Luận án tiến sĩ khảo sát chế độ làm việc ổn định của động cơ tên lửa nhiên liệu rắn có sơ đồ liên hợp với liều phóng cơ bản làm từ thuốc phóng keo

i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi, số liệu kết nêu luận án trung thực chưa công bố cơng trình khác, tài liệu tham khảo trích dẫn đầy đủ Hà Nội, ngày 12 tháng năm 2021 Tác giả luận án Nguyễn Thế Dũng ii MỤC LỤC Trang DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT vi DANH MỤC CÁC BẢNG viii DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ ix MỞ ĐẦU Chương TỔNG QUAN 1.1 Đặc trưng chung động tên lửa nhiên liệu rắn 1.2 Các động tên lửa nhiên liệu rắn điển hình tên lửa có điều khiển 1.3 Động tên lửa nhiên liệu rắn hai buồng đốt liên hợp – đối tượng nghiên cứu đề tài 10 1.4 Tình hình nghiên cứu nước động tên lửa nhiên liệu rắn hai buồng đốt liên hợp 13 1.4.1 Ngoài nước 13 1.4.2 Trong nước 21 1.5 Luận giải việc lựa chọn đề tài nghiên cứu luận án 23 1.6 Kết luận chương 25 CHƯƠNG MƠ HÌNH TỐN XÁC ĐỊNH CÁC ĐẶC TRƯNG LÀM VIỆC CỦA ĐỘNG CƠ TÊN LỬA NHIÊN LIỆU RẮN HAI BUỒNG ĐỐT LIÊN HỢP 26 2.1 Đặc điểm trình bên buồng đốt động tên lửa nhiên liệu rắn hai buồng đốt liên hợp hoạt động 27 2.2 Sơ đồ tính tốn với quan niệm giả thiết 31 2.3 Các phương trình mơ tả q trình làm việc động 33 2.3.1 Các phương trình cháy tạo khí 33 iii 2.3.2 Phương trình bảo tồn khối lượng sản phẩm cháy động cơ……………… 36 2.3.3 Phương trình bảo toàn lượng sản phẩm cháy động 38 2.4 Hệ phương trình thuật phóng động với điều kiện đơn trị phương pháp giải 44 2.4.1 Hệ phương trình với điều kiện đơn trị 44 2.4.2 Phương pháp giải hệ phương trình sơ đồ thuật tốn 48 2.5 Tính tốn lực đẩy động 50 2.6 Áp dụng mô hình tốn xác định đặc trưng làm việc động mẫu thử nghiệm 51 2.6.1 Sơ đồ cấu tạo tham số động 51 2.6.2 Kết tính tốn 54 2.7 Kết luận chương 59 Chương NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM 60 3.1 Xây dựng động mẫu thử nghiệm 60 3.1.1 Xác định kết cấu động mẫu 60 3.1.2 Xác định thông số động mẫu 63 3.2 Nghiên cứu thực nghiệm kết cấu vách ngăn 71 3.2.1 Thực nghiệm xác định bề dày thuốc phóng vách ngăn 71 3.2.2 Thực nghiệm xác định áp suất mở thông vách ngăn 80 3.3 Nghiên cứu thực nghiệm đo áp suất, lực đẩy động mẫu thử nghiệm 81 3.3.1 Sơ đồ thực nghiệm 81 3.3.2 Hệ thống thiết bị đo 83 3.3.3 Kết thực nghiệm 84 3.3.4 Phân tích đánh giá kết thực nghiệm 85 iv 3.4 Kết luận chương 87 CHƯƠNG NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ YẾU TỐ ĐẾN CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC CỦA ĐỘNG CƠ TÊN LỬA NHIÊN LIỆU RẮN HAI BUỒNG ĐỐT LIÊN HỢP 88 4.1.Nghiên cứu ảnh hưởng diện tích lưu thơng hai buồng đốt 88 4.1.1 Xác định giá trị tới hạn k s* 89 4.1.2 Xác định giá trị tới hạn k smin 91 4.1.3 Khảo sát chế độ làm việc động hai buồng đốt liên hợp vùng k sm in k s  k s* 92 4.2 Ảnh hưởng thời điểm kích hoạt buồng đốt 97 4.2.1 Phương pháp khảo sát 97 4.2.2 Kết khảo sát ảnh hưởng thời điểm kích hoạt buồng đốt 98 4.3 Khả ứng dụng số chế độ làm việc động tên lửa nhiên liệu rắn hai buồng đốt liên hợp điều kiện nước ta 109 4.3.1 Ứng