10 / 16
Нестационарные внутрикамерные процессы в твердотопливных двигательных установках
ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Машиностроение. 2016. № 4
33
пользовалась модель Я.Б. Зельдовича (модель
нестационарной скорости горения топлива,
приведенная ранее). Кривая
3
соответствует
модели Б.В. Новожилова, а кривая
4
— лине-
аризованному варианту.
Сравнение результатов, приведенных на
рис. 4, с результатами, содержащимися в ра-
боте [3], подтверждает надежность методики
расчета нестационарной скорости горения
твердого топлива.
Обсуждение результатов анализа внут-
рикамерных процессов в ТРДУ.
Процессы
нестационарного горения твердого топлива
принципиально важны в задачах, связанных с работой ТРДУ на всех этапах ее
функционирования, и это связано, прежде всего с возможностью погасания
топлива. Кроме того, изменение внутрибаллистических параметров в камере
сгорания в регулируемом двигателе подвержено определенной динамике, на
которую накладываются нелинейные процессы, связанные с нестационарной
скоростью горения топлива, с воздействием возмущений и т. п.
С использованием методики выполнен анализ влияния возмущающих фак-
торов на развитие внутрикамерных процессов в ТРДУ массой до 50 кг, с внут-
ренним объемом камеры сгорания 0,002 м
3
, площадью поверхности горения за-
ряда 0,078 м
2
. На программной зависимости
пр
( )
p t
отмечаются три характерных
участка: 0…4,5 с — давление в камере сгорания
пр
( ) 2
p t
МПа; 6…10,8 с —
давление в камере сгорания
пр
( ) 7
p t
МПа; 11,2…20 с — давление в камере сго-
рания
пр
( ) 2,2
p t
МПа.
Воздействие возмущающих факторов на динамические свойства ТРДУ за-
давалось поправкой на значение суммарной площади минимальных сечений
min
F
(соответствует программному значению давления в камере
пр
( ))
p t
по зави-
симости
min
( )
( ) 1 ( ) .
F t
F t
t
Здесь
( )
t
имеет случайный характер (матема-
тическое ожидание принимается в виде
1
( ) 0,
t
а стандартное отклонение
( ) задается в пределах 1…2 %). Кроме того, рассматривались варианты
моделирования возмущений, подчиняющиеся периодическому закону
( )
t
=
sin 2 .
A Nt
Здесь
A
,
N —
амплитуда возмущений (принималась в интервале
1…2 %) и частота вынужденных колебаний. На рис. 5 и 6 приведены фурье-
спектр [16] и вейвлет-спектр [17] энергии акустических колебаний, возникаю-
щих в объеме камеры сгорания ТРДУ при воздействии случайных возмущений
на внутрикамерные процессы.
Анализ полученных результатов показывает, что наиболее сильные акусти-
ческие колебания в камере сгорания соответствуют частотному диапазону
3…40 Гц (фурье-анализ, см. рис. 5; вейвлет-анализ, см. рис. 6). При этом частот-
Рис. 4.
Изменение скорости горения
твердого топлива с течением
времени