___lin___ (___lin___) wrote,
___lin___
___lin___

И всё-таки свой стенд!



Мы продолжаем подготовку к испытаниям нашего первого экспериментального жидкостного ракетного двигателя (ЖРД). Первоначально мы планировали провести огневые испытания на стенде кафедры 202 в Московском авиационном институте, однако это требует различных согласований, которые могут затянуться на несколько месяце. К сожалению, позиция «стенд стоит слишком дорого, чтобы на нём испытывать двигатели» пока побеждает. Поэтому мы обратились к другой организации космической отрасли, которая довольно оперативно провела гидравлические испытания (проливки) форсуночной головки ЖРД. Затем предприятие прекратило с нами сотрудничество из-за организационно-финансовых проблем.

В результате мы решили собрать собственный испытательный стенд без привлечения господрядчиков. Поясню - с самого начала нашей работы мы не собирались делать стенд на 100 кг и пришли в МАИ именно потому, что стенд у них есть! Мы планировали изготовить стенд для испытаний ЖРД с тягой до 1 тонны - но на следующем этапе нашей работы. В грантовые документы мы заложили лишь подготовительные работы по «прототипу стенда». А теперь приходится на ходу всё менять - и как можно быстрее делать минимальный стенд для огневых испытаний. Ничего - сделаем. Тем более, нашли очень хороших партнеров по металлообработке, слесарным работам различным. Их бы нам год назад!

Тем не менее, на предприятии отрасли нам удалось провести важный этап испытаний ЖРД — проливки собранной форсуночной головки ЖРД. Гидравлические испытания нужны для того, чтобы проверить как горючие и окислитель будут распыляться и смешиваться в камере двигателя, а также удостовериться в том, что собранная форсуночная головка герметична. Кроме того, важно понять, насколько отличается падение давления от расчетного и на соответствующую величину изменить давление подачи, чтобы сохранить на расчетном уровне расход компонентов топлива и давление в камере сгорания.

Была «пролита» верхняя часть ЖРД, т.н. форсуночная головка, которая представляет собой газификатор окислителя (без засыпанного в него катализатора) с проходящими через него форсунками горючего. После примерки двигателя к стенду было решено изготовить новую раму специально для крепления нашего двигателя.


Примерка перед установкой двигателя на стенд — виден газификатор, подсоединенный к магистралям горючего и окислителя



Новая рама для крепления ЖРД к стенду

После изготовления рамы начались проливки водой. Сначала проливались водой отдельно магистрали горючего и отдельно окислителя при давлении 5 атм, затем то же самое делалось при 10 атм, а потом — 15 атм. Последний тест — проливка водой одновременно и магистралей горючего, и окислителя при давлении 15 атм.

Продолжаем отработку прототипа системы управления на дозвуковых летающих стендах - выполнили три полета (видео пока монтируем - скоро будет). Один с системой, заказанной у стороннего разработчика (на Arduino), два - с электроникой Андрея suvorow_


Полет ракеты с Arduino

В первом полете два твердотопливных двигателя РД1-300М запустились одновременно (не зря модифицировали!), визуально не заметна дельта между выходом на режим. Ракета поднималась устойчиво. На ~ 2 секунде взорвался один из двигателей – не прогорел, а именно взорвался – с разрушением хвостового отсека (его разорвало на несколько частей). Система управления перед отключением питания успела выдать команду на запуск второй пары двигателей (флагом было падение тяги, которое и произошло после взрыва одного мотора) – в результате два двигателя второй ступени в лучших традициях ракетной кинохроники разлетелись по небу, оставляя белые следы. Мы нашли все обломки, в том числе и части бракованного двигателя, хорошо заметно, что это не локальный прогар, а разрыв корпуса.

Предварительный анализ данных (их удалось извлечь – флешка не пострадала) - система пыталась рулить, однако - слишком маленький набегающий поток (или слишком маленькие углы отклонения рулей) чтобы справиться с возмущениями по тангажу (качание ракеты) и рысканью (качание в другой плоскости). По крену виден процесс, похожий на управление - однако идет раскачка, а не уменьшение амплитуды колебаний. Собственно - понятно - по крену достаточно небольших воздействий чтобы управлять ракетой, а по тангажу и рысканью нужны моменты побольше. На основе этой информации будут внесены изменения в систему управления на Arduino + получены дополнительные данные для Андрея.


Две ракеты с системой управления Андрея suvorow_



Крупным планом - видны четыре двигателя

В ходе испытаний удалось получить новую информацию - впервые достоверно обнаружен эффект - ускорение по Z влияет на датчик температуры в MEMS`е. Оценочно - 1,5 LSB/g, поэтому на столе его заметить практически невозможно. К сожалению, кроме получения новых данных, было выявлены чисто алгоритмические ошибки.

Например – перед полетом рули автоматически выставляются в ноль. Если они были повернуты в процессе перевозки очень сильно – невозможно понять – где верх и где низ (не были отмечены - ошибка) – в итоге, рули были выставлены ровно, но не в 0, а на 180 градусов. Ракета в начале полета стала выставлять их в ноль и повернула рули – что привело к закрутке, большой перегрузке и разрушении ракеты на ~третьей секунде. Ошибку можно исправить двумя способами – пометить верх и них рулей или выставлять их в ноль не после начала подъема – а до – сразу после калибровки гироскопа. Данные со второй ракеты обрабатываем – визуально были заметны странные маневры по тангажу и рысканью. Вероятно, ракета попыталась парировать ветер. К сожалению - вместо нормальной записи данных - каша из цифр. Очевидно, система управления была повреждена.

На основе трех пусков можно сделать вывод, что вначале мы оценивали время доводки системы управления излишне оптимистично – нужно выполнить ещё 20-30 полетов, чтобы получить работающий прототип.


Видно, как ракета на лету пытается выставить рули в ноль

Продолжается подготовка сверхзвукового летающего стенда - проведены очередные прожиги мощного твердотопливного двигателя, а также испытания разделения ступеней (на сверхзвуковой ракете разгонная ступень - для выхода на сверхзвук и маршевая - для поддержания полета со сверхзвуковой скоростью). Планируем в конце мая - начале июня провести испытания сверхзвукового летающего стенда (пока без системы управления - она ещё слишком сырая, чтобы ставить на сверхзвук).

Кроме того, в конце мая мы обязаны сдать все документы по гранту Сколково («закрыть грант»)  - поэтому добавилось ещё множество работ с бумагами.

P.S. Не про все наши работы я рассказал. Их, пожалуй, даже слишком много - хотелось охватить побольше направлений. Нужно сокращать сущности.
Tags: Лин Индастриал
  • Post a new comment

    Error

    Anonymous comments are disabled in this journal

    default userpic

    Your reply will be screened

    Your IP address will be recorded 

  • 44 comments