Proračun sile trenja i toplotnog uticaja mlaza mlaznog motora na unutrašnju površinu lansirne cevi

  • Oleksandr M. Shyiko Sumy National Agricultural University
  • Anatoly М. Pavlyuchenko National Agricultural University, Sumy
  • Olexii А. Obukhov Research Center of Rocket Forces and Artillery, Sumy
DOI: https://doi.org/10.5937/vojtehg68-24619
Ključne reči: launcher||, ||lanser, tubular guide||, ||lansirna cev, rocket||, ||raketa, engine jet||, ||mlazni motor, boundary layer||, ||granični sloj, friction force of the jet||, ||sila trenja mlaza, heating the tubular guide||, ||zagrevanje lansirne cevi,

Sažetak


Uvod/cilj: Za proučavanje dinamike lansera sa izvorima mlazeva gasa velike energije važno je izračunati sile smicanja usled dejstva supersoničnog mlaza visoke temperature na unutrašnju površinu cilindričnog kanala i temperaturu zidova kanala. Cilj ovog rada jeste razvijanje sveobuhvatne metode izračunavanja aerodinamičkog trenja i zagrevanja na unutrašnjoj površini višecevnog raketnog lansera.

Metode/rezultati: Metoda istraživanja zasnovana je na teoriji strujanja gasa pri supersoničnim brzinama u cilindričnim kanalima i na teoriji graničnog sloja. Polazi se od pretpostavke da je mlaz gasa neprekidan, stacionaran i osnosimetričan. Sistem diferencijalnih jednačina kretanja projektila u lanseru numerički se integriše s vremenom. Parametri strujanja u delovima cevi utvrđuju se u zavisnosti od teorije strujanja gasa pri supersoničnim brzinama, uzimajući u obzir gubitke zbog trenja. Da bi se izračunao napon smicanja na zidu lansera, koristili su se: odnos asimptotske teorije turbulentnog graničnog sloja, Emonsova teorija turbulentnih tačaka prelaznog graničnog sloja, kao i podaci o Rejnoldsovim brojevima početka laminarno-turbulentne tranzicije u aero-tunelima. Istovremeno se integriše diferencijalna jednačina zagrevanja tankog zida lansirne cevi u rasponu kontakata između površine lansera i mlaza. Izračunata je raspodela parametara strujanja, sila trenja i temperatura zida lansirne cevi tokom kretanja projektila od trenutka pokretanja motora do trenutka kada projektil potpuno izlazi iz lansera, što je i grafički predstavljeno.

Zaključci: Uzimajući u obzir efekte neizotermičnosti i stišljivosti pri prelazu iz laminarnog u turbulentni granični sloj, ova metoda proračuna aerodinamičkog trenja i zagrevanja na unutrašnjoj površini raketnog lansera, usled dejstva supersoničnog mlaza gasa velike energije, može da se koristi za proučavanje dinamike lansiranja raketa iz raketnih lansera koji su opremljeni lansirnim cevima.

Biografija autora

Oleksandr M. Shyiko, Sumy National Agricultural University
Candidate of Techn. Scien., the Associate Professor to Department of «Technical Service» of the Sumy National Agricultural University

Reference

Abramovich, G.N. 1991. Prikladnaja gazovaja dinamika. Moscow: Nauka, Glavnaja redakcija fiziko-matematicheskoj literatury (in Russian). (In the original: Абрамович, Г.Н. 1991. Прикладная газовая динамика. Москва: Наука, Главная редакция физико-математической литературы).

Antunevich, A.L., Il'jov, I.G., Goncharenko, V.P.& Mironov, D.N. 2017. Application of mathematical models for the analysis of complex mechanical system undergoing heterogeneous variable actions. Repository of Belarusian National Technical University, pp.207-213 (in Russian). (In the original: Антуневич, А.Л., Ильёв, И.Г., Гончаренко, В.П., Миронов, Д.Н. 2017. Применение математической модели для анализа сложной механической системы, подверженной неоднородным переменным воздействиям. Репозиторий БНТУ, с.207-213). [online]. Available at: http://rep.bntu.by/handle/data/28261. [Accessed: 21 December 2019].

