МЕТОДИКА РАСЧЁТА УВЕЛИЧЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ТЕПЛООТДАЧИ К ЖИДКИМ УГЛЕВОДОРОДНЫМ ГОРЮЧИМ И ОХЛАДИТЕЛЯМ В АЭРОКОСМИЧЕСКИХ И КОСМИЧЕСКИХ ЭНЕРГОУСТАНОВКАХ МНОГОРАЗОВОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ

© В.А.Алтунин
© Государственный музей истории космонавтики им. К.Э. Циолковского, г. Калуга
Секция "Проблемы ракетной и космической техники"
2006 г.

В своих трудах К. Э. Циолковский указывал, что для полётов в космос могут применяться твёрдые, жидкие и газообразные горючие, в том числе и углеводородные. В 60-70 гг. прошлого столетия, когда бурно развивались реактивная авиация, ракетостроение и космонавтика, считалось, что жидкие углеводородные горючие (УВГ) являются универсальными (т. е. постоянными в своих свойствах и вполне безопасными и приемлемыми практически для всех ЖРД, ВРД, т. е. для энергетических установок одно- и многоразового использования (ЭУМИ)), а сами ЭУМИ считались «всеядными», т. е. способными безотказно и безопасно работать на различных УВГ и охладителях. Однако практика эксплуатации ЭУМИ и экспериментальные исследования показывают, что в топливно-охлаждающих каналах с жидкими УВГ и охладителями происходят аномальные позитивные и негативные процессы, суть которых подробно раскрывается в докладе.

Представлена экспериментальная методика расчёта увеличения коэффициента теплоотдачи к жидким УВГ и охладителям при их естественной и вынужденной конвекции при докритических, критических и сверхкритических параметрах по давлению и температуре (за счёт влияния теплофизических свойств (ТФС) и термоакустических автоколебаний (ТААК) давления). Установлено, что в зоне критических давлений коэффициент теплоотдачи может увеличиваться в 2-3 раза из-за аномальных эффектов, связанных с ТФС. Позитивная часть аномального процесса, связанного с возникновением и поддержанием режима ТААК давления, увеличивает коэффициент теплоотдачи на 40% (при любых рабочих давлениях).

Данная методика позволяет более полно учитывать и использовать позитивные аномальные процессы в жидких УВГ и охладителях при проектировании и создании новых ЭУМИ с возможностью уменьшения их веса, увеличения ресурса, надёжности, безопасности, экономичности и экологичности. Результаты исследований и данная методика расчёта увеличения коэффициента теплоотдачи к жидким УВГ и охладителям применяется в учебном процессе (при курсовом и дипломном проектировании), использована в патентах РФ на изобретения, внедрена в разработки новых перспективных и уже действующих ЭУМИ и других техносистем наземного, воздушного, аэрокосмического и космического базирования.