ОСОБЕННОСТИ ТЕПЛОВЫХ ПРОЦЕССОВ И ИХ КОНТРОЛЬ В ТОПЛИВНО - ОХЛАЖДАЮЩИХ СИСТЕМАХ ДВИГАТЕЛЕЙ И ЭНЕРГОУСТАНОВОК ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ НА ЖИДКИХ И ГАЗООБРАЗНЫХ УГЛЕВОДОРОДНЫХ ГОРЮЧИХ И ОХЛАДИТЕЛЯХ

© В.А.Алтунин, С.Я.Коханова, В.П.Демиденко, Е.Н.Платонов, Л.А.Обухова, М.Р.Абдуллин, Ю.С.Коханова
© Государственный музей истории космонавтики им. К.Э. Циолковского, г. Калуга
Секция "Проблемы ракетной и космической техники"
2016 г.

В существующих системах контроля и управления двигателей и энергоустановок одно- и многоразового использования воздушного, аэрокосмического и космического базирования весьма слабо учитываются позитивные и негативные особенности теплоотдачи к жидким и газообразным углеводородным горючим и охладителям или не учитываются вообще.

Из-за негативных особенностей (из-за осадкообразования и термоакустических автоколебаний давления) в двигателях и энергоустановках происходят аномальные процессы, что приводит к частичной и полной потери тяги, к аварийным ситуациям, к пожарам и взрывам.

Особую значимость в борьбе с негативными тепловыми процессами имеют датчики и системы контроля, которые можно классифицировать следующим образом: оптико-визуализационные (фотооптические, телеэндоскопические, внешнего осмотра); электромеханические (конусного типа, объёмного замера, пневмогидравлические, расходомерные); тепловые (термопарного типа (стационарные, подвижно-регулируемые, сканирующие), термопластины с эффектом «памяти формы» (стационарные, подвижно-регулируемые)); непрерывного, периодического, комбинированного контроля.

Проектирование и создание датчиков и систем контроля особенностей теплоотдачи к жидким и газообразным углеводородным горючим и охладителям должно происходить параллельно с проектированием и созданием двигателя или энергоустановки различного назначения и базирования.

На основе экспериментальных исследований разработаны и запатентованы новые конструктивные схемы датчиков и систем контроля; новые способы контроля. Они позволяют:

– вести контроль за осадкообразованием, его ростом, результатами его удаления, уменьшения и предотвращения без применения электростатических полей, с их применением, гибридно– в ручном, полуавтоматическом и автоматическом режимах;

– выводить в постоянном режиме (при работающих или отключённых двигателях, энергоустановках и техносистемах в наземных, воздушных и космических условиях) оперативные данные о степени закоксованности топливно-охлаждающих каналов, о времени безаварийной работы, о результатах борьбы с негативными процессами в бортовой компьютер, на пульт управления лётчика-космонавта и наземного оператора;

– вести оперативную оценку тяговых возможностей двигателей из-за осадкообразования, производить оптимальную группировку двигателей с целью создания необходимого и достаточного импульса тяги и времени работы при маневрировании на орбите (при стыковочно-расстыковочных работах, при необходимости повышения орбиты, при уходе от космического мусора, при уходе от лазерного прицеливания и боевых ударов, при работе космической артиллерии и др.);

– обеспечивать экстенсивное и надёжное управление летательных аппаратов в сложных условиях влияния негативных процессов в двигателях;

– осуществлять экономию бортового горючего и окислителя, а также ресурса двигателей, что очень важно, особенно в космических условиях;

– обеспечивать эффективную работу новых предложенных техносистем (систем защиты летательных аппаратов от тепловых ударов и лазерного оружия, ложных тепловых целей на жидких углеводородных горючих многоразового использования, жидкостных датчиков и приборов замера и контроля вида и степени гравитации, систем защиты летательных аппаратов от приближающихся объектов и космического мусора и др.).

– разрабатывать новые эргономичные пульты управления и контроля для различных летательных аппаратов, наземных служб сопровождения полётами, для обеспечения тренажёрной базы.