го изделия. Двигатели верхних ступеней работают в условиях значи-
тельного разрежения атмосферы, что накладывает ограничения на их
стендовую отработку при атмосферном противодавлении. В услови-
ях большой нерасчетности, когда давление окружающей среды много
больше давления на срезе сопла, возникают нежелательные процес-
сы, которые могут привести к разрушению сопла и всей двигательной
установки.
Для проведения испытаний верхних ступеней применяются стенды
с газодинамическими трубами, закрепленными в области среза сопла.
Такие устройства представляют собой каналы цилиндрической фор-
мы с диаметром несколько большим диаметра среза сопла и длиной
8. . . 10 калибров. Эффект их использования достигается созданием в
области среза сопла разрежения самой струей истекающих продук-
тов сгорания. Применение одних лишь таких устройств ограничивает
круг двигателей, имеющих давление в камере сгорания ниже опреде-
ленного. В простейшей математической постановке потери полного
давления в выхлопных трактах традиционной формы отвечают дисси-
пации механической энергии в прямом скачке уплотнения (
σ
п
) в мак-
симальном сечении, т.е. в области среза сопла. Данный факт подтвер-
ждается множеством экспериментальных данных [1, 2]. Это означает,
что при заданном давлении среды выхлопа (давлении окружающей
среды
p
h
) полное давление в камере сгорания ракетного двигателя
должно быть как минимум больше произведения
σ
п
p
h
. В случае, когда
давление в камере меньше указанного, необходимо понижать давление
за диффузором, например, установив эжектор или предварительно ва-
куумированную балластную емкость большого объема. Все эти меры
значительно усложняют компоновку высотного стенда и делают его
более экономически затратным.
В работах [1, 2] помимо традиционных типов диффузоров указа-
на схема выхлопного диффузора с центральным телом (ЦТ) как пер-
спективная и имеющая меньшее давление запуска по сравнению с
каналами круглого поперечного сечения. Приведены немногочислен-
ные экспериментальные данные продувок на воздухе модели такого
диффузора и показана эффективность ее применения, выражающаяся
в снижении на 15. . . 20% давления запуска. При этом кольцевая гор-
ловина имеет меньшую абсолютную длину при той же относительной
(отношение длины горла к его высоте (
h
г
на рис. 1)). Эффект сниже-
ния давления запуска диффузора с ЦТ достигается за счет того, что
конус ЦТ, вдвинутый вглубь сопла, рассекает диск Маха, движущийся
в сторону среза сопла скачка уплотнения, и восстанавливает давление
более эффективно в косом скачке. При этом возможно расширить круг
ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Машиностроение” 2014. № 1 37
