Трудности заправки топливного бака РН на испытательных стендах

Отработка любого сложного технического объекта - один из важнейших компонентов обеспечения и контроля заданных уровней его качества.

На этой стадии создания техники возможно получить экспериментальные показатели, определяющие действительный технический уровень объекта.

Достижение высоких показателей качества возможно, если организационно-методические принципы отработки сформулированы на начальной стадии создания изделия и последовательно реализуются на всех его стадиях.

Стендовые испытания имеют своей целью определение показателей качества опытных образцов и технической документации, а также доведение их до соответствия предъявляемым требованиям.

На основании результатов стендовых испытаний дается заключение о возможности использования технической документации для изготовления опытных образцов агрегатов и систем штатного изделия и допуска их к натурным испытаниям в составе изделия.

Криогенная система заправки топливного бака испытательного стенда предназначена для получения требуемой массы криогенного топлива.

Сама заправка представляет сложное явление, состоящее из чередующихся нестационарных тепло- и массообменных процессов в жидкой и газовой фазах, которые не имеют точных решений.

При заправке в баке происходит:

- теплообмен жидкости со стенкой;

- массообмен между жидкостью и газом через поверхность раздела фаз;

- теплообмен жидкости с газом и газа со стенкой бака.

На практике получение требуемой массы топлива в баке подтверждаются результатами отработок режимов заправки, содержащих:

- захолаживание конструкции бака;

- наполнение бака топливом;

- термостатирование топлива в баке.

При проведении испытаний могут обнаружиться следующие замечания:

- в результате контроля состояния теплоизоляции баков визуальными и неразрушающими методами возможны отдельные трещины и отслоения тепловой изоляции. При этом теплоизоляционные характеристики тепловой изоляции могут не выходить за пределы, допускаемые проектом ракеты. Однако при воздействии полетных факторов нагружения разрушение при отслоении тепловой защиты может привести к серьезному изменению режима работы баковых систем;

- завышенное время наддува бака и нерасчетный характер роста давления. Возможно, что автоматический регулятор давления наддува из-за попадания влаги и ее подмерзания не позволял реагировать немедленно на момент повышения давления в баке [1];

По результатам отработки режимов заправки на испытательном стенде для натурной системы заправки устанавливают следующие параметры:

- расход и температура топлива, подаваемого на борт изделия;

- продолжительность операций захолаживания, наполнения бака и термостатирования топлива в баке;

- ресурс работы агрегатов пневмоавтоматики;

- погрешность получения массы топлива в баке;

Кроме того, решаются задачи:

- определяется чистота компонентов топлива, заправляемых в бак, при принятой технологии очистки баков и криогенной жидкости;

- выбираются средства измерений для точного определения предстартовой массы топлива;

- выбираются способы эффективного термостатирования топлива;

- оценивается влияние конструктивного исполнения внутрибаковых устройств на эффективность операций по заправке бака [2].

Таким образом трудность получения заданной дозы топлива связана с одной стороны с тем, что она складывается из многих составляющих, на которые влияют различные режимные и конструктивные факторы и учесть расчетным путем не удается.