NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ THAM SỐ BUỒNG ĐỐT ĐẾN CÁC THAM SỐ LÀM VIỆC ĐẶC TRƯNG CỦA ĐỘNG CƠ TÊN LỬA NHIÊN LIỆU RẮN
Cơ kỹ thuật
Mã số: 9 52 01 01
Luận án này tập trung vào việc chính xác hóa phương pháp xác định các thông số làm việc đặc trưng của động cơ tên lửa nhiên liệu rắn hỗn hợp (ĐTRHH) và đề xuất lựa chọn hợp lý các tham số kết cấu để đảm bảo tính bền vững cho vỏ buồng đốt, liều nhiên liệu trong quá trình thiết kế và thử nghiệm. Tính cấp thiết của đề tài xuất phát từ nhu cầu phân tích ảnh hưởng của tính chất hai pha sản phẩm cháy (SPC) và yếu tố cháy xói mòn nhằm xây dựng phương pháp xác định chính xác hơn các thông số làm việc của ĐTRHH.
Nội dung nghiên cứu bao gồm việc thiết lập chương trình, giải bài toán xác định các thông số làm việc đặc trưng của ĐTRHH; khảo sát ảnh hưởng của SPC hai pha, đường kính buồng đốt và các tham số khác; đồng thời tiến hành nghiên cứu thực nghiệm để đánh giá tính chính xác của mô hình toán. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu là chuyển động của dòng SPC bên trong buồng đốt và loa phụt của ĐTRHH, có tính đến ảnh hưởng của một số tham số. Phương pháp nghiên cứu kết hợp giữa tính toán lý thuyết và thực nghiệm.
Luận án đã xây dựng được mô hình lý thuyết xác định các thông số làm việc đặc trưng của ĐTRHH trên cơ sở các định luật bảo toàn khối lượng, động lượng và năng lượng. Điểm đóng góp mới là mô hình này có tính đến ảnh hưởng của pha ngưng tụ trong sản phẩm cháy (đặc trưng bởi các hệ số không cân bằng nhiệt động học Kw, KT, xr), quá trình biến đổi áp suất, vận tốc của dòng SPC trong các rãnh liều nhiên liệu, và tốc độ cháy nhiên liệu có ảnh hưởng của yếu tố cháy xói mòn. Mô hình lý thuyết này đã được kiểm chứng về tính đúng đắn khi áp dụng tính toán cho một số động cơ tên lửa điển hình (ĐTRHH Igla và ĐTR balistic FMV-B1), cho thấy sai khác giữa tính toán và thực nghiệm không quá 5%.
Các kết quả khảo sát chỉ ra rằng tính chất nhiều pha của SPC và hiệu ứng cháy xói mòn có ảnh hưởng đáng kể đến các tham số làm việc của động cơ. Cụ thể, mô hình toán có tính đến ảnh hưởng hai pha SPC cho giá trị lực thuốc phóng, xung lượng riêng, đường kính tiết diện tới hạn loa phụt và áp suất trung bình thấp hơn đáng kể so với mô hình không tính đến, nhấn mạnh tầm quan trọng của việc xem xét yếu tố này. Đường kính trong buồng đốt cũng được chứng minh là ảnh hưởng mạnh tới chuyển động dòng SPC, gây ra cháy xói mòn và chênh lệch áp suất giữa các vị trí trong liều nhiên liệu. Kết quả thực nghiệm đo áp suất động cơ mẫu SD-17/18M đã kiểm chứng tính đúng đắn của mô hình lý thuyết với sai số chấp nhận được (không quá 9,191%).
Những đóng góp chính của luận án bao gồm việc xây dựng mô hình toán toàn diện, có khả năng áp dụng rộng rãi, và cung cấp các phân tích, đánh giá có cơ sở khoa học, tin cậy cho quá trình thiết kế, chế tạo và thử nghiệm ĐTRHH.