Numerical modeling of the thermal state of the SRM shell under passive flight phase

Mormul R.V., Merzlyakov S.N., Egorov M.Y., Porubov A.V.

Abstract


The paper presents a mathematical model of the conjugate problem on distribution of parameters of the thermal state of the solid fuel rocket motor (SRM) shell in the "passenger" mode. The model simultaneously takes into account the convective and radiative heat transfer, thermal conductivity and heat transfer due to the interaction of particles of condensed phase with materials of heat protection, nonlinear thermal physical characteristics (TPC), and materials of the construction. For different flight trajectories, that is, lines of movement (LM) of the power plant (PP) the temperature state is calculated for the shell cylindrical part at the section along the rear equator in the zone of minimum thickness of the thermal barrier coating (TBC). The calculations took into account the shell heating from inside as the result of redistribution of heat radiation in the process of TBC coke layers cooling. According to the calculation results, it was found out that the nominal mass of the entrained shell material (because of domestic TBC coking and cuff burnout) is 12 kg by the end of the motor operation.

Keywords


solid fuel rocket motor, thermal barrier coating, radiation, aerodynamic heating, thermal degradation, degree of blackness, combustion products, finite element method, mass loss

References References

Губертов А. М., Миронов В. В., Борисов Д. М., Баскаков В. Н. Газодинамические и теплофизические процессы в ракетных двигателях твердого топлива под редакцией академика А. С. Коротаева. - М. : Машиностроение, 2004.

Штехер М. С. Топлива и рабочие тела ракетных двигателей. - М. : Машиностроение, 1976. - 304 с.

Алемасов В.Е., Дрегалин А.Ф., Тишин А.П. Теория ракетных двигателей под ред. В. П. Глушко. - М. : Машиностроение, 1980. - 533 c.

Интегральные прямоточные воздушно-реактивные двигатели на твердых топливах / В. Н. Александров, В. М. Быцкевич, В. К. Верхоломов и др. ; под ред. д-ра техн. наук Л. С. Яновского. - М. : ИКЦ «Академкнига», 2006. - 343 с. : ил.

Дорофеев А. А. Основы теории тепловых ракетных двигателей. Теория, расчёт и проектирование. - М. : МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2010. - 463 с. - ISBN 978-5-7038-3247-9.

Абугов Д. И., Бобылев В. М. Теория и расчет ракетных двигателей твёрдого топлива : учебник для машиностроительных вузов. - М. : Машиностроение, 1987. - 272 с. : ил.

Гладков И. М. Двигатели специального назначения импульсного типа на твёрдом топливе. - М. : Воениздат, 1990. - 202 с.

Губертов А. М., Миронов В. В., Борисов Д. М., Баскаков В. Н. Газодинамические и теплофизические процессы в ракетных двигателях твердого топлива под редакцией академика А. С. Коротаева. - М. : Машиностроение, 2004.

Алиев А. В., Мищенкова О. В. Математическое моделирование в науке и технике. - М. - Ижевск : Институт компьютерных исследований, 2012. - 476 с.

Сегерлинд Л. Применение метода конечных элементов. - М. : Мир, 1979.

Гинзбург И. П. Аэрогазодинамика. Краткий курс. - М. : Высш. шк., 1966. - 404 с.


Article Metrics

Metrics Loading ...

Metrics powered by PLOS ALM

Refbacks

  • There are currently no refbacks.


Copyright (c) 2016 Mormul R.V., Merzlyakov S.N., Egorov M.Yu., Porubov A.V.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

ISSN 1813-7911