8. Теоретико-експериментальне оцінювання ерозійного горіння заряду твердого ракетного палива

Анотація: Високі вимоги до рівня витратно-тягових характеристик, що ставлять до сучасних твердопаливних двигунів в умовах жорстких масово-габаритних обмежень, потребують високого рівня заповнення камери згоряння твердим паливом. При цьому в процесі горіння заряду часто реалізується режим «ерозійного» горіння (збільшення швидкості горіння зі зростанням швидкості потоку продуктів згоряння твердого палива в каналі заряду). Зазначений режим може відігравати як негативну (нерозрахункове підвищення тиску в камері), так і позитивну роль (наприклад, збільшення тягоозброєності під час старту ракети). Це явище характерне для маршових двигунів ракет різного призначення (ракетні системи залпового вогню, зенітні керовані ракети, тактичні й авіаційні, стартово-розгінні ступені). Запропоновано методику розрахунку внутрішньобалістичних характеристик твердопаливного двигуна за наявності ерозійного горіння, яка потребує відносно незначних затрат часу та ресурсів. Методика базується на еквідистантній моделі горіння заряду з розбиванням його по довжині на ряд ділянок. Для кожного моменту часу роботи двигуна проводять розрахунок поверхні горіння та площі прохідного перерізу каналу кожної окремої ділянки з урахуванням впливу ерозійного ефекту, загальну поверхню горіння обчислюють як суму поверхонь горіння всіх ділянок. Швидкість газового потоку в каналі заряду на кожній ділянці визначають за допомогою газодинамічних функцій. Масова витрата двигуна є сумою масоприходів від усіх ділянок, при цьому швидкість горіння на кожній ділянці обчислюють з відповідним коефіцієнтом ерозії. Проведено розрахунки тиску в камері згоряння з використанням чотирьох варіантів моделей ерозійного горіння, запропонованих різними авторами. Усі моделі показали достатню для проєктної оцінки збіжність з результатами випробувань експериментального РДТП (зокрема, за рівнем максимального тиску та часу роботи). Обрана за результатами модель ерозійного горіння може бути використана під час проєктування нових двигунів на подібному за хімічним складом твердому паливі з подальшим уточненням параметрів цієї моделі на тестових зразках.