Конструкторське бюро «Південне» має великий досвід у проведенні  аеродинамічних розрахунків. За допомогою наявних методик оперативно і точно визначаються аерогазодинамічні характеристики об’єктів дослідження ракетно-космічної техніки і ракетних комплексів.

Методики пройшли успішну апробацію під час вирішення різних інженерних завдань. Результати розрахунків підтверджено хорошою збіжністю з експериментальними даними.

АЕРОДИНАМІЧНІ ХАРАКТЕРИСТИКИ РАКЕТ-НОСІЇВ, ЕЛЕМЕНТІВ РАКЕТ-НОСІЇВ, ЩО ВІДОКРЕМЛЮЮТЬСЯ, СПУСКНИХ АПАРАТІВ

Визначення сумарних і розподілених аеродинамічних характеристик (Сх, Сy, Cz, my, mz) ракет-носіїв, елементів ракет-носіїв, що відокремлюються, спускних апаратів здійснюється на всіх етапах експлуатації.

Аеродинамічні характеристики визначаються у діапазонах чисел Маха від 0 до 20 і кутів атаки від 0 до 180°. Похибка визначення становить  до 20%.

За допомогою наявного програмно-методичного забезпечення було проведено розрахунок аеродинамічних характеристик РН «Зеніт», «Днепр» та інших РН, які розробило ДП «КБ «Південне».

МОДЕЛЮВАННЯ І РОЗРАХУНОК ПАРАМЕТРІВ ГАЗОВИХ течій ПІД ЧАС РОБОТИ ПНЕВМОСИСТЕМ РІЗНОГО ПРИЗНАЧЕННЯ

КБ «Південне» має у своєму розпорядженні комплекс методичних розробок для розрахунку і моделювання газодинамічних і часових параметрів пневмосистем. До них належать визначення:

  • часу наповнення/спорожнення балонів, зміни тиску і температури газу;
  • діаметрів газових магістралей, жиклерів або дроселювальних пристроїв;
  • об’ємів балонів для різних заданих умов;
  • витрати/швидкості і маси газу для вирішення необхідних технічних завдань;
  • тягових характеристик пневмосистем.

Методики враховують основні фізичні процеси, що відбуваються у пневмосистемах, – теплообмін, стисливість, вид газу, ефект Джоуля-Томсона, а також характеристики підвідних магістралей. За допомогою них можна визначати й оптимізувати параметри різних пневмосистем для заданих умов і вимог. Їх застосування дозволяє раціонально провадити експерименти на модельних і натурних конструкціях, виконувати оброблення й аналізування експериментальних даних. У підсумку це сприяє економії матеріальних витрат у процесі проектування й експериментального відпрацювання загалом.

За допомогою цих методик оперативно і точно визначають зміну газодинамічних параметрів (тиск, температура, швидкість, витрата) у процесі різних робочих і технологічних операцій, виконання продувань магістралей, елементів автоматики і з’єднувальних пристроїв, а також під час відтворення різних технічних і критичних ситуацій. Методики пройшли успішну апробацію під час вирішення найрізноманітніших інженерних завдань, наприклад під час оперативної заміни дефіцитних газів на простіші, що мають велике поширення (типу гелію на азот або повітря), які суттєво дешевші і доступніші.

Пропоновані методичні розробки успішно застосовувалися й у цей час використовуються у процесі проектування різних пневмосистем ракетно-космічного призначення. Результати розрахунків підтверджені хорошою збіжністю з експериментальними даними.

ВИЗНАЧЕННЯ АЕРОДИНАМІЧНИХ ХАРАКТЕРИСТИК КОСМІЧНОГО АПАРАТА (КА), ХАРАКТЕРИСТИК КА У ПОТОЦІ СОНЯЧНОГО ВІТРУ, ПРОГНОЗ СОНЯЧНОЇ АКТИВНОСТІ

Визначаються аеродинамічні характеристики КА у вільномолекулярному потоці під час орієнтованого й неорієнтованого польотів по орбіті; аеродинамічні характеристики космічних ступенів на активному і пасивному відрізках польоту у вільномолекулярному потоці і під час перехідного режиму обтікання; характеристики КА у потоці сонячного вітру під час орієнтованого й неорієнтованого польотів на орбіті; місячний, квартальний та одинадцятирічний прогнози сонячної активності.

Існує можливість візуалізації компонування КА, відображення деталей компонування, врахування взаємного впливу елементів компонування один на одного, розрахунку аеродинамічних характеристик за різних положень сонячних батарей й інших елементів, розраховують аеродинамічні характеристики під час довільної орієнтації КА, розрахунок провадять оперативно, з достатньою точністю.

