Диссертация (Совершенствование технологии уточняющих испытаний ракетных двигателей малых тяг), страница 13

Онпоказывает, что с увеличением расхода горючего удельный импульс тяги растет.Это объясняется тем, что при увеличении суммарного расхода m растет давлениев камере, что, в свою очередь, ведет к увеличению удельного импульса тяги. В109данном случае влияние комплекса RT незначительно из-за малой вариациифакторов.Двигатель S400На регрессионную модель I у  315,89  3,325mo не оказывает влияния расходгорючего из-за того, что относительный уровень влияния на модель падает.Построен график (рисунок 4.9) регрессионной модели при постоянном расходегорючего – 48,05 г/с.

Как видно из него, с увеличением расхода окислителяудельный импульс тяги растет. Это объясняется тем, что двигатель работает вобласти до стехиометрии, т.е. при  o  1 и с увеличением окислителя режим работысмещается в сторону стехиометрии, следовательно, удельный импульс тяги растет(рисунок 4.14).Рисунок 4.14 – Зависимость удельного импульса тяги от коэффициента избыткаокислителяИз вышеизложенного можно сделать следующие выводы:1.

С увеличением тяги влияние горючего на регрессионную модельуменьшается.1102.Длятемпературыстенкидостаточнаквазинелинейнаямодель,описывающая процесс зависимости температуры от массовых расходов.3. Кислород-водородный двигатель имеет более сложную модель удельногоимпульса тяги из-за особенности компонентов (комплекса RT).4. Сложность составления регрессионных моделей состоит в том, чтоработоспособный диапазон двигателя очень узкий, а за счет этого изменениефакторов модели небольшое по сравнению с главным эффектом.

Из-за этогофизический смысл модели может быть неверно интерпретирован при адекватнойрегрессионной модели.5. Адекватные регрессионные модели удельного импульса тяги и температурыстенки двигателя можно создавать для газогенераторных режимов.Обобщение результатов испытанийРазработаны регрессионные модели основных параметров РДМТ.На основе проведенных исследований общий вид моделей для удельногоимпульса тяги и температуры стенки можно представить следующим образом:22I у  b0  b1 mo  b2 mг  b12 momг  b11 mo  b22 mг ,(4.4)Tст  b0  b1 mo  b2 mг  b12 momг .(4.5)В таблицах 4.7 и 4.8 представлены значения коэффициентов регрессии дляразных двигателей для удельного импульса тяги и температуры стенкисоответственно.Таблица 4.7 – Значения коэффициентов регрессии для удельного импульса тягиb0b1b2b12b11b22ДМТ-МАИ-200М122,278-5,839,5831,5--РДМТ100405,222-9--5,37515,167-14,083S10291,222-3,256,875-5,333-S400315,893,325----Двигательbi111Таблица 4.8 – Значения коэффициентов регрессии для температуры стенкиb0b1b2b12ДМТ-МАИ-500П404,511,5-30-19ДМТ-МАИ-200М689-259516ДвигательbiПроведенный анализ показывает, что разработанная методика планирования ипостроения регрессионных моделей применима для испытаний как собственныхобразцов РДМТ, так и образцов РДМТ, разработанных ГНЦ ФГУП «ЦентрКелдыша» и EADS Astrium.

Она позволяет:1) проводить испытания для большого диапазона тяг: от 10 Н до 500 Н;2) использовать ее при испытаниях как на штатных КТ (АТ+ММГ), так и наперспективныхКТ(газообразныйкислород+керосин,газообразныйкислород+водород, водорода пероксид высококонцентрированный+керосин).Можно сделать вывод, что для различных видов топлив, модели имеютодинаковый вид. Чем больше тяга, тем меньше влияющих факторов на параметры.С помощью регрессионных моделей проверены параметры удельного импульсатяги для двигателей РДМТ100 и ДМТ-МАИ-200М на соответствие требованиямТЗ.Полученные модели, построенные на основе разработанной методики, можноиспользовать для прогнозирования и оперативной оценки основных параметроввновь разрабатываемых РДМТ на перспективных компонентах топлив дляоперативного решения о изменении конструкции или отключения двигателя, что всвою очередь сокращает объем ЭО двигателей.1125.

