Особенности обеспечения заданных характеристик электронасосного агрегата двухфазной системы терморегулирования

Решетневские чтения

ния зоны перекатывания. По положениям точек зоны перекатывания определяется приращение вытесненного объема. Конечная форма вывернутой диафрагмы-разделителя определялась по огибающей, соединяющей наружные точки зоны перекатывания, полученной на каждом шаге выворачивания.

По результатам исследования разработано программное обеспечение для расчета и проектирования выворачивающихся металлических диафрагм-разделителей двигательных установок топливных баков космических аппаратов на основе использования энергетического принципа.

Основным достоинством программы является визуализация начальной, промежуточных и конечной форм проектируемой диафрагмы-разделителя в зависимости от места крепления в топливном баке относительно внутренней поверхности стенок бака. Это позволяет оперативно менять геометрические параметры участков образующей и место крепления разделителя в баке для достижения максимальной эффективности использования его объема и исключения случаев прекращения процесса выворачивания при сминании стенки разделителя внутренними поверхностями топливного бака летательного аппарата.

M. V. Kubrikov, V. Yu. Zhuralev Siberian State Aerospace University named after academician M. F. Reshetnev, Russia, Krasnoyarsk

RESEARCH ON STABILITY OF CYLINDRICAL DIAPHRAGM-SEPARATOR OF FUEL TANKS

The result of research of stability of turned inside out cylindrical diaphragms-separators fuel tank cosmic device with use the energy principle is presented.

© Кубриков М. В., Журавлев В. Ю., 2010

УДК 629.09:629.78

А. А. Логанов, А. В. Леканов, В. В. Двирный

ОАО «Информационные спутниковые системы» имени академика М. Ф. Решетнева», Россия, Железногорск

ОСОБЕННОСТИ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЗАДАННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ЭЛЕКТРОНАСОСНОГО АГРЕГАТА ДВУХФАЗНОЙ СИСТЕМЫ ТЕРМОРЕГУЛИРОВАНИЯ

Рассмотрены условия функционирования насосного агрегата в активной двухфазной системе терморегулирования космических аппаратов. Раскрыта основная проблема обеспечения выполнения целевой функции насосного агрегата - нестабильность расходонапорной характеристики - и предложен вариант решения этой проблемы путем определения наружного диаметра рабочего колеса насосного агрегата по условию минимизации эффекта нестабильности характеристики.

Одним из магистральных направлений современного этапа развития бортовых систем космических аппаратов связи является применение двухфазной системы терморегулирования (СТР), использующей переход «жидкость-пар», имеющий бесспорные преимущества по сравнению с чисто жидкостной системой. Однако использование двухфазного теплоносителя связано со следующими издержками [1]:

- значительным уменьшением расхода теплоносителя при значительном увеличении перепада давления;

- значительным (в 1,5-2 раза) снижением максимального КПД ЭНА.

На двенадцати вариантах ЭНА, разработанных в ОАО «ИСС» имени академика М. Ф. Решетнева», было исследовано поведение характеристик центробежных ЭНА за пределами традиционно используемого диапазона расчетных режимов, т. е. в области высоких давлений и малых подач.

Для характеристики расчетного режима работы ЭНА разных типов в сопоставимых параметрах использован параметр быстроходности п8 [2; 3]:

n.s = 193,3 hOqT,

„-1.

где ю - угловая скорость ротора, с '; Q - объемный расход, м3/с; Н - напор ЭНА на расчетном режиме, Дж/кг.

Ранее отмечалось [1-3], что центробежные ЭНА с п5 менее 40 используются и, соответственно, проектируются редко. Одна из основных причин состоит в трудности определения геометрических параметров, способных обеспечить требуемые характеристики. Кроме того, характеристика центробежных ЭНА с п5 менее 40 в зоне предельных напоров имеет участок неустойчивости [3], что на практике выражается в отсутствии прироста напора Н при уменьшении подачи Q.

