ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСНОВНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ГАЗОДИНАМИЧЕСКИХ ОРГАНОВ УПРАВЛЕНИЯ

© Д.А.Дехтяр, И.В.Дунаева, П.А.Елисеев
© Государственный музей истории космонавтики им. К.Э. Циолковского, г. Калуга
Секция "Проблемы ракетной и космической техники"
2015 г.

Аэродинамический способ управления летательным аппаратом невозможно использовать вне атмосферы, для управления космиче-скими аппаратами используют газодинамические органы управления. При проектировании органов управления необходимо чётко знать, какими основными параметрами будет обладать такой орган управления: значения управляющей силы, его коэффициент эффективности, коэффициент качества и какие он будет создавать потери тяги. Было решено исследовать орган управления с помощью программного комплекса, способного смоделировать течение потока по тракту конфузора и диффузора, оценить его воздействие на орган управления и определить все указанные выше параметры.

Существуют различные типы газодинамических органов управ-ления: поворотное сопло, разрезное сопло, газовые рули, дефлектор, инжекционные. В двигателях космических аппаратов часто применя-ется поворотное сопло или разрезное сопло. Смоделировано разрезное сопло и для сравнения его характеристик был взят дополнительно дефлектор.

Исследования проводились в готовом программном продукте SolidWorks c дополнительным модулем Flow Simulation для газо- гид-родинамических расчётов, который был проверен на правомерность использования с помощью расчёта основных газодинамических пара-метров потока: давление, скорость, температура — по всему тракту конфузора и диффузора. Эти же параметры были посчитаны с помо-щью газодинамических функций. Результат расхождения был в преде-лах 7%.

Дальнейшие расчёты проводились для разных углов отклоне-ния органа управления от 0 до 15 градусов. Чтобы учесть важные индивидуальные характеристики двигателя, такие как тяга и калибр, расчёты также проводились при различных значениях этих параметров. В итоге были получены формулы для расчета силы сопротивления Rx и управляющей силы Ry органа управления

Эти силы использовались для вычисления коэффициента каче-ства органов управления, коэффициента их эффективности и построе-ния графиков зависимости потери тяги на органе управления от угла поворота. Установлено, что разрезное сопло по своим характеристи-кам превосходит дефлектор, несмотря на большие потери тяги. Опти-мальный угол поворота находится в пределах 3 градусов.