газодинамическое испытательное устройство

Формула изобретения

Применение ракетного двигателя с кольцевым критическим сечением в качестве газодинамического испытательного устройства.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области ракетной техники и может быть использовано при проведении испытаний элементов конструкции ракетных двигателей, в частности вставок и насадок из композиционных материалов, и элементов их крепления.

Известно газодинамическое испытательное устройство для испытания элементов конструкции ракетных двигателей, в частности насадков и вставок. Устройство включает последовательно соединенные между собой эжекторно-вакуумную установку, газодинамическую трубу и вакуум-камеру. При испытаниях испытуемые элементы устанавливают в выходной части двигателя, двигатель помещается в вакуум-камеру, а к срезу его сопла присоединяется газодинамическая труба. За газодинамической трубой при испытании элементов конструкции двигателей с большой степенью расширения устанавливается эжекторно-вакуумная установка (см. Левин В.Я. Испытания жидкостных ракетных двигателей. Москва, Машиностроение, 1981, с.150, рис.4.23).

Такое газодинамическое испытательное устройство имеет сложную конструкцию и, следовательно, сложную схему проведения на нем испытаний. При изменении модификации или габаритных размеров двигателя потребуется изменение габаритных размеров газодинамической трубы и вакуум-камеры, а дополнительная установка за газодинамической трубой эжекторно-вакуумной установки приведет к еще более значительному усложнению конструкции.

Известны ракетные двигатели с кольцевым критическим сечением, содержащие кольцевое сопло и камеру сгорания. Такие двигатели широко используются для создания тяги ракет различного назначения (см. Васильев А.П. и др. Основы теории и расчета жидкостных ракетных двигателей. Москва, Высшая школа, 1975, с.298).

Задачей, на решение которой направлено предложенное изобретение, является - обеспечение имитации натурных условий работы элементов конструкции ракетных двигателей, обеспечение безотрывного обтекания стенок испытуемых элементов на всех режимах и обеспечение имитации высотных усилий.

Поставленная задача решается тем, что согласно предложенному изобретению ракетный двигатель с кольцевым критическим сечением применен в качестве газодинамического испытательного устройства.

На чертеже изображен ракетный двигатель с кольцевым критическим сечением, используемый в качестве газодинамического испытательного устройства.

При проведении испытаний к выходной части ракетного двигателя 1 с кольцевым критическим сечением необходимым образом крепят испытуемые элементы 2 конструкции ракетного двигателя.

При работе двигатель 1 с кольцевым критическим сечением обеспечивает требуемые условия испытаний следующим образом.

При работе двигателя 1 с кольцевым критическим сечением в земных условиях (при наличии атмосферы) продукты сгорания топлива после критического сечения истекают по поверхности сопла. При этом внутрь кольцевого сопла попадает окружающий камеру воздух с давлением окружающей среды (Р_н 1 кгс/см²), который и прижимает продукты сгорания компонентов топлива к поверхности сопла двигателя 1 и испытуемых элементов 2 конструкции ракетного двигателя изнутри по всей длине профиля.

Таким образом, на испытуемый элемент 2 конструкции ракетного двигателя изнутри действуют продукты сгорания с давлением Р_пс, а снаружи - атмосферный воздух с давлением окружающей среды Р_н, причем Р_пс>Р_н, что позволяет имитировать натурные условия работы элементов конструкции по силовому нагружению и тепловым потокам.

В обычных соплах Лаваля воздух окружающей атмосферы воздействует на струю продуктов сгорания топлива при давлении Р_н и при давлении Р_н, большем Р_пс примерно в три раза, отрывает струю продуктов сгорания от стенки сопла, а не прижимает, исключая, тем самым, эту часть поверхности сопла из работы. По этой же причине применение обычных сопел Лаваля не позволяет обеспечить безотрывное обтекание стенок испытуемых элементов двигателя без применения специальных устройств (вакуум-камер, газодинамических труб, эжекторно-вакуумных установок).

При испытаниях может возникнуть необходимость испытания элементов конструкции в условиях воздействия состава продуктов сгорания, отличного от состава продуктов сгорания данного двигателя. Данное требование может быть выполнено при подаче в продукты сгорания в зависимости от их химического состава, дополнительных компонентов, например воды.

Таким, образом использование предложенного изобретения, а именно - применение ракетного двигателя с кольцевым критическим сечением в качестве газодинамического испытательного устройства - позволит значительно упростить проведение испытаний при отработке конструкции элементов ракетных двигателей и, следовательно, уменьшить затраты на их проведение.