СТРУКТУРА СТЕНДОВ ДЛЯ ВЫСОТНЫХ ИСПЫТАНИЙ

Испытания РДТТ на высотных стендах с имитацией условий, мак­симально приближенных к условиям эксплуатации, входят в завершаю­щую стадию наземной отработки.

Основные цели и задачи огневых стендовых испытаний ракетного двигателя в высотных условиях включают в себя определение:

1) состояния и работоспособности конструкции двигателя (в осо­бенности тонкостенного сопла с большой степенью расширения);

2) толщин уносимых теплозащитных и эрозионностойких материа­лов; установление мест выпадения частиц конденсированной фазы;

3) тяговых и энергетических характеристик двигательной уста­новки;

4) характеристик устройств управления при их функционировании
в составе высотного соплового блока;

5) характеристик двигателя при работе узла отсечки тяги.

Целью высотных испытаний ракетных двигателей может быть иссле­дование истекающих из двигателя недорасширенных струй продуктов сгорания и их воздействий.

Появление ракетных двигателей со стационарными раздвижными или разворачивающимися соплами (в частности, с радиационно охлаж­даемыми тонкостенными конечными частями, см. рис. 1.3), имеющими большую степень расширения, предъявляет повышенные требования к высотному стенду.

Выполнение этих требований связано с применением диффузоров с большим проходным сечением, обеспечивающим втекание струи про­дуктов сгорания до и во время раздвижки или разворачивания сопла, во время его поворотов, а также при возможном разрушении части раструба. Это, в свою очередь, предопределяет низкое противодавление на выходе из диффузора.

Стенды для огневых испытаний РДТТ в высотных условиях под­разделяются на четыре основных типа [36].

1. Простейшим стендом является предварительно вакуумируемая барокамера, в которую истекают газы из сопла ракетного двигателя, повышая давление в ней. В таком стенде масса расходуемого топлива ограничена: (р_б — допустимое давление в барокамере объема V при температуре газов Т ). Так, с помощью баллистического маятника, размещаемого в барокамере, измеряются импульсные харак­теристики небольших РДТТ.

2. Барокамера, где разрежение создается эжектирующим действием
струи, истекающей из испытуемого ракетного двигателя, соосно с соп­лом которого установлен выхлопной диффузор. Этот двигатель может
располагаться в барокамере либо только сопловой частью, либо целиком
(рис. 4.12). На выходе из диффузора, присоединенного к содержащей
двигатель барокамере, может быть герметично установлена диафрагма
или емкость с диафрагмой (диафрагма отпадает в процессе запуска).

3. Высотные стенды с установленными на выходе из диффузора
эжекторами и другими откачивающими устройствами газоотводной
системы, способными охлаждать и удалять продукты сгорания в темпе
опыта; с их помощью обеспечивается разрежение в течение всего вре­мени работы двигателя.

4. Высотные стенды с предварительно вакуумируемым резервуаром, предназначенным для охлаждения, очистки и аккумулирования продук­тов сгорания всего заряда твердого топлива; откачка их из резервуара осуществляется после опыта (рис. 4.13). Стенд с испытательным боксом, имеющим двойные стенки, и аккумулирующим резервуаром обеспечи­вает огне- и взрывозащиту окружающей среды на случай разрушения двигателя.

По расположению испытуемого ракетного двигателя в пространстве и соответствующей ориентации барокамеры и стапельного оборудования высотные стенды подразделяются на горизонтальные, вертикальные и наклонные. Горизонтальные стенды более удобны в эксплуатации, а вертикальные (соплом вниз) обеспечивают условия, близкие к усло­виям применения ракетного двигателя, и позволяют вести измерения с высокой точностью не только осевого удельного импульса, но и боковых сил во всех плоскостях.

Рис. 4.12. Барокамера с цилиндрическим выхлопным диффузором для высотных испытаний твердотопливного ракетного двигателя:

1 - барокамера; 2 — пневмоклапан утечки; 3 - ручной клапан; 4 - клапан, регу­лирующий подачу азота; 5 — от устройства питания газообразным азотом; 6 -блок кондиционирования; 7 - пневмоклапан подачи азота для продувки барокаме­ры; 8 - перепускной пневмоклапан; 9 - цилиндрический выхлопной диффузор; 10 - испытуемый двигатель; 11 - стапель; 12 - распределительные коробки; 13 — силоизмерительное устройство