Математична модель системи наддування паливних баків з урахуванням теплообміну - Віталій Алєксєєнко; Валерій Бучарський (Challenges and Issues of Modern Science)
Система наддуву паливних баків ракети-носія призначена для підтримки надлишкового тиску в газовій подушці баків згідно з розрахунковою залежністю, визначеною вимогами до подачі компонентів палива і конструкцією бака. Для досягнення цього необхідно узгодити роботу всіх елементів системи наддуву. У цьому дослідженні розглядається система, що складається з одного високотискового судини, газового редуктора, паливного бака і з’єднувальної лінії. Для підтримки надлишкового тиску в газовій подушці бака подається наддувний газ, витрата якого залежить від параметрів у високотисковому судині. Надлишковий тиск у газовій подушці забезпечує рівномірний потік компонента до насосів або камери згоряння. Такі елементи, як газовий редуктор і газова магістраль, розглядаються як єдиний канал з еквівалентною витратою. На основі цієї системи сформульовано завдання, де елементи знаходяться в різних умовах. Проблема вимагає визначення зміни витрати компонента на виході з системи. Метою дослідження було розробити математичну модель такої системи. Запропонована математична модель включає систему звичайних диференціальних рівнянь для високотискового судини та паливного бака, отриманих із законів збереження маси, енергії та рівняння стану для наддувного газу. Робота газового редуктора розглядалася з можливістю зміни площі перетину отвору для витікання газу з часом. Проведено моделювання роботи модельної системи наддуву. Було встановлено, що при постійній площі перетину газової лінії відхилення масової витрати паливного компонента під час спорожнення бака становило 4% від номінального значення. Використання лінійного закону зміни площі зменшило це відхилення до 1%. Загалом результати вказують на те, що запропонований метод розрахунку параметрів у баку є точним і може бути використаний у подальшому проектуванні ракет.