Диссертация (Совершенствование технологии уточняющих испытаний ракетных двигателей малых тяг), страница 2

МГТУ им. Н.Э. Баумана, Москва, 2010;3. Международной науч.-техн. конф. «Проблемы и перспективы развитиядвигателестроения», СГАУ (НИУ), Самара, 2011;4. 10-ой Международной конференции «Авиация и космонатика-2011», МАИ(НИУ), Москва, 2011;5. 19-ой научно-технической конференции молодых ученых и специалистов.РКК «Энергия», Королев, 2011;6.

Московской молодежной научно-практической конференции «Инновации вавиации и космонавтике», МАИ (НИУ), Москва, 2012;7. Международном конгрессе двигателестроителей, п. Рыбачье, Украина,2012;8. Международной молодежной научной конференции «ХХ Туполевскиечтения», КАИ (НИУ), Казань, 2012;9.

Всероссийской молодежной научно-технической конференции «Космос2012», СГАУ (НИУ), Самара, 2012;10. 64th International Astronautical Congress 2013, Space Propulsion Symposium(C4) Special session: Thematic Workshop with Professionals and Students (5). Пекин,2013;11. Международной молодежной научной конференции «ХII Королёвскиечтения», СГАУ (НИУ), Самара, 2013;912. II-м Всероссийском форуме школьников, студентов, аспирантов и молодыхученых с международным участием «Космическое приборостроение», НИТУПУ,Томск, 2014;13.

Международной неделе авиакосмических технологий «Aerospace ScienceWeek» 13-ой Международной конференции «Авиация и космонавтика», МАИ(НИУ) Москва, 2014;14. Научно-технической конференции молодых ученых и специалистов ФГУПЦНИИмаш, ФГУП ЦНИИмаш, Королев, 2015;15. Всероссийской научно-технической конференции «Ракетные двигатели иэнергетические установки», КАИ (НИУ), 2015.Публикации. По теме диссертации опубликовано 26 работ, из них 6опубликовано в рецензируемых журналах и изданиях, рекомендованных ВАК и 1статьявзарубежномнаучно-техническомжурнале,2свидетельстваогосударственной регистрации программ для ЭВМ, 17 материалов докладов былипредставленывтрудахзарубежных,международныхивсероссийскихконференций.Структура и содержание работы.

Диссертационная работа состоит извведения, пяти глав, заключения, списка сокращений и условных обозначений,списка использованных источников из 82 наименований, приложения на 38страницах, изложена на 172 страницах машинописного текста, включающего 79иллюстраций и 14 таблиц.В 1 главе рассмотрено состояние вопроса по методологии испытаний РДМТ.Выделеныосновныепроблемыполученияинформации,рассмотренысуществующие методы планирования и обработки результатов испытаний.Определены выходные параметры (удельный импульс тяги и температураконструкции) и входные факторы (массовые расходы окислителя и горючего) дляпостроения планов экспериментов при испытаниях РДМТ. Сформулированы целии задачи исследования,10Во 2 главе разработана методика проведения исследования.

Описанамодернизация пневмогидравлической схемы, системы управления и измеренийэкспериментальной установки МАИ (НИУ), которая осуществлялась принепосредственном участии автора. Разработана методика проведения испытаний иобработки результатов испытаний ракетных двигателей малых тяг.В 3 главе описаны результаты исследований разработанной методики анализаиспытаний двигателей на экологически безопасных компонентах топлива:водородапероксидкислород+метан.высококонцентрированный+керосинСформированырегрессионныемоделиипогазообразныйрезультатамиспытаний и проведен их анализ. Проведена оценка соответствия параметров(удельного импульса тяги и температуры стенки) двигателя заданным требованиямс помощью разработанной методики испытаний.В 4 главе приведены результаты исследований применимости разработаннойметодикидляпроведенияиспытанийРДМТнаКТгазообразныйкислород+газообразный водород и АТ+ММГ.

На основе анализа полученныхданных подтверждена применимость разработанной методики для оценкирезультатов испытаний на экологических безопасных и токсичных КТ. Проведенообобщение полученных результатов.В 5 главе представлена технология уточняющих испытаний для вновьразрабатываемых РДМТ на жидких и газообразных экологически безопасных КТдля сокращения объема испытаний и построения регрессионных моделей основныхпараметров двигателей. Выделены основные преимущества усовершенствованнойтехнологии.По результатам диссертационного исследования сделаны основные выводы изаключение по применимости усовершенствованной технологии уточняющихиспытаний РДМТ и ее преимуществам.111.

Состояние вопроса по методологии испытаний ракетных двигателеймалых тяг1.1 Основные проблемы качественного проведения испытанийДвигательную установку (ДУ) на базе ракетных двигателей малых тяг(РДМТ) имеют сегодня большинство космических аппаратов (КА) [28,50,60].

