Гидродинамические испытания бустерного насосного агрегата совместно с испытанием турбины насоса

увеличена тяга у земли на 7,7 % при сохранении таких же габаритов и массы конструкции. Увеличение обеспечивалось давлением в камере, удельный импульс у земли также возрос на 2 секунды. Помимо этого, был использован двухзонный газогенератор, вместо запланированного однозонного. Применение двигателей РД-275 позволило увеличить на 600 кг массу полезного груза, выводимого на околоземную орбиту, и уменьшить стоимость его выведения.

С целью повышения увеличения массы полезного груза, выводимой РН «Протон-М», Камский филиал в 2001 г. приступил к разработке двигателя РД-275М -форсированной модификации серийного двигателя РД-275. Форсирование двигателя на 5,3 % по тяге осуществляется за счет повышения давления газов в камере сгорания до 168,5 кг/см2. Такое повышение тяги двигателя позволяет увеличить на 150 кг массу полезной нагрузки, выводимой ракетой на стационарную орбиту [3].

Библиографические ссылки

1. Космонавтика : энцикл. М. : Сов. энцикл., 1985.

2. Гудилин В. Е Ракетно-космические системы. М., 1996.

3. Авиационные, ракетные, морские, промышленные двигатели. 1944-2000 : справочник. М. : Аэросфера, 2000.

References

1. Astronautics : encyclopedia. M. : Soviet encyclopedia.

2. Gudlin V. E. Rocket-Space systems. M., 1996.

3. Marine aircraft missile, industrial, engines. 19942000. М. : Aerosfera, 2000.

© Леонгард А. Ю., Торгашин А. С., Черепахин В. Е., Ноздрин А. Р., 2013

УДК 621.454.2

ГИДРОДИНАМИЧЕСКИЕ ИСПЫТАНИЯ БУСТЕРНОГО НАСОСНОГО АГРЕГАТА СОВМЕСТНО С ИСПЫТАНИЕМ ТУРБИНЫ НАСОСА

Е. Ю. Меньщиков, Р. В. Липатов

Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева Россия, 660014, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31. E-mail: x3m-s@mail.ru

Описывается назначение бустерного насосного агрегата. Описываются задачи испытания бустерного насосного агрегата. Описывается процесс гидродинамического испытания бустерного насосного агрегата. Приведена схема стенда для испытаний.

Ключевые слова: испытания, насос, БНА, стенд, бустерный, турбина.

THE FLUID TEST OF A BOOSTER PUMP UNIT TOGETHER WITH THE TEST

OF A PUMP TURBINE

E. J. Men'shchikov, R. V. Lipatov

Siberian State Aerospace University named after academician M. F. Reshetnev 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660014, Russia. E-mail: x3m-s@mail.ru

The purpose of the booster pump set is described. The tasks of the booster pump set test are considered. The process of a booster pump set hydrodynamic test is shown. A scheme of the test bench for testing is presented.

Keywords: testing, pump, BNA stand, booster, turbine.

Одной из важнейших задач ракетостроения и дви-гателестроения является создание высокопроизводительных агрегатов, машин, систем, обеспечивающих эффективную работу ракетного двигателя. Большая роль в решении этих вопросов принадлежит предприятиям, разрабатывающим, проектирующим, производящим и испытывающим современные бустерные насосные агрегаты (БНА) [1].

Бустерный насосный агрегат - устройство, которое относится к области насосостроения и может быть использовано преимущественно в жидкостных ракетных двигателях для обеспечения бескавитационной

работы насосов основного турбонасосного агрегата (ЖРД). Применение БНА позволяет обеспечить предварительное захолаживание конструкции ЖРД, работающего на криогенных компонентах.

Роль бустерных насосов выполняют либо струйные насосы (эжекторы), либо осевые лопаточные насосы [2].

Осевые лопаточные насосы по сравнению с эжекторами обладают более высокой напорной способностью и экономичностью.

Гидродинамические испытания проводят как при отработке конструкции, так и при серийном произ-

Решетневскуе чтения. 2013

водстве. Испытания позволяют определить фактические характеристики агрегата, отклонение их от расчетных значений, выявить дефекты конструкций на ранней стадии проектирования и отработки. В серийном производстве автономными испытаниями контролируют на соответствие заданных требований именно насосные агрегаты. Для проведения таких испытаний на испытательном комплексе имеются специальные стенды, обеспечивающие соблюдение соответствующей нормативно-технической документации. Такие стенды, обеспеченные соответствующей системой автоматики, позволяют получить значительный объем информации используемой для оценки совершенства и надежности испытываемого агрегата.

Испытания бустерных насосных агрегатов обладают рядом особенностей и требований, а именно:

- обеспечение работоспособности и основных параметров при заданном ресурсе;

- обеспечение на всех режимах работы требуемого расхода и давления.

Одной из задач является оценка соответствия располагаемой потребной мощности турбины.

Испытания бустерного насосного агрегата проводят совместно с испытанием турбины насоса.

Принципиальная схема стенда испытаний бустер-ного насосного агрегата состоит из следующих основных частей: топливной системы, гидравлической системы, системы продува, стендовой измерительно-информационной системы и системы управления испытаниями [3].

Испытания проводятся по заданному и документированному технологическому процессу и включает в себя следующие процессы:

- подготовка технологических требований;

- подготовка стенда к монтажу БНА;

- подготовка БНА и стендовых систем к испытанию;

- испытание БНА;

- работы после завершения программы испытания БНА.