dụng chế độ lực đẩy hai xung tạo động có hai xung cho tên lửa siêu 109 4.3.2 Ứng dụng chế độ lực đẩy đơn xung tạo động lực đẩy lớn tác dụng thời gian dài 110 4.3.3 Ứng dụng chế độ lực đẩy đơn xung tạo động hành trình có hai chế độ lực đẩy 111 4.3.4 Ứng dụng chế độ lực đẩy hai xung tạo động phóng động hành trình động hai buồng đốt liên hợp 112 4.4 Kết luận chương 114 KẾT LUẬN CHUNG VÀ KIẾN NGHỊ 116 DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ 118 TÀI LIỆU THAM KHẢO 119 v PHỤ LỤC Phụ lục 1: TÍNH TỐN CÁC ĐẶC TRƯNG NHIỆT ĐỘNG HỌC THUỐC PHÓNG BẰNG PHẦN MỀM ASTRA Phụ lục 2: CHƯƠNG TRÌNH TÍNH TỐN CÁC ĐẶC TRƯNG LÀM VIỆC CỦA ĐỘNG CƠ HAI BUỒNG ĐỐT LIÊN HỢP Phụ lục 3: KẾT QUẢ THỬ NGHIỆM XÁC ĐỊNH BỀ DÀY LIỀU THUỐC PHÓNG TRONG VÁCH NGĂN 10 Phụ lục 4: KẾT QUẢ THỬ NGHIỆM ĐO ÁP SUẤT, LỰC ĐẨY TRONG ĐỘNG CƠ MẪU 14 vi DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT a -T cp -N cv -N Cp -H th -Đ d Fth, Fa -D m k -C K0(k) -H T -H -L K m,m kh m trd -L -Á moi -Á p p p mt P - Lực đẩy động N Q - Nhiệt lượng cháy thuốc phóng J/kg -Á R - Hằng số khí sản phẩm cháy buồng đốt J/ (kg.K) S0, Se - Diện tí điểm chá t dc - Thời gi T1 - Nhiệt đ vii T ,T g.1 g.2 - Nhiệt độ sản phẩm cháy buồng đốt K - Nhiệt độ bề mặt vỏ buồng đốt K u - Thể tích buồng đốt m3 u1 - Tốc độ cháy thuốc phóng m/s T K V - Hệ số quy luật tốc độ cháy thuốc phóng thuốc mồi m/(s.Paυ) U - 2, 2 Nội sản phẩm cháy J/kg - Hệ số truyền nhiệt hỗn hợp sản phẩm cháy tới bề mặt  , dl bx  vỏ buồng đốt W/(m2.K - Hệ số truyền nhiệt đối lưu, hệ số truyền nhiệt xạ W/(m2.K  - Hệ số dẫn nhiệt SPC W/(m.K) T - Số mũ quy luật tốc độ cháy thuốc phóng δ1, δ2, δ3 - Mật độ thuốc phóng [kg/m3] ĐCTL ĐTR ĐTRHBĐ SPC CNQP Các số phụ xác định cháy liều phóng 1, liều phóng trao đổi buồng đốt - Động tên lửa - Động tên lửa nhiên liệu rắn - Động tên lửa nhiên liệu rắn hai buồng đốt - Sản phẩm cháy - Cơng nghiệp Quốc phịng viii DANH MỤC CÁC BẢNG Trang Bảng 2.1 Các thơng số động mẫu 52 Bảng 2.2 Các thơng số liều thuốc phóng vách ngăn .53 Bảng 2.3 Thành phần hóa học thuốc phóng RSI-12M 53 Bảng 2.4 Các thông số đặc trưng nhiên liệu 54 Bảng 3.1 Các tham số vách ngăn 70 Bảng 3.2 Các tham số động mẫu thử nghiệm 71 Bảng 3.3 Các phương án kích thước liều phóng vách ngăn .73 Bảng 3.4 Các tham số cảm biến đo áp suất DA-10-08 75 Bảng 3.5 Kết thực nghiệm xác định áp suất mở thơng vách ngăn 81 Bảng 3.6 Tính kỹ thuật cảm biến đo lực 83 Bảng 3.7 So sánh kết đo áp suất tính tốn lý thuyết 85 Bảng 3.8 So sánh kết đo lực đẩy tính tốn lý thuyết 86 Bảng 4.1 Áp suất buồng đốt với giá trị khác ks 91 Bảng 4.2 Tốc độ dịng khí cửa vào buồng đốt 92 Bảng 4.3 Các tham số đặc trưng động giai đoạn với tỷ số ks khác 96 Bảng 4.4 Các tham số đặc trưng động < tmlt≤ 0,4 s 100 Bảng 4.5 Các tham số đặc trưng động 0,4 < tmltpmt h(3)=phi1*k0k*Fth1*p1/sqrt(Rg*Tg1); P7 else h(3) = 0; end % Bieu thuc h(4)=dmtr/dt theo cac dieu kien cu the: if delta3 == h(4)=0; dItrd=0; else if (p2>p1) && ((p2/p1)p1) && ((p2/p1)>=((kn+1)/2)^(kn/(kn1))) h(4)=delta3*phi2*k0k*Fth2*p2/sqrt(Rg*Tg2); dItrd=cp*Tg2*h(4); elseif (p2