Анотація: Під час експериментального дослідження динамічних характеристик пневматичного стенда для випробувань високовитратних агрегатів автоматики рідинних ракетних двигунів було виявлено ефект збільшення на 20 – 35 % швидкості звуку в потоці газу, що рухається по каналу з гофрованою стінкою (металорукаву), який є частиною дренажної системи стенда. У статті наведено результати експериментів і вирішено завдання теоретичного обґрунтування ефекту. Зазначено, що його причинами можуть бути два взаємодоповнювані фактори – зниження стисливості газу під час завихреності та коливання стінки металорукава. Розглянуто фізичну модель, що описує зміну пружності і густини газу в умовах високої завихреності потоку. Передбачається, що в пристінковому шарі каналу утворюються тороїдні вихри (вихрові кільця), які переміщаються в турбулентне ядро потоку, де зменшують свій розмір і збільшують швидкість обертання навколо кільцевої осі тора. Гвинтова форма гофра забезпечує й осьове обертання, що підвищує стійкість вихрів. Інтенсивне обертання навколо кільцевої осі створює значні відцентрові сили, в результаті залежність тиску від густини газу і швидкість звуку збільшуються. Розроблено математичну модель, що описує зв’язані поздовжньо-поперечні коливання газу і гофрованої оболонки каналу. Зазначено, що в досліджуваній системі є два взаємовпливаючі типи хвиль – поздовжні, які, в основному, переносять уздовж каналу імпульси тиску газу, і поперечні, що переносять імпульси радіальної деформації оболонки. У результаті моделювання з’ясовано, що через поперечні коливання стінки швидкості поширення поздовжніх хвиль тиску газу (що мають ту ж довжину хвилі, що і в експериментах на стенді) виявляються вище адіабатичної швидкості звуку.

Анотація: Одним з основних проектних параметрів агрегатів автоматики пневмогідравлічних систем ракет-носіїв є коефіцієнт гідравлічного опору, який являє собою коефіцієнт пропорційності між перепадом тисків на агрегатах автоматики і швидкісним напором. Коефіцієнт гідравлічного опору повністю відкритого агрегату автоматики повинен мати гранично мале значення за необхідних габаритів і маси. У разі зменшення втрат тиску необхідний тиск на вході в рушійну установку забезпечується меншим тиском наддування бака. Це викликає зменшення необхідного об’єму газу для наддування, що сприяє підвищенню енергетичних характеристик ракети-носія загалом. У цій роботі описано спосіб зменшення коефіцієнта гідравлічного опору роздільного клапана через оптимізацію геометричної форми проточної частини. Розглянуто вирішення завдання мінімізації коефіцієнта гідравлічного опору клапана за заданих обмежень щодо маси й габаритів конструкції. Базовий варіант клапана розроблено з урахуванням заданих вимог, рекомендацій літератури та характеристик вузлів-аналогів. Для вирішення завдання оптимізації було розглянуто варіанти конструкції клапана, що відрізняються від базового конфігурацією вхідних і вихідних патрубків, а саме різними розмірами кутів, що утворюють профіль потоку, і довжинами прямоструминних ділянок. Проведено розрахунки чотирьох варіантів конструкції клапана чисельними методами за допомогою програмного забезпечення ANSYS CFX. Використано рівняння Нав’є – Стокса і модель турбулентності k-ω SST. За результатами розрахунків вибрано оптимальний варіант конструкції. Порівняно базовий варіант конструкції з оптимальним. Коефіцієнт гідравлічного опору оптимального варіанта клапана зменшився на 26% у порівнянні з базовим з незначною зміною маси та габаритних розмірів. Конструкцію розробленого роздільного клапана може бути використано під час проектування нових ракет-носіїв.