Измерение массы компонентов топлива перспективного разгонного блока на стартовом комплексе

Авторы

Балакин С. В.^*, Стеняева Д. А.

«Ракетно-космическая корпорация «Энергия» им. С. П. Королёва», Королёв, Московская обл., Россия

*e-mail: stanislav.balakin@rsce.ru

Аннотация

Статья посвящена повышению точности измерения массы диэлектрических компонентов топлива в баках жидкостных разгонных блоков на этапе предстартовой подготовки на стартовом комплексе. Существующие системы измерения уровня заправки, основанные на применении емкостных датчиков уровня, имеют существенные погрешности, связанные с привязкой к верхней теоретической вершине бака, температурными деформациями конструкции и изменением плотности и диэлектрической проницаемости топлива при криогенных температурах. Для объективного контроля заправки предложен метод, основанный на применении емкостных датчиков уровня, расходомеров с соответствующими датчиками температуры. Предложенный метод реализует два независимых принципа измерений, что позволяет говорить об объективности определяемого количества топлива.

В статье продемонстрирован разработанный алгоритм функционирования системы определения параметров компонентов топлива с применением емкостного датчика уровня. Алгоритм включает в себя калибровку измерительных каналов перед началом работы системы, определение уровня и массы топлива с учетом температурных деформаций бака и изменений плотности, и диэлектрической проницаемости компонентов топлива. Предложенный метод позволяет повысить точность определения количества топлива во время заправки и увеличить массу выводимой полезной нагрузки.

Ключевые слова:

ракета-носитель; разгонный блок; система измерения массы; уровнемер; емкостной датчик; диэлектрическая проницаемость; стартовый комплекс

Список источников

1. Балакин С.В., Лунев Д.О., Стеняева Д.А. Опыт использования и перспективы развития уровнемерных систем жидкостных ракет-носителей и разгонных блоков // Космическая техника и технологии. 2026, №1. с. 88-98.

2. Балакин С.В., Панасик Д.С., Федоров В.И. Исследование регулирования соотношения и суммарного массового расхода компонентов топлива маршевого двигателя перспективного разгонного блока // Космическая техника и технологии. 2023, №2(41). с. 65-74.

3. Балакин С. В., Сербинов Д. Л. Способ определения параметров датчиков уровня заправки жидкостных ракет методом переменного тока. // Труды МАИ. 2019. № 107. С. 1–21.

4. Балакин С.В., Сербинов Д.Л. «Способ определения уровня диэлектрических жидкостей по значениям параметров модели емкостного датчика уровня», «Измерительная техника», №11-2017 г.

5. Гаврелюк О.П., Кирсанов В.Г. Гарантийные запасы топлива для ракет космического назначения // Космическая техника и технологии. 2015, №3. с. 100-106.

6. Способ определения параметров диэлектрического вещества: Патент 2833023 (Россия), 13.01.2025, Заявка №2024100598 от 10.01.2024 Балакин С.В., Стеняева Д.А., Сидоров С.В., Опарин О.И., Жуков А.Н.; Публичное акционерное общество «Ракетно-космическая корпорация «Энергия» имени С.П. Королёва». https://elibrary.ru/download/elibrary_80279061_12238137.PDF

7. Устройство для измерения параметров диэлектрического вещества: Патент 2833179 (Россия), 14.01.2025, Заявка №2024100606 от 10.01.2024 Балакин С.В., Стеняева Д.А., Сидоров С.В.; Публичное акционерное общество «Ракетно-космическая корпорация «Энергия» имени С.П. Королёва». https://elibrary.ru/download/elibrary_80279217_14141518.PDF

8. Ariane 5 User's Manual Issue 5 Revision 1 / Airanespace. – Airanespace, 2011. – 271 р.

9. Atlas V Launch Services User's Guide, Revision 11 / United Launch Alliance ULA, 2010. – 420 р.

10. Dodge, Franklin T. Propellant Mass Gauging: Database of Vehicle Applications and Research and Development Studies / Franklin T Dodge // NASA Technical Reports Server (NTRS), 2008. – 43 р.

11. Martinez, Hugo E. Lessons Learned from the Space Shuttle Engine Cutoff System (ECO) Anomalies / Hugo E. Martinez, Ken Welzyn // 47th AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference & Exhibit: 31 July 2011 – 03 August 2011, San Diego, California / AIAA PAPERS, 2011. – 14 р. AIAA 2011-5836.

12. Postflight Evaluation of ATLAS-CENTAUR AC-6 / Lewis Research Center NASA, 1965. – 229 р. – NASA TM X-1280.

13. Saturn-V Flight Manual SA-507 / National Aeronautics and Space Administration NASA, 1969. – 246 p. – MSFC-MAN-507.

14. STS-114 Engine Cut-off Sensor Anomaly: Technical Consultation Report // NASA Engineering and Safety Center National Aeronautics and Space Administration, Langley Research Center, 2009. – 28 р. – NASA/TM-2009-215567, NESC-RP-05-125/05-045-E.

15. User’s Guide, Revision C / Sea Launch Company, LLC. – Boeing Launch Services, 2003. – D688-10009-1.

Скачать статью