Bogomolov, A. I. 2003. Osnovanija ustrojstva i raschet reaktivnyh system. Penza: Penza Artillery Engineering Institute (in Russian). (In the original: Богомолов, А.И. 2003. Основания устройства и расчет реактивных систем. Пенза: Пензенский артиллерийский инженерный институт).

Chen, K.K., & Thyson, N.A. 1971. Extension of Emmons' spot theory to flows on blunt bodies. AIAA Journal, 9(5), pp.821-825. Available at: https://doi.org/10.2514/3.6281.

Dziopa, Z., Buda, P., Nyckowski, M., & Pawlikowski, R. 2015. Dynamics of an unguided missiles launcher. Journal of theoretical and applied mechanics, 53(1), pp.69-80. Available at: https://doi.org/10.15632/jtam-pl.53.1.69.

Emmons, H.W. 1951. The Laminar-Turbulent Transition in a Boundary Layer. Part I. Journal of the Aeronautical Sciences, 18(6), p.490. Available at: https://doi.org/10.2514/8.2010.

Kutateladze, S.S. 1979. Osnovy teorii teploobmena. Moscow: Atomizdat (in Russian). (In the original: Кутателадзе, С.С. 1979. Основы теории теплообмена. Москва: Атомиздат).

Kutateladze, S.S. et al. 1985. Teplomassoobmen i trenie v turbulentnom pogranichnom sloe. Moscow: Jenergija (in Russian). (In the original: Кутателадзе, С.С. и др. 1985. Тепломассообмен и трение в турбулентном пограничном слое. Москва: Энергия).

Leontiev, A.I., & Pavlyuchenko, A.M. 2008. Investigation of laminar-turbulent transition in supersonic boundary layers in an axisymmetric aerophysical flight complex and in a model in a wind tunnel in the presence of heat transfer and suction of air. High Temperature, 46(4), pp.542-565. Available at: https://doi.org/10.1134/s0018151x08040159.

Somoiag, P., Moraru, F., Safta, D., & Moldoveanu, C. 2007. A Mathematical Model for the Motion of a Rocket-Launching Device System on a Heavy Vehicle. WSEAS transactions on applied and theoretical mechanics, 4(2), pp.95-101 [online]. Available at: https://www.researchgate.net/publication/261708644. [Accessed: 21 December 2019].

Svetlickij, V.A. 1986. Dinamika starta letatelnyh apparatov. Moscow: Nauka (in Russian). (In the original: Светлицкий, В.А. 1986. Динамика старта летательных аппаратов. Москва: Наука).

Objavljeno
2020/02/04
Broj časopisa
Vol. 68 Br. 1 (2020): januar – mart
Rubrika
Originalni naučni radovi

Vojnotehnički glasnik omogućava otvoreni pristup i, u skladu sa preporukom CEON-a, primenjuje Creative Commons odredbe o autorskim pravima:

Autori koji objavljuju u Vojnotehničkom glasniku pristaju na sledeće uslove:

  1. Autori zadržavaju autorska prava i pružaju časopisu pravo prvog objavljivanja rada i licenciraju ga Creative Commons licencom koja omogućava drugima da dele rad uz uslov navođenja autorstva i izvornog objavljivanja u ovom časopisu.
  2. Autori mogu izraditi zasebne, ugovorne aranžmane za neekskluzivnu distribuciju rada objavljenog u časopisu (npr. postavljanje u institucionalni repozitorijum ili objavljivanje u knjizi), uz navođenje da je rad izvorno objavljen u ovom časopisu.
  3. Autorima je dozvoljeno i podstiču se da postave objavljeni rad onlajn (npr. u institucionalnom repozitorijumu ili na svojim internet stranicama) pre i tokom postupka prijave priloga, s obzirom da takav postupak može voditi produktivnoj razmeni ideja i ranijoj i većoj citiranosti objavljenog rada (up. Efekat otvorenog pristupa).