За допомогою описаного програмно-методичного забезпечення було визначено аеродинамічні характеристики і характеристики від сонячного впливу більше 400 серій КА «Космос», «Інтеркосмос», а також КА «Океан-О», LatinSat, SaudiSat тощо, провадять розрахунки супутників Egyptsat і Terrasar. Провадять постійне прогнозування сонячної активності для розрахункового супроводження супутників, що функціонують.

ВИЗНАЧЕННЯ ВІТРОВИХ АЕРОДИНАМІЧНИХ НАВАНТАЖЕНЬ, ЯКІ ДІЮТЬ НА РАКЕТИ-НОСІЇ

Визначаються сумарні і розподілені аеродинамічні характеристики ракет з урахуванням впливу прилеглих стартових споруд і конструкцій та нерівномірності приземного вітрового потоку.

На підставі систематичних розрахункових та експериментальних даних може бути визначено:

  • аеродинамічні характеристики (сумарні і розподілені), які необхідні для розрахунків на міцність і стійкість;
  • аеродинамічні навантаження, які діють на окремі елементи РН і стартових споруд.

Похибка визначення характеристик до 20%.

Цей підхід, який широко випробуваний під час розроблення ракетних комплексів, може бути з успіхом застосовано для визначення аеродинамічних навантажень, які діють на висотні споруди і споруди вежового типу в умовах міської забудови.

ВИЗНАЧЕННЯ ГАЗОДИНАМІЧНИХ ХАРАКТЕРИСТИК РН ПІД ЧАС СТАРТУ

Визначення повного комплексу газодинамічних характеристик РН і ПУ під час різних видів старту: з наземних пускових установок, напівзаглибленого старту, з морських платформ, під час мінометного і шахтного стартів, – необхідного для якісного проектування і відпрацювання РН і ПУ. Склад газодинамічних характеристик: ударно-хвильові і квазістаціонарні газодинамічні навантаження на РН та пускову установку.

Максимальне використання результатів вимірювання газодинамічних характеристик на моделях РН і ПУ та у натурних умовах, що забезпечує високу надійність одержуваних результатів.

Існує комплекс програмно-методичних засобів, адаптованих до ПЕОМ, до складу якого входять програми розрахунку газодинамічних характеристик під час мінометного, відкритого і напівзаглибленого стартів, газодинамічних характеристик струменя на початковій та основній ділянках.

За допомогою описаного ПМЗ було проведено розрахунок газодинамічних характеристик РН «Зеніт», «Днепр» та інших РН, які розробило КБП.

АЕРОГАЗОДИНАМІЧНІ РОЗРАХУНКИ. ВИЗНАЧЕННЯ ПАРАМЕТРІВ ГАЗІВ, ЯКІ ДІЮТЬ НА КОСМІЧНИЙ АПАРАТ НА ВСІХ ЕТАПАХ НАЗЕМНОЇ ЕКСПЛУАТАЦІЇ У СКЛАДІ РАКЕТ-НОСІЇВ

Вибір схем і визначення параметрів систем термостатування сухих відсіків РН, оцінювання газодинамічного впливу і теплових режимів устаткування, установленого у сухих відсіках РН, з урахуванням специфічних вимог, які ставить конкретний КА або інше устаткування.

Прийнята методологія оцінювання параметрів у термостатованих відсіках приводить до істотного скорочення витрат, пов’язаних із проектуванням систем термостатування сухих відсіків РН і ув’язуванням конкретних КА з РН під час виконання різних місій.

На підставі електронного моделювання течії у сухих відсіках здійснюється аналіз можливості виконання обмежень, які накладаються апаратурою, розміщеною у сухих відсіках. Основними оцінюваними параметрами є швидкість і температура повітряного потоку поблизу термостатованих об’єктів, а також теплові режими цих об’єктів. Основні характеристики підтверджуються експериментальним відпрацюванням основних вузлів і системи загалом.

Використовувану методологію може бути застосовано у процесі проектування систем вентиляції і забезпечення температурних режимів різних об’єктів народного господарства, зокрема чистих камер, цехів підприємств, кабін операторів різних агрегатів. При цьому, якщо не вдаватися до значного обсягу експериментального відпрацювання, можливе забезпечення необхідних параметрів чистоти у приміщенні або виконання ергономічних вимог.

РОЗРАХУНОК АЕРОДИНАМІЧНИХ ХАРАКТЕРИСТИК ВІТРОЕНЕРГЕТИЧНИХ АГРЕГАТІВ З ВЕРТИКАЛЬНОЮ І ГОРИЗОНТАЛЬНОЮ ОСЯМИ ОБЕРТАННЯ

Для заданої потужності вітроенергетичних агрегатів за відомих характеристик вітру:

  • вибір принципової схеми вітроенергетичних агрегатів та визначення оптимальних геометричних розмірів;
  • розрахунок сумарних і розподілених аеродинамічних навантажень для робочого діапазону швидкостей і екстремальних умов;
  • можливість одержання залежності потужності вітроенергетичних агрегатів від частоти обертання ротора під час різних швидкостей вітру – основної енергетичної характеристики, на основі якої розробляють систему керування вітроенергетичних агрегатів.

