Сообщения пресс-службы
  СМИ о нас
  Фото
  Видео
  Издания, статьи
  Пресс-служба
 
 
 
Правительство РФ

Роскосмос

Росимущество

Всероссийский каталог добросовестных поставщиков товаров, работ, услуг для государственных и муниципальных нужд
 
 
 
Сообщения пресс-службы
     
 
  25.10.2013

Новые ракетные двигатели будут испытывать в НИЦ РКП.

В России создается новая ракета тяжёлого класса «Ангара А5». Существенное повышение массы полезной нагрузки, выводимой ракетой на геостационарную орбиту, обеспечивается кислородно-водородным разгонным блоком «Двина-КВТК» разработки ФГУП «ГКНПЦ им. М.В. Хруничева» (рис.1, 2).

Рис 1. Перспективные средства выведения

 

Рис.2 . Кислородно-водородные разгонные блоки на базе РБ КВТК

В этом блоке используется маршевый двигатель РД0146Д. Для обеспечения высокого удельного импульса (на уровне 470с) в конструкции двигателя РД0146Д потребовалось применение сопла с раздвижным насадком из углерод-углеродного композиционного материала (рис.3).

Рис. 3 . ЖРД РД0146 и РД0146Д

Ракетный двигатель в составе разгонного блока для выведения космических аппаратов включается уже в верхних слоях атмосферы после отделения первых ступеней ракеты. Расчётное давление в области его среза составляет 0,005 кгс/см2 .

Для проведения наземной экспериментальной отработки двигателя РД0146Д необходимо специальное стендовое оборудование, обеспечивающее имитацию высотных условий эксплуатации двигателя, так как предназначенное для эксплуатации в условиях космического пространства сопло не может работать в обычных атмосферных условиях.

Такое оборудование имеется за рубежом, например, в ESA стенд Vinci Test Bench P4.1. В США завершается монтаж аналогичного по назначению стенда А3 (рис. 4). Эти стенды включают высокотехнологичное наукоемкое оборудование, имеют развитую инфраструктуру, опытный высококвалифицированный персонал.

а)

б)

Рис.4. Общий вид и схема а) стенда Vinci Test Bench P4.1 Европейского космического агентства, б) стенда А-3 NASA.

До настоящего времени стендов, обеспечивающих воспроизведение указанных условий при наземных испытаниях кислородно-водородного двигателя размерности РД0146Д, в России не было.

Комплексная программа экспериментальной отработки двигателя ориентирована на выполнение его поэтапной отработки параллельно с созданием необходимой стендовой базы.

Сначала испытывается двигатель без углеродного насадка (НСРО) с соплом Ø960мм, затем двигатель с укороченным углеродным сопловым насадком (НСРО) Ø1250 мм и двигатель с укороченным составным НСРО Ø1250мм. Завершающим этапом являются испытания двигателя в штатном исполнении (с соплом выходным сечением Ø1950мм).

Соответственно поэтапно в НИЦ РКП создается и необходимое испытательное оборудование. Для первого этапа работ - барокамера для размещения двигателя, газодинамическая труба с входом Ø980мм, оборудованная системой предстартового вакуумирования и концевым клапаном, и система эжектирования дренажей и сливов двигателя. Для второго этапа работ требуется барокамера, выхлопной тракт с входом Ø1300мм, оборудованный пароэжетором и конденсатором для продуктов сгорания и также система эжектирования дренажей и сливов. Для испытания двигателя в штатном исполнении нужна барокамера для размещения двигателя, и выхлопной тракт с входом Ø2000мм, оборудованный системой откачки для продуктов сгорания;

Испытательное оборудование устанавливается на реконструируемом стенде В2Б ФКП «НИЦ РКП» (Рис.4, 5).

Рис. 4 . Комплекс стендов для испытаний ЖРД и ступеней ракет на кислородно-водородном и кислородно-метановом топливе ФКП «НИЦ РКП» на карте Google.

Рис.5. Монтаж экспериментальной установки на стенде В2Б

Отработка двигателя на первом этапе проводится без установки неохлаждаемой композитной части сопла. Профиль ГДТ для проведения испытаний двигателя РД0146Д без установки композитной неохлаждаемой части сопла был разработан на основе математического моделирования.

При проектировании испытательной установки широко использовались современные методы математического моделирования, основанные на решении полной системы уравнений, описывающих процессы ЖРД в трехмерной постановке. Это потребовало значительных вычислительных ресурсов и было бы невозможно без использования супер-ЭВМ и программного обеспечения, реализующего оптимальную организацию вычислительного процесса.

В рамках Президентской программы по проекту «Развитие суперкомпьютеров и грид-технологий» по направлению «Информационные технологии с использованием суперЭВМ для отработки новых образцов ракетно-космических систем» разработаны и внедрены информационные технологии виртуального проектирования и компьютерного моделирования на базе супер-ЭВМ, создаются и дорабатываются пакеты программ ЛОГОС к задачам имитационного моделирования и инженерного анализа процессов, протекающих в ракетно-космических системах, стендовых системах.

