кислород и газообразный метан, является весьма актуальной.

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка сокращений, списка использованной литературы из 60 наименований и приложения на б страницах. Общий объем диссертации — 1б7 страниц. В~рудаю д б и ~ * и Рп, Ри й вы работы, выделяются новые результаты работы, ее практическая ценность и вклад автора, обосновывается достоверность результатов и дается общее описание выполненной работы. В рв ~~ р ~ рющ В р р - М технике кислородно-метанового топлива, рассматриваются существующие методики численного моделирования рабочих процессов в камерах сгорания ракетных двигателей и газогенераторах.

Сформулированы основные задачи для достижения цели работы: а разработка экспериментального двигателя тягой 200-250Н в вакууме, работающего на компонентах топлива газообразный кислород и газообразный метан с возможностью регулирования завесного охлаждения; ° разработка математической модели для анализа внутрикамерных процессов при работе на стационарном режиме с учетом завесного охлаждения, проведение предварительного численного эксперимента по моделированию течения в смесительных головках и камерах разработанной конструкции; ° разработка плана испытаний и проведение огневых экспериментов для верификации математической модели и подтверждения правильности принятых конструкторских решений; ° выявление расчетно-теоретических и экспериментальных зависимостей основных параметров двигателя от граничных условий. В~дкррддрббд экспериментального ракетного двигателя тягой 200-2 5 0Н.

Выделены следующие особенности двигателя: пластинчатая смесительная головка, шесть двух компонентных струйно-центробежных форсунок, две схемы подачи компонентов, отдельный подвод компонента для завесного охлаждения стенок камеры сгорания, использование конструктивного элемента — юбки.

В работе используются камеры сгорания разной приведенной длины, несколько вариантов конструкции юбки и разные схемы подачи компонентов в смесительную головку. В т етьей главе диссертации проводится ресчетно-теоретическое исследование рабочих процессов в смесительной головке и камере сгорания выбранного объекта исследования. Дается краткое описание физической картины рабочего процесса в ракетных двигателях малых тяг,приводятся особенности выбранной математической модели: система уравнений, описывающая течение и взаимодействие компонентов, требования, которым должна отвечать модель, допущения, принятые в модели, замыкающие зависимости, расчетные области. На первом этапе численного исследования автором проводится моделирование течения в смесительной головке. Следующий этап заключался в моделировании процессов в камере сгорания ракетного двигателя с учетом химических реакций на шестой части камеры сгорания, определены требуемые расходы компонентов и схемы подачи для обеспечения удовлетворительного теплового состояния конструкции.

Заключительный этап расчетно- теоретического исследования включил в себя изучение рабочих процессов в расчетной области, состоящей из полноразмерной камеры сгорания и гидравлической части смесительной головки. Автор приводит зависимости полученных параметров двигателя— давления в камере сгорания, удельного импульса, температур — при различных комбинациях соотношений компонентов и относительных расходов на завесу.

Делаются выводы по использованию выбранных схем подачи компонентов, конструкций камер сгорания и смесительных головок, расходов компонентов. Дается алгоритм для будущих численных исследований, основанный на проведенной автором расчетно-теоретической работе. Четве тая глава рассматриваемой диссертации посвящена экспериментальному исследованию и сравнению полученных результатов с расчетными. Приводится довольно подробное описание атмосферного огневого стенда, режимов работы двигателя. Даны результаты огневых запусков. Эффективность разработанного двигателя определяется по уровням расходного комплекса. Проведенное автором качественное и количественное сравнение расчетных и экспериментальных результатов показало удовлетворительное согласование этих данных (с погрешностью не более 9%). На этом основании автором делается вывод о возможности применения представленной математической модели в дальнейших разработках и даются рекомендации по созданию ракетных двигателей малых тяг на ранних этапах проектирования.

В заключении подведены итоги проведенного исследования. Научная новизна работы состоит в разработанной автором математической модели, полученных результатах расчетного и экспериментального исследования ракетного двигателя малой тяги с использованием в качестве компонентов топлива газообразного кислорода и газообразного метана при применении для охлаждения стенок камеры сгорания только завесного охлаждения. Степень достоверности и обоснованности научных положений, сделанных выводов и рекомендаций выгекает из практической апробации результатов расчетного исследования„ подтверждается использованием общепризнанных положений и методов расчета теории ракетных двигателей, использованием фундаментальных законов сохранения.

По теме диссертации имеется семь публикаций, две из которых напечатаны в изданиях, входящих в список рекомендуемых ВАК научных журналов и изданий для опубликования основных научных результатов диссертаций. Автореферат диссертации и публикации автора достаточно полно отражают содержание диссертационной работы. Работа имеет несомненную практическую значимость для дальнейшего совершенствования и развития в области ракетного двигателестроения. Предложенная методика исследования рабочих процессов может быть использована как инструмент на проектном этапе разработки ракетных двигателей малых тяг, работающих на газообразном метан-кислородном топливе для выбора конструкций смесительных головок и камер сгорания.

Можно отметить следующие замечания по содержанию диссертационной работы: 1. Во введении автор говорит о возможности использования топлива кислород-метан как унифицированного в объединенной двигательной установке, включающей и ракетные двигатели малой тяги, однако не приводит даже примерной схемы этой установки. 2. При достаточно подробном описании экспериментального этапа исследования в работе автор не дает значений удельных характеристик двигателя, в частности, удельного импульса, для проектного режима работы двигателя с давлением в камере сгорания 1 МПа; Автором не приводятся экспериментальные данные при работе двигателя в условиях вакуума. Отмеченные замечания не снижают общего положительного впечатления о диссертационной работе и не влияют на основные результаты.

Считаю, что диссертация Чудиной Ю.С. ««Рабочие процессы в ракетном двигателе малой тяги на газообразных компонентах топлива кислород и метан» является завершенной научно-квалификационной работой, в которой представлено решение задачи разработки методики численного моделирования рабочих процессов в РДМТ, работакнцих на газообразной топливной паре кислород-метан.

Диссертационная работа полностью отвечает требованиям ВАК, предъявляемым к кандидатским диссертациям. Ее автор, Чудина Юлия Сергеевна, заслуживает присуждения ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.07.05 — «Тепловые, электроракетные двигатели и энергоустановки летательных аппаратов». Официальный оппонент, Заслуженный деятель науки РФ, действительный член Российской Академии космонавтики имени К.Э.Циолковского, доктор технических наук +~ ~,, Денисов Константин Петрович Почтовый адрес: 141320, Московская обл, Сергиев-Посадский район, г,Пересвет, ул. Ленина, д. 4, кв.

9. Тел. 8-(496)-546-76-22. Город Пересвет Сергиево-Посадского района Московской области. Первого августа две тысячи четырнадцатого года. Я„Опекунов Алексей Дмитриевич, нотариус Сергиево-Посадского нотариального округа Московской области, свидетельствую подлинность подписи гр. Денисова Константина Петровича. которая сделана в моем присутствии. Личность подписавшего документ установлена.

Зарегистрировано в реестре за № 1-805. Взыскано по тарифу: 100 руб. 00 коп. Оказаны услуги правового и технического характера. Взыскано за услуги: 250 руб, 00 коп. Опекунов Алексей Дмитриевич .