Вданной работе рассматриваются ракетные двигатели малых тяг (РДМТ),работающие на жидких и газообразных КТ, используемые в качествеисполнительных органов в системах коррекции и стабилизации орбиты иориентации КА. Они обладают рядом преимуществ над другими РДМТ.Например, управляющие РДТТ имеют:- малое время работы (до 50 с) (малый импульс тяги);- проблему реализации многократного запуска [36].Управляющие РДТТ в КА используются только в САС и системе мягкойпосадки (СМП).Электроракетный двигатель (ЭРД):- имеет малый уровень тяг [23,36] (самый мощный лабораторный образецСПД NASA-457M имеет мощность 50 кВт при тяге в 2,3 Н [71]);- Холловские ЭРД (СПД), применяемые в РФ, имеют долгое времявключения (~2-3 мин), зависящее от времени нагрева эмиттерного катода(КЭ-5 [8]);- требуют очень мощные источники питания на борту КА (вплоть доЯЭУ).Для определения и подтверждения характеристик двигателя, заявленных втехническом задании (ТЗ), проводят испытания двигателей.Объём, порядок, цели и задачи экспериментальной отработки, видыиспытаний, а также перечень программ и методик испытаний, пределы измененийусловий и режимов работы РДМТ определяет КПЭО [56].

Под отработкойпонимается комплекс организационно-технических мероприятий по обеспечению12экспериментального определения качества РДМТ и соответствия ее характеристикТЗ во всем диапазоне эксплуатационных условий.КПЭО–организационно-техническихдокумент,определяющийноменклатуру и состав объектов испытаний, их цели и задачи, порядок проведения,а также сведения о порядке оценки показателей надежности по результатамэкспериментальной отработки, о подтверждении требований по безопасности, опорядке отработки конструкторской и эксплуатационной документации, оконтроле выполнения КПЭО.Целями экспериментальной отработки РДМТ являются:- выбор окончательных технических решений по конструкции, техническимхарактеристикам, функционированию РДМТ и её составных частей (на этапе ДИ);- подтверждение соответствия технических характеристик требованиям ТЗ наРДМТ (на этапе ЗДИ);-отработкаконструкторской,технологическойиэксплуатационнойдокументации.Критериями завершённости экспериментальной отработки РДМТ являются:- подтверждение выполнения всех требований ТЗ на РДМТ, в том числе:1) реализации заданных значений параметров и характеристик РДМТ;2) способности выполнения РДМТ и её составными частями всехпредусмотренных функциональных задач;3) соответствия требованиям по обеспечению стойкости РДМТ и её составныхчастей к эксплуатационным нагрузкам и внешним воздействующим факторам;4) способности парирования агрегатами РДМТ последствий расчётныхнештатных ситуаций;- отсутствие конструктивных отказов, обнаруженных при испытаниях, а такжеэкспериментальное подтверждение эффективности и достаточности мероприятийпо предотвращению повторного проявления отказов.Вся ЭО РДМТ по характеру и значимости проводимых работ условноразделена на ряд этапов.

Каждый этап в свою очередь разделен на определенные13типы испытаний, содержащие ряд конкретных видов испытаний определённогонаправления, характерного для данного типа.Экспериментальная отработка РДМТ включает в себя следующие этапы:-автономнаяотработкаРДМТ:вибродинамические,проливочные(«холодные»), электрические и огневые испытания РДМТ;- комплексная отработка РДМТ в составе КА: макетно–конструкторские,вибропрочностные, тепловакуумные, электрические и огневые испытания;- летные испытания в объёме, необходимом для проведения работ по передачеРДМТ Заказчику [52,59].Этап автономных стендовых испытаний проводится для решений вопроса осоответствии предложенного варианта РДМТ или его составных частей (СЧ)заданным требованиям и доводки его конструкции до полного соответствия этимтребованиям.Автономные испытания также проводятся в несколько этапов.Первый этап – проведение сравнительных или уточняющих испытаний.Сравнительныеиспытания(СИ)–испытанияаналогичныхпохарактеристикам или одинаковых РДМТ, которые осуществляются в идентичныхусловиях с целью сравнения их характеристик [6].Уточняющие испытания (УИ) – испытания, проводимые с целью определенияобласти значений параметров, в которой двигатель находится в работоспособномсостоянии (по ГОСТ 17655-89).При УИ определяются:-правильностьконструктивныхрешений,выбораматериаловитехнологических процессов;- соответствие выходных параметров РДМТ, испытуемого в заданныхрежимах нагружений, параметрам, заданным технической документацией;- правильность выбранной методики испытаний.В процессе УИ проводятся мероприятия по доведению РДМТ доработоспособногоконструктивныесостояния,изменения.могутосуществлятьсяПоложительныерезультатыегосхемныеипредварительных14испытаний дают право на проведение следующего этапа испытаний РДМТ –доводочных испытаний (ДИ).В целом УИ состоят из вибродинамических, гидравлических, электрических иогневых испытаний.В работе выбраны огневые испытания РДМТ, т.к.