Воспользовавшись одной из зависимостей из работы [4] для пересчета характеристик центробежных ЭНА с одинаковым значением коэффициента быстроходности п5, но с различными геометрическими параметрами и частотой вращения ротора

Двигатели, энергетические установку и системы жизнеобеспечения летательныхi аппаратов

Q\ =

Q

d2sîh'

где п - частота вращения, мин Б - наружный диаметр рабочего колеса, м, можно получить безразмерный комплекс Л, связывающий характеристики ЭНА с одинаковыми значениями п5 но разного масштабного фактора:

л = Л

d2 .

Для получения зависимости, связывающей характеристики ЭНА при различных значениях п5 с диаметром рабочего колеса Б2, воспользовались выборкой данных по различным вариантам центробежных ЭНА, удовлетворяющих требованиям - достаточно высокий гидравлический КПД, близкий к теоретически максимально и монотонности характеристики Н = ДО) (критерий обеспечения устойчивости).

Полученная в итоге зависимость имеет вид

Л = -0,9.10-

nS + 0,025nS - 0,009 7,

0 20 40

♦ 8 лучших ЭНА —

60 80 - Аппроксим XA2

а ее график представлен на рисунке.

Таким образом, была получена методика оценки влияния наружного диаметра рабочего колеса на устойчивость характеристики центробежного ЭНА в условиях двухфазной СТР.

Зависимость параметра Л от быстроходности ЭНА

Библиографические ссылки

1. Голубев А. И. Лабиринтно-винтовые насосы и уплотнения для агрессивных сред. М. : Машиностроение, 1981.

2. Логанов А. А., Соколов М. И. Оценка резервов повышения эффективности конструкций агрегатов терморегулирования модуля служебных систем космических аппаратов // Авиакосмическое приборостроение. 2007. № 10. С. 41-44.

3. Васильцов О. А., Невелич В. Г. Герметичные электронасосы. Л. : Машиностроение, 1968.

4. Кривченко Г. И. Насосы и гидротурбины. М. : Энергия, 1970.

A. A. Loganov, A. A. Lekanov, V. V. Dvirnyi JSC «Academician M. F. Reshetnev «Information Satellite Systems», Russia, Zheleznogorsk

FEATURES OF ENSURE OF THE GIVEN CHARACTERISTICS OF THE TWO-PHASE THERMAL CONTROL SYSTEM ELECTROPUMP UNIT

In this article conditions of functioning of pump unit in active two-phase system of spacecrafts thermo control are considered. The main problem of ensuring of goal function fulfilling ofpump unit - instability of spend-pressure characteristic - is solved. The solution of this problem by defining of outer diameter ofpump unit running wheel in the condition of minimization of characteristic instability effect is offered.

© Horaraœ A. A., HeKaHOB A. B., ^bhphlih B. B., 2010

УДК 629.7.01-532.5

М. Г. Мелкозеров, А. В. Делков, А. А. Ходенков

Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Россия, Красноярск

ТЕЧЕНИЕ ДВУХФАЗНОГО ПОТОКА В СТАЦИОНАРНОМ ПОЛЕ ИНЕРЦИОННЫХ СИЛ

Оценивается влияние гравитационного поля на течение механической смеси жидкости и газа в горизонтальной трубе. Рассматриваются проблемы и перспективы моделирования поведения потоков в полях инерционных сил.

Двухфазные потоки нередко встречаются в пнев-могидросистемах (ПГС) технических устройств. В зависимости от природы возникновения такие смеси могут быть двухкомпонентными, когда фазы составляют разные вещества (например вода и воздух), и однокомпонентными, когда фазы - агрегатные со-

стояния одного вещества (например жидкий фреон и его пар).

Первый вид смеси может возникнуть при проникновении воздуха в систему на этапе монтажа или при отсутствии герметичности. Второй вид возможен при проявлении кавитации в элементах ПГС. Отличитель-