Лазерное зажигание топлива кислород-керосин в ракетной технике: от запальных устройств к маршевым ракетным двигателям

Проектирование, конструкция и производство летательных аппаратов


Авторы

Ребров С. Г. 1*, Голубев В. А. 2**, Голиков А. Н. 1***

1. ГНЦ ФГУП «Исследовательский центр имени М.В. Келдыша», ул. Онежская, 8, Москва, 125438
2. Исследовательский центр имени М.В. Келдыша, ГНЦ Центр Келдыша, Онежская ул., 8, Москва, 125438, Россия

*e-mail: rebrov_sergey@mail.ru
**e-mail: golubev.va@mail.ru
***e-mail: andgolikov@mail.ru

Аннотация

Рассмотрены этапы разработки лазерного зажигания топлива кислород-керосин применительно к ракетной технике. Приведены варианты конструкций и параметры систем лазерного зажигания для запальных устройств (ЗУ), ракетных двигателей малой тяги (РДМТ), модельных установок и камер сгорания (КС) ракетных двигателей (РД), а также особенности их использования, включая характеристики лазеров и параметры топливных смесей, обеспечивающие надежное зажигание топлива различного состава. Целью проведенных работ была разработка единых рекомендаций по внедрению лазерного зажигания на крупноразмерные камеры сгорания многокамерных двигательных установок и отработка данных рекомендаций в ходе проведения испытаний системы зажигания штатных КС ракетных двигателей РД107/РД108 первой и второй ступеней ракеты-носителя «Союз».

Ключевые слова

лазерное зажигание, оптический пробой, камера сгорания, ракетный двигатель

Библиографический список

  1. Hasegawa K., Kusaka K., Kumakawa A., Sato M., Tadano M. Laser ignition of GOX/GH2 and GOX/GCH4 propellants, AIAA 2003-4906 // 39th AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference & Exhibit, 20-23 July 2003, Huntsville, Alabama

  2. Trinh H., Early J.W., Thomas M.E. Dual-Laser-Pulse Ignition. Marshall Space Flight Center. NASA Tech Briefs, 2006.

  3. Lacaze G., Cuenot B., Poinsot T. and Oschwald M. Large eddy simulation of laser ignition and compressible reacting flow in a rocket-like configuration // Combustion and Flame, 156 (2009), pp. 1166 — 1180.

  4. Manfletti C., Oschwald M., Sender J. Institute of Space Propulsion, German Aerospace Center (DLR), Lampoldshausen, Germany. Theoretical and Experimental Discourse on Laser Ignition in Liquid Rocket Engines. 2009.

  5. Börner M. Laser ignition of a multi-injector liquid rocket engine, SPC2014-2969567 // Space Propulsion Conference 2014, 19th to 22nd May, 2014, Cologne.

  6. Мосолов С.В., Сидлеров Д.А., Пономарев А.А. Сравнительный анализ особенностей рабочего процесса в камерах сгорания ЖРД со струйно-струйными и струйно-центробежными форсунками на основе численного моделирования // Труды МАИ. 2012. № 59. URL: http://trudymai.ru/published.php?ID=34989

  7. Добровольский М.В. Жидкостные ракетные двигатели. Основы проектирования. — М.: Изд-тво МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2016. — 461 с.

  8. Архипов А.Б., Беляев В.С., Голиков А.Н., Гутерман В.Ю., Жигарев Л.Ф., Иванов А.В., Моталин Г.А., Плетнев Н.В., Пономарев Н.Б., Рачук В.С., Ребров С.Г., Юлдашев Э.М. Способ воспламенения компонентов топлива в камере сгорания ракетного двигателя и устройство для его осуществления (варианты). Патент РФ № 2326263. Бюлл. № 16, 10.06.2008

  9. Иванов А.В., Ребров С.Г., Голиков А.Н., Гутерман В.Ю. Лазерное зажигание ракетных топлив кислород-водород, кислород-метан // Авиакосмическая техника и технология. 2008. № 2. С. 47-54.

  10. Ребров С.Г., Голиков А.Н., Голубев В.А., Шестаков А.В., Романюк В.Н. Воспламенение ракетных топлив c использованием микрочип-лазера // Труды МАИ. 2012. № 57. URL: http://trudymai.ru/published.php?ID=31098

  11. Ребров С.Г., Голиков А.Н., Голубев В.А. Воспламенение топлив кислород-этанол и кислород-керосин в беспредкамерном РДМТ с использованием малогабаритных лазеров // Авиакосмическая техника и технология. 2009. № 2. С. 18-23.

  12. Голиков А.Н., Голубев В.А., Ребров С.Г. Экспериментальные исследования лазерного зажигания несамовоспламеняющихся топлив в ракетном двигателе малой тяги // Космонавтика и ракетостроение. 2010. № 3(60). С. 92-100.

  13. Ребров С.Г., Голиков А.Н., Голубев В.А., Кочанов А.В., Клименко А.Г. Ракетный двигатель малой тяги, работающий на несамовоспламеняющихся компонентах топлива, и способ его запуска. Патент РФ № 2400644, Бюлл. № 27, 09.06.2009.

  14. Ребров С.Г., Голиков А.Н., Голубев В.А. Лазерное воспламенение ракетных топлив в модельной камере сгорания // Труды МАИ. 2012. № 53. URL: http://trudymai.ru/published.php?ID=29491

  15. Ребров С.Г., Голубев В.А., Голиков А.Н. Камера жидкостного ракетного двигателя или газогенератора с лазерным устройством воспламенения компонентов топлива и способ ее запуска. Патент РФ № 2468240. Бюлл. № 33, 27.11.2012.

  16. Белов Е.А., Голиков А.Н., Голубев В.А., Ребров С.Г., Дубовик Д.И., Иванов Н.Г., Клюева О.Г., Левочкин П.С., Ромасенко Е.Н. Экспериментальное исследование влияния расположения зоны фокусировки лазера на воспламенение топлива кислород-керосин // Труды «НПО Энергомаш» им. академика В.П. Глушко. 2013. № 30. С. 120-134.

  17. Чванов В.К., Лёвочкин П.С., Ромасенко Е.Н., Иванов Н.Г., Фёдоров В.В., Ребров С.Г., Голубев В.А., Белов Е.А., Дубовик Д.И., Клюева О.Г. Исследование лазерного воспламенения топлива кислород-керосин в экспериментальной установке // Труды «НПО Энергомаш» им. академика В.П. Глушко. 2012. № 29. С. 198-210.

  18. Чванов В.К., Ганин И.А., Иванов Н.Г., Лёвочкин П.С., Ромасенко Е.Н., Сурков Б.А. Экспериментальное исследование лазерного воспламенения топлива кислород-керосин в камерах ЖРД // Труды «НПО Энергомаш» им. академика В.П. Глушко. 2015. № 32. С. 113-133.

  19. Ребров С.Г., Голубев В.А. Пиковые давления в камерах сгорания при лазерном воспламенении // Известия РАН. Энергетика. 2015. № 2. С.131-137.

  20. Новости ГНЦ ФГУП «Центр Келдыша», август 2015, URL: http://kerc.msk.ru/новости/2015-2/архив-2015-полугодие-ii/август-2015/#prettyPhoto


Скачать статью

mai.ru — информационный портал Московского авиационного института

© МАИ, 2000—2021

Вход