Разработка технологии уточняющих испытаний РДМТСтруктурная схема разработанной технологии УИ РДМТ представлена нарисунке 5.1, которая может рассматриваться в качестве алгоритма действий припроведении испытаний.Предложенная технология состоит из следующих основных структурныхэлементов:- разработка плана испытаний;- подготовка стенда и объекта испытаний;- проведение испытаний по разработанному плану;- завершающие работы после испытаний;- анализ результатов испытаний;- подтверждение требований на двигатель.Красным штрихом выделены те элементы, в которых были произведеныизменения по результатам исследований автора, в отличие от существующихтехнологий, анализ которых проведен в главе 2. Отличие заключается всоставлении рациональных матриц планирования для проведения экспериментов ив анализе данных, полученных после испытаний.Испытания начинаются с разработки плана испытаний для проведенияэксперимента:- в задаче исследования выбирается отклик, то есть главный параметрдвигателя (удельный импульс тяги, температура стенки);- выбираются факторы для проведения экспериментов (массовые расходы КТ);- исходя из проведенного исследования, выбираются уровни и интервалыварьирования (обычно для РДМТ не более 15% от номинальных значений);- выбирается вид модели (для удельного импульса тяги – модель второгопорядка, для температуры стенки камеры – квазинелинейная модель);- выбирается вид плана эксперимента (исходя из проведенного исследования,для удельного импульса тяги оптимальным планом будет ПФЭ, либокомпозиционный план, для температуры стенки камеры – в основном ПФЭ.113- с помощью ПО составляется матрица планирования эксперимента.Существующие методы составления матриц планирования не оптимальны дляРДМТ, что было доказано в главе 1.

В некоторых случаях из-за большогоколичества параметров и факторов, а, следовательно, большого количествазапусков, что ведет к увеличению стоимости его проведения и удорожаниюжизненного цикла двигателя. В результате исследований автора предложеносокращать количество параметров и факторов до рационально возможного, а такжеподобраны оптимальные планы для эксперимента. Для ускорения процессасоставления матриц планирования разработано ПО.Исходя из составленной матрицы планирования эксперимента, составляетсяметодика проведения испытаний, которая описана в главе 2, и составляетсяциклограмма управления стендом.Далее проводится подготовка стенда и объекта испытаний, которая включаетв себя следующие операции:- проведение входного контроля РДМТ в виде внешнего осмотра иэлектрических проверок;- проверка на герметичность стендовых систем;- подготовка системы управления и системы измерений стенда, котораявключает в себя проверку электро- и пневмосистем, а также настройку системыизмерения и управления- установка ОИ на стенд и подключение гидравлической арматуры (главныеклапаны, система охлаждения, продувки) и датчиков температуры, давления,тепловизионное оборудование;- проведение совместных проверок стендовых систем и ОИ;Определяются расходы КТ в двигатель, то есть проводятся настроечныеиспытания:- методом определения расходов является расчетный метод по известнымгидравлическим сопротивлениям стендовых магистралей и ОИ;- открывают клапан подачи окислителя в камеру сгорания двигателя на время3 с;114- определяют расход окислителя по расходомеру;- аналогичные операции проводятся для горючего.Испытания проводят по циклограмме в соответствии с разработаннойметодикой.Во время запуска происходит оперативное управление стендом:- питание электросистем и СУ;- подача КТ;- реализация программы управления и регулирования СУ;- имитация воздействия эксплуатационных условий.Во время эксперимента проводится регистрация сигналов с датчиков стенда.Такжедлянаглядностипоказаниявизуализируютсяиодновременнообрабатываются системой защиты и накопления информации.После проведения эксперимента проводятся следующие операции:- послепусковые продувки;- отключение систем стенда;- демонтаж и внешний осмотр ОИ.Проводится анализ результатов проведенных испытаний:- ЭД обрабатываются в удобном для анализа виде (самый удобный вид дляобработки – матрица отклика и факторов [Приложение А]);- с помощью ПО проводится оценка воспроизводимости и стационарностиопытов;- проводится расчет коэффициентов регрессии для модели и проверка их назначимость, незначимые коэффициенты убираются из модели;- составляется модель по полученным результатам и коэффициентамрегрессии в виде матрицы коэффициентов регрессии;- проводится проверка адекватности модели (по F-критерию).115Рисунок 5.1 – Структура технологии УИ РДМТ116Если модель не адекватна, необходимы дополнительные запуски, илиизменение интервалов варьирования экспериментов.После того как модель получена, необходимо объяснить полученныерезультаты как это показано в главе 4.

Для удобства анализа необходимопредставить полученные результаты в графическом виде, также с помощью ПО.Последнимэтапомпроведенияиспытанийявляетсяподтверждениетребований на двигатель, заданных в ТЗ, оно проводится с помощью ПО (глава 3)и полученных ранее регрессионных моделей двигателей.Особенностью данной технологии испытаний является то, что полученныемодели можно использовать уже на последующих испытаниях для оперативнойоценки основных параметров. В данном случае, в качестве основных параметроврассматривались удельный импульса тяги и температура стенки РДМТ, зависящихот массовых расходов, но с помощью данной технологии возможна оценка любыхпараметров от необходимых факторов при соблюдении алгоритма.Таким образом, разработана технология уточняющих испытаний РДМТ.Данную технологию можно использовать для испытаний различных РДМТ покомпонентам и уровням тяг. В отличие от существующих технологий, вразработанной – ограничено количество параметров и факторов.