Официальный сайт рабочей группы Аэронет
Национальной технологической инициативы
  • Главная
  • Интересное Аэронет
  • Завершен первый этап проекта по разработке широкодиапазонного ракетного двигателя по схеме «Тарасова — Левина»

01.03.2019

Завершен первый этап проекта по разработке широкодиапазонного ракетного двигателя по схеме «Тарасова — Левина» с соплом внешнего расширения и резонаторным усилителем тяги


Проект предусматривает разработку технологии, методики проектирования и расчета широкодиапазонных двигателей с так называемым соплом «Тарасова-Левина». В целом ряде тематических задач направления «Спейснет» Дорожной Карты (ДК) Аэронет применение традиционных сопел Лаваля сопровождается техническими сложностями принципиального характера.

Так, при работе в условиях безвоздушного пространства струя, истекающая из сопла Лаваля, даже с большим геометрическим числом Маха (М>4), разворачивается назад на угол более 270 гр и загрязняет элементы конструкции космического корабля. Используемые для защиты конструкции спутников экраны малоэффективны. При этом, запуск такого сопла в вакууме часто происходит с отрывом потока внутри сопла, что приводит к потере тяги и, что еще хуже, к её асимметрии.

Раскрытие реактивной струи в вакууме на большой угол и современные методы защиты элементов конструкции путем установки защитного экрана

При полете ракеты в широком диапазоне высот, например, 15-50 км или 50-100 км, сопло Лаваля рассчитывается на некоторое среднее атмосферное давление. В результате, на небольших высотах оно работает в режиме глубокого перерасширения струи, а на больших — в режиме сильного недорасширения.

Сопло внешнего расширения в варианте сопла «Тарасова-Левина» лишено указанных выше недостатков, т.к. обладает свойствами саморегулирования. Кроме того, в вакууме оно формирует компактную осесимметричную струю с умеренным углом раскрытия.

Компактная струя, формируемая в вакууме соплом «Тарасова — Левина»

Внедрению подобных двигателей мешает высокая сложность газодинамических процессов, протекающих в момент их запуска, наличие колебательных режимов работы, полное отсутствие верифицированных методик проектирования и расчета.

Проект предусматривает создание таких методик, а также изготовление и испытания демонстрационного образца ракетного двигателя для орбитального буксира. Будут созданы модели — демонстраторы двигателей ориентации для микроспутников.

На первом этапе выполнен аналитический обзор, выбраны направления исследований, разработана методика проектирования, выполнены сравнительные численные исследования сопел с различными конструктивными схемами, разработана функциональная схема широкодиапазонного ракетного двигателя, разработаны объекты испытаний: узлы сопла с внешним расширением и резонаторным усилителем тяги, узлы камеры сгорания.

 

Принципиальная схема модельного парогазогенератора

Экспериментальный узел для проведения испытаний сопел внешнего расширения с резонаторами различной геометрии

В составе узла предусмотрены девять резонаторов 6 с различной геометрией каверны. Узел допускает монтаж в вакуумной камере и предназначен для испытаний с использованием в качестве рабочего тела воздуха или продуктов сгорания смеси керосина с воздухом.

На следующем этапе предстоит разработать конструкторскую документацию на широкодиапазонный ракетный двигатель, разработать программы и методики испытаний, изготовить узлы камеры сгорания и провести испытания широкодиапазонного ракетного двигателя.

Испытания будут проведены на воздушном стенде со сверхзвуковой аэродинамической трубой, на ракетном стенде БГТУ «ВОЕНМЕХ».

Работы по Соглашению №378ГРНТИС5/42597 от 23.08.2018 г. в рамках первого этапа выполнены полностью и в запланированном объеме.