Эксплуатация испытательных комплексов ракетно-космических систем (стр. 1 )

 

А. Г. ГАЛЕЕВ

А. А. ЗОЛОТОВ

А. Н. ПЕРМИНОВ

В. В. РОДЧЕНКО

 

 

 

 

ЭКСПЛУАТАЦИЯ

ИСПЫТАТЕЛЬНЫХ КОМПЛЕКСОВ

РАКЕТНО-КОСМИЧЕСКИХ СИСТЕМ

 

 

Под редакцией доктора техн. наук

 

 

Москва

Издательство МАИ

2007

 

ББК. 27.5.14.4

Э41

Э41 Эксплуатация испытательных комплексов ракетно-космических систем / , , ; Под ред. – М.: Изд-во МАИ. 2007. – 260 с.: ил.

ISBN 978-5-7035-1899-1

 

В монографии изложены общие принципы эксплуатации и диагностики испытательных комплексов, оборудования и систем обеспечения испытаний двигательных установок ракетно-космических систем. Приведены основные схемы, рассмотрены принципы создания и отработки двигательных установок, а также испытательных стендов для проведения наземных испытаний на высококипящих и криогенных компонентах с имитацией полетных условий эксплуатации. Обсуждаются принципы обеспечения и оценки надежности ракетно-космических систем на различных этапах отработки, испытаний и эксплуатации. Показаны перспективы развития и создания ракетно-космических систем на экологически чистых компонентах топлива.

Монография предназначена для научных работников и инженеров, занятых созданием и эксплуатацией испытательных и стартовых комплексов и испытаниями ракетно-космических систем, а также может быть полезной для студентов технических вузов, обучающихся по аэрокосмическим специальностям.

 

Рецензент:

Руководитель отделения ФГУП «Центр Келдыша» канд. техн. наук, доцент

 

 

 

 

ISBN 978-5-7035-1899-1 С Московский авиационный институт

(государственный технический университет), 2007

С , ,

, , 2007

 

ПОСВЯЩАЕТСЯ 50-ЛЕТИЮ ЗАПУСКА

ПЕРВОГО ИСКУССТВЕННОГО СПУТНИКА ЗЕМЛИ

 

 

 

ПРЕДИСЛОВИЕ

 

 Минуло 50 лет с тех пор, как человечество вступило в космическую эру. Она началась 4 октября 1957 года. Именно в этот день миллионы людей во всем мире услышали из своих радиоприемников пронзительные сигналы, которые подавал первый искусственный спутник Земли. Тогда же и само слово “спутник” обрело новое значение и стало восприниматься прежде всего как наименование космического объекта. Пришло время дерзких экспериментов по освоению космического пространства, время торжества научной и технической мысли.

По масштабности проводимых работ и по стремительности развития космонавтика не знает себе равных. Силы и средства, затраченные на реализацию извечной мечты человечества о межзвездных полетах, поистине колоссальны.

Ныне, практически став отраслью экономики, космонавтика прочно вошла в нашу жизнь.

Основные достижения космонавтики за полвека своего развития:

- вывод первого искусственного спутника Земли (4 октября 1957 г.);

- первый космический полет человека на космическом корабле “Восток-1” советского космонавта (12 апреля 1961 г.);

- первый выход советского космонавта в открытый космос (18 марта 1965 г.);

- первые полеты автоматических станций к Луне, Венере и Марсу;

- первая экспедиция человечества с высадкой американских астронавтов Н. Армстронга и Э. Олдрина на Луну на космическом кoрабле “Аполлон-11” (21 июля 1969 г.);

- первый совместный советско-американский полет кораблей “Союз” и “Аполлон” со стыковкой на орбите (15 июля 1975 г.);

- длительные полеты орбитальных станций “Салют”, “Мир”, Международной космической станции (МКС) и т. д.

Вначале в космической “гонке” участвовали две космические державы - СССР и США. В конце XX века в число космических держав активно включились страны ЕС, Китай, Индия, Украина и Япония. Есть реальные планы создания ракетно-космических систем у Бразилии, Южной Кореи, Казахстана и других стран.

Создание ракетно-космических систем требует проведения большого объема экспериментальных работ на испытательных и стартовых комплексах наземной космической инфраструктуры.

Монография включает 6 глав, где рассматриваются проблемные вопросы по наземной и летной отработке ракетно-космических систем (РКС):

- методологию экспериментальной отработки двигателей, двигательных установок (ДУ) и их систем, виды автономных и комплексных наземных испытаний;

- принципы проектирования, устройства и расчета систем стендов для обеспечения испытаний с имитацией полетных условий эксплуатации;

- принципы моделирования режимов испытаний;

- экологические требования и принципы обеспечения безопасности испытаний двигателей и ДУ с учетом нештатных ситуаций;

- вопросы обеспечения надежности ДУ на этапах проектирования, экспериментальной отработки и эксплуатации.

Особое внимание уделено проблемам оптимизации объемов наземной и летной отработки с учетом имитации условий эксплуатации и утяжеления режимов испытаний при наземной экспериментальной отработке сложных технических систем – ракетных двигателей и двигательных установок.

Авторы выражают благодарность ректору МАИ, академику РАН, д. т. н., профессору

и декану аэрокосмического факультета МАИ, члену-корреспонденту РАН,

д. т. н., профессору за полезные советы, способствовавшие улучшению содержания монографии, и помощь в подготовке книги к изданию; а также рецензенту, руководителю отделения Исследовательского центра Келдыша, кандидату техн. наук, доценту .

 

 

 

 

Условные обозначения, индексы и сокращения

а – коэффициент линейного расширения

- коэффициент избытка окислителя, коэффициент

- удельный комплекс давления, угол наклона

В – масса заряда тринитротолуола

с - теплоемкость, концентрация

Сэ – тротиловый эквивалент водородно-воздушных и водородно-кислородных смесей в стехиометрическом соотношении

- степень понижения давления, толщина пленки

d, D – диаметр

 - объемное паросодержание в жидкости, коэффициент работоспособности газа

f – частота колебаний

F – площадь поверхности, сечения

g – ускорение свободного падения

 - удельная масса двигателя

- КПД насоса (турбины)

h – высота столба жидкости

Н,  – высота, напор насоса, относительный напор насоса

I – энтальпия

J – удельный импульс тяги

k, km, kст, K – показатель адиабаты, массовое и стехиометрическое соотношение массовых секундных расходов компонентов топлива, коэффициент

lф, L - длина факела, адиабатическая работа расширения газа, удельная работа

 - коэффициент теплопроводности, коэффициент трения, приведенная скорость, интенсивность отказов

m, m0, mк – масса, масса ЛА в момент старта и в конце активного участка траектории

- массовый секундный расход окислителя и горючего

M - молекулярный вес

µ,  -динамический, кинематический коэффициент вязкости

N – мощность, количество двигателей

n – показатель политропы, перегрузка, количество испытаний (включений)

ns – коэффициент быстроходности насоса

р, – давление, давление заторможенного потока

P, Рн – тяга, нижняя граница вероятности безотказной работы

- перепад давления

- величина ударной волны при взрыве

- плотность жидкости, газа

R – тяга двигателя, газовая постоянная, расстояние в (м) от центра взрыва

- потеря полного давления, допускаемое напряжение

S – толщина

Т,  – температура, температура заторможенного потока

- время, длительность операции

, V – скорость полета, объем