ТЕХНИКА И МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ ОСОБЕННОСТЕЙ ТЕПЛОВЫХ ПРОЦЕССОВ В УГЛЕВОДОРОДНЫХ ГОРЮЧИХ В ЗЕМНЫХ И КОСМИЧЕСКИХ УСЛОВИЯХ

© В.А.Алтунин, К.В.Алтунин, Ю.Ф.Гортышов, Ф.Н.Дресвянников, Л.А.Обухова, Е.Н.Платонов, М.Л.Яновская
© Государственный музей истории космонавтики им. К.Э. Циолковского, г. Калуга
Секция "Проблемы ракетной и космической техники"
2012 г.

В своих трудах К.Э. Циолковский предсказывал применение жидких и газообразных углеводородов для рабочего тела (горючего) в ракетном двигателе, применение электричества – для различных нужд при осуществлении запуска ракет в космос и космических путешествий. Его предсказания сбылись и продолжают сбываться. Жидкие углеводородные горючие (УВГ) являются основными горючими авиационной и космической техники. В настоящее время их функции значительно расширены.

Большими темпами идёт внедрение газообразных горючих, в том числе углеводородных. Предполагается широкое применение жидких и газообразных УВГ при планировании полётов на Луну и на Марс.

Однако дальнейшее использование жидких и газообразных УВГ без глубоких предварительных исследований невозможно, т.к. в ходе эксплуатации двигателей, энергоустановок и техносистем обнаруживаются различные аномальные эффекты, приводящие к несанкционированным нагревам и перегревам стенок топливно-охлаждающих систем с дальнейшим прогаром, пожаром и взрывом и к другим негативным процессам.

В докладе подробно изложены подходы к созданию новой экспериментальной базы по изучению и исследованию особенностей тепловых процессов в жидких и газообразных УВГ в условиях их естественной и вынужденной конвекции без влияния электростатических и магнитных полей и с их влиянием.

Разработаны общая и частная методики создания экспериментальных установок и рабочих участков. Показана методика проведения экспериментальных исследований при моделировании земных и космических условий.

На основе созданной экспериментальной базы были проведены различные эксперименты по выявлению таких особенностей теплоотдачи:

а) к жидким УВГ как интенсификация теплоотдачи путём использования теплофизических свойств в зоне критических давлений, термоакустические автоколебания давления, осадкообразование;

б) к газообразным УВГ как влияние давления и др. параметров на увеличение коэффициента теплоотдачи, осадкообразование. Отдельно были проведены исследования по влиянию магнитных и электростатических полей на позитивные и негативные особенности теплоотдачи к углеводородным жидкостям и газам.

На основе результатов исследований были созданы новые общие и частные методики расчётов позитивных и негативных тепловых процессов в жидких и газообразных УВГ; новые общие и частные методики по проектированию перспективных энергоустановок и техносистем многоразового использования; разработаны и запатентованы новые конструктивные схемы топливно-охлаждающих и подающих каналов, фильтров, форсунок, датчиков и систем контроля за аномальным процессами в ЖРД, ВРД, ложных тепловых целей многоразового использования, систем защиты аэрокосмических и космических летательных аппаратов от лазерного оружия и тепловых ударов, жидкостных датчиков и систем контроля гравитации, наземной и космической артиллерии и др.

Доклад сопровождается иллюстрационным запатентованным материалом новых экспериментальных установок и рабочих участков для естественной и вынужденной конвекции жидких и газообразных УВГ.