The problem of combustion instability in liquid rocket engines

Samir Vekilov; Volodymyr Lipovskyi; Roman Pustovyi

Автор(и)

Самір Векілов Дніпровський національний університет імені Олеся Гончара
https://orcid.org/0000-0001-5736-6300
Володимир Ліповський Дніпровський національний університет імені Олеся Гончара
https://orcid.org/0000-0002-7939-7973
Роман Пустовий Dnipro Aerospace LLC, Ukraine
https://orcid.org/0009-0002-6066-9788

Ключові слова:

нестабільність горіння, рідинні ракетні двигуни, адитивні технології, шорсткість поверхні

Анотація

Метою цієї роботи є огляд нестабільності горіння в рідинних ракетних двигунах, її класифікація, основні принципи виникнення, а також способи запобігання цьому явищу під час проектування перспективного двигуна. Новий підхід базується на максимальному використанні адитивних технологій для виробництва рідинних ракетних двигунів. У роботі показано актуальний стан проблеми нестабільності горіння через ретроспективний огляд явища під час розробки відомих ракетних двигунів. Актуальність проблеми підкреслюється представленням деяких результатів, отриманих авторами під час розробки перспективного ракетного двигуна. Зокрема, в цій роботі розглядаються результати розробки малотягового ракетного двигуна з використанням адитивної технології L-PBF. Під час розробки зразки відчували надзвичайно низькочастотну нестабільність на рівні 1 Гц. Далі, у процесі пошуку причин виникнення цього явища, теоретичні знання, доступні в літературі, були структуровані та представлені в роботі. Накопичені знання про явища нестабільності горіння стали корисними під час виявлення причини виникнення частоти 1 Гц у камері розробленого двигуна. Було визначено, що шорсткість поверхні, характерна для процесу L-PBF, є основним чинником виникнення проблеми. Таким чином, було застосовано комплекс модифікацій до камери для запобігання нестабільності горіння в розроблених малотягових ракетних двигунах. Представлені дані формують основу для подальшого розвитку рекомендацій з проектування та ефективної методології для проектування перспективних ракетних двигунів, виготовлених із використанням адитивних технологій. Стаття носить оглядовий характер із представленням емпіричних даних.

Завантажити

Дані для завантаження поки недоступні.

Посилання

Yang, V., & Anderson, W. E. (Ред.). (1995). Liquid rocket en-gine combustion instability. AIAA (American Institute of Aeronautics & Ast. https://doi.org/10.2514/4.866371

Liquid Propellant Rocket Engines: NPO Energomash. (б. д.). Liquid Propellant Rocket Engines. http://lpre.de/energomash/index.htm

Rocketdyne H-1. (б. д.). https://uk.wikipedia.org/. https://uk.wikipedia.org/wiki/Rocketdyne_H-1

XLR132. (б. д.). Encyclopedia Astronautica. http://www.astronautix.com/x/xlr132.html

YF-1. (б. д.). Encyclopedia Astronautica. http://www.astronautix.com/y/yf-1.html

YF-20. (б. д.). Encyclopedia Astronautica. http://www.astronautix.com/y/yf-20.html

Instability phenomenology and case studies: Combustion in-stability in the RD-0110 engine. (1995). У Liquid rocket engine combustion instability (с. 89–112). American Institute of Aeronautics and Astronautics. https://doi.org/10.2514/5.9781600866371.0089.0112

Instability Phenomenology and Case Studies: Instability Phe-nomena in Earth Storable Bipropellant Rocket Engines. (1995). У Liquid Rocket Engine Combustion Instability (с. 113–142). Ameri-can Institute of Aeronautics and Astronautics. https://doi.org/10.2514/5.9781600866371.0113.0142

Harrje, D. T. (1972). Liquid propellant rocket combustion in-stability (Reardon, Frederick H., joint author., Ред.). Scientific and Technical Information Office, National Aeronautics and Space Ad-ministration; [for sale by the Supt. of Docs., U.S. Govt. Print. Off.].

Huzel, D. K. (1971). Design of liquid propellant rocket en-gines (2-ге вид.). Scientific and Technical Information Office, Na-tional Aeronautics and Space Administration; [for sale by the Nation-al Technical Information Service, Springfield, Va.].

Bennewitz, J. W., & Frederick, R. A. (2013). Overview of combustion instabilities in liquid rocket engines - coupling mecha-nisms & control techniques. У 49th AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference. American Institute of Aeronautics and Astro-nautics. https://doi.org/10.2514/6.2013-4106

Махін, В. А. (2020). Рідинні ракетні двигуни. Теорія і про-ектні розрахунки камер (Л. В. Пронь, Г. А. Горбенко & М. А. Ка-тренко, Ред.; 2-ге вид.). АРТ-Пресс. (Оригінал опубліковано 1961 р.)