В следующей части доклада представлена упрощенная принципиальная схема стенда для проведения испытаний и описан принцип работы стенда (см. рисунок).

Стенд предназначен для использования в области двигателестроения. Стенд содержит расходную емкость. Расходная емкость имеет трубопровод для заправок ее рабочим телом и трубопровод для слива рабочего тела.

Стенд работает следующим образом. В исходном положении стенда все запорные и предохранительные органы закрыты. По команде управления открывается клапан на магистрали всасывающей, в результате чего рабочее тело поступает по трубопроводу в напорный насос, который создает необходимое давление жидкости на входе в БНА. На линии установлены датчики расхода, давления, температуры, фильтр для очистки рабочего тела. Также на линии для обеспечения заданного расхода устанавливается дроссель [4].

Для приведения в действие бустерного насоса используется гидротурбина, которая приводится в действие от линии высокого давления. На линии высокого давления состоит из расходной емкости, насоса высокого давления, датчиков расхода, температуры, давления.

Особенность методики огневых испытаний БНА представляется перечнем измеряемых параметров, таких как давление рабочей жидкости на входе и выходе из насоса, секундный расход рабочей жидкости, температура на входе, выходе, давление на входе турбины, обороты ротора БНА. По измеренным параметрам рассчитываются напор насоса, мощность, КПД [5].

В заключение можно сказать, что вопрос о совершенстве технологии проведения гидродинамических испытаний остается открытым, так как появляются новая измерительная аппаратура и способы ее использования, происходит совершенствование системы управления, в том числе появление новых систем и программного обеспечения управления.

Пневмогидравлическая схема стенда испытаний БНА

Библиографические ссылки

1. Боровский Б. И. Расчет гидротурбопривода и бустерного насоса. М. : МАИ, 1988.

2. Овсянников Б. В., Боровский Б. И. Теория и расчёт агрегатов питания ЖРД. М. : Машиностроение, 1986.

3. Назаров В. П., Назарова Л. П., Краев М. В. Технология сборки и испытаний насосов жидкостных ракетных двигателей : учеб. пособие / под общ. ред. проф. М. В. Краева ; САА. Красноярск, 1993. 102 с.

4. Овсянников Б. В., Селифонов В. С., Черваков В. В. Расчет и проектирование шнекоцентробежного насоса. М., 1996.

5. Равикович Ю. А., Шабашев А. В. Проектирование ТНА ЖРД. М. : МАИ, 2004.

References

1. Borovskij B. I. Raschet gidroturboprivoda i busternogo nasosa. M. : MAI, 1988.

2. Ovsjannikov B. V., Borovskij B. I. Teorija i raschjot agregatov pitanija ZhRD. M. : Mashinostroenie, 1986.

3. Nazarov V. P., Nazarova L. P., Kraev M. V. Tehnologija sborki i ispytanij nasosov zhidkostnyh raketnyh dvigatelej : ucheb. posobie ; pod obshh. red. prof. M. V. Kraeva. SAA. Krasnojarsk, 1993. 102 s

4. Ovsjannikov B. V., Selifonov V. S., Chervakov V. V. Raschet i proektirovanie shnekocentrobezhnogo nasosa. M. 1996.

5. Ravikovich Ju. A., Shabashev A. V. Proektirovanie TNA ZhRD. M. : MAI, 2004.

© Меньщиков Е. Ю., Липатов Р. В., 2013

УДК 621.454

КОНСТРУКТИВНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ СТАБИЛЬНОСТИ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ТУРБОНАСОСНЫХ АГРЕГАТОВ РАКЕТНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ

В. П. Назаров, В. Г. Яцуненко

Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева Россия, 660014, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31. E-mail: nazarov@.sibsau.ru

Рассмотрены основные конструктивно-технологические факторы, влияющие на энергетические параметры и характеристики турбоагрегатов ракетных двигателей.

Ключевые слова: ракетные двигатели, энергетические параметры.

CONSTRUCTIVE - TECHNOLOGICAL FACTORS OF STABILITY OF POWER PARAMETERS

IN ROCKET ENGINE TURBINEPUMP UNITS

V. P. Nasarov, V. G. Yatsunenko

Siberian State Aerospace University named after academician M. F. Reshetnev 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660014, Russia. E-mail: nazarov@ sibsau.ru

The basic constructive - technological factors influencing the power parameters and the characteristics of turbine units of rocket engines are considered.

Keywords: rocket engines, power parameters.

Уровень эксплуатационно-технических характеристик двигательных установок современных летательных аппаратов (ЛА) определяется совокупностью функциональных, технологических и экономических показателей, обеспечивающих высокое качество изделий аэрокосмического назначения. Особенности применения ракетных двигателей (РД) в составе ракет-носителей и космических аппаратов обусловливают повышенные требования к надежности всех его структурных элементов и двигателя в целом [1].

Одним из факторов эксплуатационной надежности РД является стабильность энергетических параметров высокооборотных центробежных насосов системы подачи жидких компонентов топлива, контроль за состоянием которой осуществляется по результатам

модельных гидродинамических испытаний насосов и оценки разброса энергетических параметров (напора и КПД) в сравнении с их значениями, заданными техническими условиями.

В общем виде отклонения функционального параметра ЪЫ сложной гидравлической системы определяется погрешностью каждого влияющего элемента, значениями коэффициентов влияния и характером распределения погрешностей.

Относительное отклонение функционального параметра ЪЫ можно представить в виде

м; I $)