3 / 10
Влияние механизма воспламенения топлива искрой и нагретой поверхностью…
ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Машиностроение. 2017. № 3
33
вится больше давления в КС, поступление горючего в ПК и процесс горения
прекращаются. Дальнейшую работу двигателя обеспечивает процесс горения в
КС, а воспламенитель находится в среде окислителя с температурой, не оказы-
вающей отрицательного влияния на его работоспособность.
Перепад давления между КС и полостью ПК при запуске двигателя достига-
ется за счет более высокого темпа роста давления в КС по отношению к темпу
роста давления в ПК. В разработанной схеме обеспечивается малый расход
каждого из компонентов топлива в ПК и плавное изменение соотношения ком-
понентов топлива с реализацией оптимального для воспламенения состава сме-
си. Реализуемость данного способа обоснована результатами расчетов и экспе-
риментальными исследованиями.
Компоненты топлива — газообразные кислород и водород — в модельном
образце двигателя в КС поступали по схеме, приведенной на рис. 1. Кислород из
общего коллектора по двум линиям подается в КС
3
и в ПК
2
, в которой разме-
щен воспламенитель
1
. Основной расход водорода поступает непосредственно
в КС
3
, откуда на стадии запуска небольшое количество водорода вбрасывается
в ПК
2
.
Для численного моделирования нестационарных газодинамических про-
цессов, протекающих при запуске камеры РДМТ, использовалась разработанная
программа расчета, в которой задача течения газов решается в квазистационар-
ной постановке.
В качестве исходных данных для расчета были использованы следующие па-
раметры: расход и температура каждого компонента топлива на входе в камеру;
объемы полостей камеры; площади сечений сообщающихся каналов и критиче-
ского сечения сопла; давление окружающей среды (вакуум или атмосфера); теп-
лофизические свойства компонентов топлива.
Расчет основан на вычислении секундных расходов газа в каналах и через
сопло в каждый момент времени, а также давления и состава среды в каждой
полости. Массовый расход газов определялся по выражениям для истечения
через дроссель. Параметры газовой смеси в полостях определялись в предполо-
жении однородности состава.
На рис. 2 и 3 приведены результаты расчета параметров среды в КС при за-
пуске в условиях атмосферы и вакуума. На рис. 2 показано изменение перепада
давлений между КС и ПК (Δ
р
). Видно, что питающий ПК водородом перепад
давления при начальном вакууме на порядок больше, чем при запуске в атмо-
сфере. Следствием этого явилось поведение объемной концентрации водорода
2
Н
r
в ПК (см. рис. 3) — в одном случае она достигает зоны воспламенения
(граница зоны выделена серым цветом) с приближением к стехиометрической
(67 %); в другом — максимальное значение концентрации водорода в ПК со-
ставляет ~1,5 %, что меньше нижней границы воспламенения водорода в среде
кислорода (4 %).
В первом случае в ПК реализуется процесс воспламенения топлива, а во
втором случае воспламенения топлива в ПК не происходит. Как показывают