З урахуванням вищезазначених умов провадять розрахунки аеродинамічних характеристик ВЕУ з вертикальною і горизонтальною осями обертання ротора.

Розрахунки, що надаються, забезпечують:

  • можливість визначення аеродинамічних характеристик найперспективнішої з погляду керування (орієнтації на вітер) ВЕУ з вертикальною віссю обертання ротора;
  • простота і зручність задання ВД, повнота і ясність одержуваних результатів, мінімальний час розрахунку на ПЕОМ;
  • у розробленій програмі максимально використано результати експериментальних досліджень вітроенергетичних агрегатів.

Пропонують програму розрахунку на ПЕОМ аеродинамічних і енергетичних характеристик ВЕУ, найперспективніших схем з вертикальною і горизонтальною осями обертання ротора та вибору оптимального геометричного компонування вітроенергетичних агрегатів для заданої його потужності.

РОЗРАХУНОК ГАЗОДИНАМІЧНИХ ПАРАМЕТРІВ ПНЕВМОСИСТЕМИ СКИДАННЯ ГОЛОВНОГО АЕРОДИНАМІЧНОГО ОБТІЧНИКА

Розроблені методика і програма розрахунку дозволяють визначити параметри пневмосистеми скидання стулок обтічника, до якої належать: балон з газом високого тиску, елементи автоматики підвідних магістралей і пневмоштовхача. До визначуваних параметрів належать:

  • тиск і температура у балоні;
  • тиск і температура газу у порожнині пневмоштовхача;
  • зусилля штовхача.

У процесі проектування для необхідних параметрів штовхача (початкового зусилля і роботи, що виконується) методика дозволяє оперативно і точно обрати оптимальні характеристики пневмосистеми скидання обтічника.

За попередньо заданими розмірами пневмосистеми і рухом штока пневмоштовхача за часом визначаються тиск у балоні і пневмоштовхачі, а також зусилля, яке створює штовхач.

Результати розрахунків за цією методикою мають хорошу збіжність з експериментальними даними наземних і льотних випробувань.

РОЗРАХУНОК ПАРАМЕТРІВ ГЕНЕРАТОРНОЇ СИСТЕМИ НАДДУВАННЯ БАКА РН, ЗАПРАВЛЕНОГО ОКИСНЮВАЧЕМ АЗОТНИМ ТЕТРаОКСИДОМ (АТ)

Розроблено методику і програму розрахунку параметрів тепломасообмінних внутрішньобакових процесів, що відбуваються під час наддування баків окиснювача з використанням як робочого тіла продуктів згоряння палива АТ/НДМГ при k=16…22, що мають температуру 200…500°C. При цьому визначаються:

  • тиск і температура газу у баку;
  • температуру елементів конструкції бака;
  • масу газу наддування і парів окиснювача у баку;
  • прогрівання верхнього шару окиснювача у баку.

У методиці враховуються особливості пристроїв уведення газу у бак, дисоціація парів АТ і їх фазові переходи, тепломасообмінні процеси, вплив перевантаження. Визначаються необхідна витрата і маса генераторного газу на наддування бака окиснювача з АТ, а також комплекс параметрів системи наддування. Загалом це сприяє економії матеріальних витрат на проектування та експериментальне відпрацювання згаданої системи наддування.

Результати розрахунків за пропонованою методикою підтверджено експериментальними даними стендових і льотних випробувань.

РОЗРАХУНКОВЕ ВИЗНАЧЕННЯ ГАЗОДИНАМІЧНИХ ХАРАКТЕРИСТИК Під час РОЗДІЛЕННЯ СТУПЕНІВ І ВІДОКРЕМЛЕННЯ КОСМІЧНИХ АПАРАТІВ. ГАЗОДИНАМІЧНЕ ПРОЕКТУВАННЯ ВУЗЛІВ РОЗДІЛЕННЯ  І ВІДОКРЕМЛЕННЯ

За цими методиками визначаються величини максимальних тисків і навантажень від струменів рушійних установок на поверхні ступенів, що розділяються, і космічних апаратів.

У програмах розрахунку газодинамічних характеристик використовуються поправні експериментальні коефіцієнти, одержані під час дослідження на моделях ступенів, що розділяються, і космічних головних частин.

Пропоновані методи дозволяють визначити максимальні величини газодинамічних характеристик від струменів рушійних установок на поверхні ступенів, що розділяються, і космічних апаратів.

 

назад в каталог

ВГОРУ