Ваш браузер устарел и не обеспечивает полноценную и безопасную работу с сайтом.
Установите актуальную версию вашего браузера или одну из современных альтернатив.
Поток продуктов сгорания топлив ракетных двигателей, в частности, жидкостных (ЖРД), содержащий заряженные частицы (электроны и ионы), а также частицы конденсированной фазы (k‑фазы), которые приобретают электрический заряд, несет информацию о техническом состоянии двигателя, его газового трактв, а также других важных его элементов, подверженных разрушению в процессе работы. Поэтому в настоящее время практический интерес представляют системы электростатического мониторинга, основанные на регистрации электрофизических характеристик рабочего процесса и позволяющие своевременно выявить аномальные процессы деструкции элементов ЖРД.
В работе рассматриваются три математические модели для расчетной оценки электрического заряда, приобретаемого частицами k‑фазы в ионизированном потоке продуктов сгорания модельного ЖРД на топливе: этиловый спирт (75 % по объему) и газообразный кислород при следующих рабочих параметрах. Коэффициент избытка окислителя берется из диапазона α = 0,5…2, а давлении в камере сгорания pк= 0,5…3,0 МПа. Рассматриваются частицы металлов, их оксидов и углерода Cr, C, Al, Fe, Al2O3, Fe3O4, которые могут появляться в тракте жидкостного ракетного двигателя в процессе его аномальной работы (в процессе разрушения). В первой модели [1] электрический заряд частиц оценивался в предположении ионизационного равновесия в системе «ионизированные продукты сгорания и твердая частица к-фазы» в зависимости от значений критерия: отношение радиуса Дебая к радиусу частицы k-фазы, т. е. если радиус частицы меньше радиуса Дебая и радиус частицы конденсированной фазы больше радиуса Дебая. Во второй модели, разработанной китайскими специалистами, в попытке решить проблему контроля разрушения компонентов газового тракта, анализируется расчетно-экспериментальная зависимость величины заряда [2], применяемая в алгоритме системы диагностики разрушения тракта аэрокосмического двигателя. Третья модель [3] основывается на уравнениях термоэмиссионной зарядки сферической частицы металла, окруженной k-фазой, для области ее отрицательного и положительного заряда. Исходными данными для определения зарядов по рассмотренным моделям являлись концентрации электронов в продуктах сгорания модельного ЖРД [4], полученные в результате выполнения термодинамический расчет состава продуктов сгорания этилового спирта и кислорода при различных соотношениях компонентов и значениях давления в камере сгорания.
В результате расчетов по каждой из трех моделей получены значения электрических зарядов для диапазона диаметров частиц конденсированной фазы 10…200 мкм. Оценена область применения рассматриваемых моделей при вариации граничных условий применительно к режимам работы модельного ЖРД. Полученные результаты могут быть использованы при параметрической диагностике технического состояния ракетного двигателя.
