МЕТОД ПРИБЛИЖЕННОГО РАСЧЁТА ГАЗОДИНАМИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ПЕРВОЙ ВОЛНЫ ВОЛНОВОЙ СТРУКТУРЫ НАЧАЛЬНОГО УЧАСТКА СТРУИ

© В.В.Заваруха, Ю.В.Ческидов
© Государственный музей истории космонавтики им. К.Э. Циолковского, г. Калуга
Секция "Проблемы ракетной и космической техники"
2002 г.

Одной из актуальных задач при создании перспективных образцов ракетно-космической техники является расчет лучистых тепловых потоков к донной части РН в полете (с учетом внешнего потока). Для их определения необходимо рассчитать газодинамические параметры первой волны («бочки») волновой структуры начального участка струи двигателя. В данной работе рассматривается инженерный метод расчёта газодинамических параметров среды при истечении струи в затопленное пространство и в спутный поток, который позволяет определить геометрическую форму и газодинамические параметры на первой «бочке» струи. В работе использованы данные теоретических и экспериментальных исследований, проведенных в ГКБ «Южное», НИИТП (г. Москва), ЦНИИМаш (г. Москва), ЛМИ (г. Санкт-Петербург). Также используется эмпирическая методика, учитывающая форму границы струи, скачков уплотнения, возникающих в струе и во внешнем потоке. На основе этих эмпирических зависимостей и классических газодинамических соотношений построена приближенная методика расчета параметров внутри струи.

Методика разрабатывалась для струй при следующих предположениях:

− газ струи идеальный;

− спутный поток сверхзвуковой;

− отсутствует перемешивание спутного потока с газом струи.

При решении задачи используются соотношения для изэнтропического течения, течения Прандтля-Мейера, эмпирические зависимости для формы границы струи, скачков, идущих от кромки сопла, и отраженного скачка уплотнения. Данная методика позволяет оперативно и с достаточной степенью точности рассчитывать газодинамические параметры струй, истекающих в затопленное пространство или спутный поток. Она наиболее хорошо применима для расчета струй с большой степенью нерасчетности. Результаты расчётов, проведенных по данному методу, дают удовлетворительное для инженерных целей совпадение с результатами расчётов, проведенных по точным методам.