Способ определения основных параметров ракетных двигателей малой тяги и устройство для его осуществления

Способ определения основных параметров ракетных двигателей малой тяги и устройство для его осуществления

Реферат

 

Изобретение касается измерений основных параметров, характеризующих работу ракетного двигателя малой тяги. Целью изобретения является повышение точности измерения разности потенциалов между камерой сгорания и продуктами сгорания путем уменьшения зависимости измеряемой разности потенциалов от электрического потенциала космического летательного аппарата или испытательного стенда. Истекающие из сопла 9 продукты сгорания 10 на выходе из сопла расширяются в вакууме, вследствие чего приобретают радиальную составляющую скорости и пронизывают сетчатые электроды 1 - 4. В продуктах сгорания за счет химической ионизации имеются отрицательно и положительно заряженные ионы. Так как внутренние электроды 1 и 3 соединены с источником постоянного тока, то между ними существует электрическое поле, благодаря которому отрицательно заряженные ионы, контактирующие с электродом 3, отдают ему свой отрицательный заряд. После электрода 3 в продуктах наблюдается избыток положительных зарядов. Аналогичный процесс наблюдается и на электроде 1, после которого в продуктах сгорания создается избыток отрицательных зарядов. Вследствие описанного выше разделения электрических зарядов к электродам 2 и 4 подходят по-разному заряженные части продуктов сгорания, между которыми таким образом создается разность потенциалов. Эта разность потенциалов регистрируется с помощью измерительной цепи 6, 7, 8. 2 с. п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение касается измерений основных параметров, характеризующих работу ракетного двигателя малой тяги. Преимущественная область использования техническая диагностика (определение основных параметров) ракетных двигателей малой тяги и экспериментальное исследование их внутрикамерных рабочих процессов. Целью изобретения является повышение точности измерения разности потенциалов между камерой сгорания и продуктами сгорания путем уменьшения зависимости измеряемой разности потенциалов от электрического потенциала космического летательного аппарата или испытательного стенда. Предлагаемый способ и устройство для определения основных параметров ракетных двигателей малой тяги базируются на физических свойствах продуктов сгорания, характере взаимодействия продуктов сгорания с конструкцией двигателя и на особенностях измерения разности потенциалов между заряженными телами. Продукты сгорания такого ракетного топлива как несимметричный диметилгидразин [HДМГ, (СН₃)₂N₂H₂] и азотный тетраксид (N₂O₄) содержат электрические заряды положительные и отрицательные ионы, которые образуются в результате химического взаимодействия горючего и окислителя. Концентрация электрических зарядов в продуктах сгорания определяется величиной расхода топлива, соотношением масс горючего и окислителя, режимом работы двигателя, особенностями смешения горючего и окислителя в камере сгорания конкретного двигателя. Особенностью взаимодействия продуктов сгорания со стенкой камеры сгорания является то, что положительно заряженные ионы, находящиеся вблизи стенки камеры сгорания, отдают свой заряд стенке, электрически соединенной с землей, которая имеет избыточный отрицательный заряд. В результате такого взаимодействия в пристеночном слое продуктов сгорания появляются избыточные отрицательные заряды. И, если теперь в пристенную область продуктов сгорания поместить специальные электроды, электрически изолированные от стенки камеры сгорания, и измерить разность потенциалов между этими электродами и стенкой камеры сгорания, то по величине можно судить об основных параметрах ракетного двигателя. Серьезным недостатком такого способа определения разности потенциалов является то, что при измерениях необходимо очень качественное заземление стенда, а при измерениях в условиях космического летательного аппарата его электрический потенциал вообще не является постоянной величиной, учитывать же изменение электрического потенциалоа космического летательного аппарата достаточно сложно. На фиг.1 изображен вид спереди на устройство, с помощью которого реализуется предлагаемый способ; на фиг.2 то же, вид сверху. Предлагаемое устройство состоит из четырех электродов 1-4, представляющих собой части полого цилиндра из сетки, выполненной из стали Х18Н10Т. При этом пара внутренних электродов 1 и 3 соединена с источником постоянного тока 5, а пара внешних электродов 2 и 4 электрически соединена с измерительной цепью, включающей в себя усилитель электрического сигнала 6, выпрямитель 7 и регистрирующий прибор 8. На фиг.1 в нижней части приведен вид сопла и электродов снизу. Внутренние электроды 1 и 3 расположены на расстоянии 2-3 мм от нижней кромки среза сопла. Зазор между электродами 1 и 2, а также между 3 и 4 составлял 2,5-3,0 мм. В процессе работы ракетного двигателя предлагаемый способ на описанном выше устройстве реализуется следующим образом. Истекающие из сопла 9 продукты сгорания 10 на выходе из сопла расширяются в вакууме, вследствие чего приобретают радиальную составляющую скорости и пронизывают сетчатые электроды 1-4. В продуктах сгорания за счет химической ионизации имеются отрицательно и положительно заряженные ионы. Так как внутренние электроды 1 и 3 соединены с источником постоянного тока, то между ними существует электрическое поле, благодаря которому отрицательно заряженные ионы, контактирующие с электродом 3, отдают ему свой отрицательный заряд. Таким образом, после электрода 3 в продуктах сгорания наблюдается избыток положительных зарядов. Аналогичный процесс наблюдается и на электроде 1, после которого в продуктах сгорания создается избыток отрицательных зарядов. Вследствие описанного выше разделения электрических зарядов к электродам 2 и 4 подходят по-разному заряженные части продуктов сгорания, между которыми таким образом создается разность потенциалов . Эта разность потенциалов регистрируется с помощью измерительной цепи 6, 7, 8.

Формула изобретения

1. Способ определения основных параметров ракетных двигателей малой тяги, основанный на электрических свойствах продуктов сгорания и заключающийся в том, что измеряют разность потенциалов между камерой сгорания и продуктами сгорания, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения разности потенциалов между камерой сгорания точности измерения разности потенциалов между камерой сгорания и продуктами сгорания путем уменьшения зависимости измеряемой разности потенциалов от электрического потенциала космического летательного аппарата или испытательного стенда, из одной части продуктов сгорания удаляют положительные заряды, а из другой части продуктов сгорания удаляют отрицательные заряды и измеряют разность потенциалов между этими двумя по-разному заряженными частями продуктов сгорания. 2. Устройство для определения основных параметров ракетных двигателей малой тяги, содержащее последовательно соединенные усилитель, выпрямитель электрического сигнала и регистрирующий прибор, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения разности потенциалов между камерой сгорания и продуктами сгорания путем уменьшения зависимости измеряемой разности потенциалов от электрического потенциала космического летательного аппарата или испытательного стенда, электроды выполнены в виде двух пар параллельно друг другу и оси двигателя частей полого цилиндра из сетки, при этом два внутренних электрода соединены с источником постоянного тока, а два внешних электрода соединены с входами усилителя.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2