Специализированное программное обеспечение в комплексах ЛОГОС для расчета параметров характерных процессов, происходящих в стендовых системах, жидкостных ракетных двигателях (ЖРД), ракетах космического назначения (РКН) и космических аппаратах (КА) и для имитационного 3D–моделирования отдельных подсистем РКТ установлено на суперЭВМ предприятий - участников проекта, в том числе и в ФКП «НИЦ РКП».

Параметры рабочих процессов сопряженной виртуальной модели камеры ЖРД РД0146Д и газодинамического выхлопного тракта высотного стенда для обеспечения высотных условий испытаний работы двигателя рассчитаны с использованием этих пакетов программ. Результаты вычислений позволили выбрать оптимальные конструктивные решения газодинамического тракта и сократить время подготовки к испытаниям.

Для проверки адекватности использованных математических моделей и подтверждения правильности выбранного способа проведения испытаний, в апреле-мае 2013г в ФКП «НИЦ РКП» была проведена серия из 10 испытаний маломасштабных моделей камеры двигателя РД0146Д и ГДТ.

Модели камеры двигателя РД0146Д и ГДТ выбранного профиля в масштабе 1:10 были разработаны и изготовлены ФКП «НИЦ РКП» совместно с ФГУП «ЦИАМ им. П.И. Баранова».

Разрезы и фотографии моделей камеры и ГДТ представлены на рис.6.

Рис. 6. Модель камеры двигателя РД0146Д с диаметром выходного сечения 960мм и ГДТ.

ипичные графики изменения давления в сопле и ГДТ полученные при испытаниях моделей, а также сравнение результатов испытаний и математического моделирования приведены на рис. 7.

Рис.7. Результаты испытаний моделей в масштабе 1:10 камеры двигателя РД0146Д с диаметром выходного сечения 960мм и ГДТ.

Полученные результаты хорошо согласуются с результатами численного моделирования. Результаты огневых испытаний моделей и математического моделирования подтвердили, что выбранный профиль ГДТ обеспечивает возможность проведения испытаний для двигателя РД0146Д без установки неохлаждаемой части сопла.

Отработка двигателя на втором этапе будет выполняться с использованием укороченного углеродно-углеродного композитного насадка сопла, имеющего диаметр выходного сечения 1250мм. Давление на срезе сопла двигателя при этом будет составлять 0,03 кгс/см2.

Для определения границ работоспособности ГДТ по давлению в его выходном сечении также было проведено математическое моделирование течения в нём продуктов сгорания, и также 25.07.2013 проведена серия из 5 огневых испытания моделей камеры сгорания и ГДТ в масштабе 1:10. Результаты моделирования представлены на рис.8.

Рис. 8. Результаты математического моделирования для испытаний двигателя с укороченным соплом, имеющим диаметр выходного сечения 1250мм.

Фотография экспериментальной установки для проведения модельных испытаний представлена на рис. 9.

Рис. 9. Фотография ЭУ для проведения испытаний модели в масштабе 1:10 камеры двигателя с укороченным соплом, имеющим диаметр выходного сечения 125 мм и ГДТ.

Полученные результаты хорошо согласуются с результатами численного моделирования. Результаты огневых испытаний моделей и математического моделирования подтвердили, что выбранный профиль ГДТ при реализации в выходном сечении разрежения на уровне 0,3 кгс/см2 обеспечивает возможность проведения испытаний двигателя РД0146Д с укороченным сопловым насадком, имеющим диаметр выходного сечения 1250мм.

Моделирование при помощи БПО критических режимов наиболее нагруженных элементов системы стенд-двигатель позволило определить границы допустимых значений параметров и повысить безопасность проведения испытаний изделий РКТ за счёт совершенствования алгоритмов автоматизированных систем аварийной защиты.

Сопряженная компьютерная модель высотного ЖРД РД0146 и газодинамического тракта (ГДТ) позволила оптимизировать конструкцию и до проведения натурных испытаний обосновать обеспечение высотных условий отработки РД0146 со срезом сопла 960мм, 1170мм и 1250мм, а также подтвердить возможность реализации штатных режимов работы сопла двигателя РД0146 с насадками из композитных материалов при проведении его наземной отработки. Двигатель РД0146 для обвязки на стенде и последующих испытаний ожидается в конце ноября 2013 г.

Пресс-секретарь ФКП "НИЦ РКП"



 
 
 
 
   
 
 
 

 
 
 
Новости Роскосмоса
     
 
  25.10.2021

105 лет со дня рождения Галактиона Елисеевича Алпаидзе
 
  25.10.2021

Грузовой корабль «Прогресс МС-18» на стартовом комплексе «Восток»
 
  25.10.2021

Роскосмос проводит выездное заседание конференции «Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса»
 
 
 

 
   
 
 
  «Реализация объектов недвижимого имущества «ФКП «НИЦ РКП»  
 
 
Аренда
     
  Охраняемый комплекс, общей площадью порядка 4700 кв.м., стоимость за 1 кв.м. приблизительно 150 руб. в месяц. Обеспечен инженерными коммуникациями. Тел. для справок (496) 546-37-30  
 
 
Наш адрес
     
  Россия, 141320,
Московская обл.,
Сергиево-Посадский район,
г. Пересвет,
ул. Бабушкина, д. 9
 
 
 

web-master