Видавничий дім «Академперіодика»

Національна академія наук України

Книги Наукові монографії

Надзвукові круглі укорочені сопла

Автори:

Стрельников Геннадій Опанасович,  провідний науковий співробітник Інституту технічної механіки НАН України і ДКА України, доктор технічних наук, професор
ORCID ID: https://orcid.org/0000-0001-9810-1966
SCOPUS AUTHOR ID: https://www.scopus.com/authid/detail.uri?authorId=55846404000
https://scholar.google.com/citations?user=uo6f2mEAAAAJ&hl=ru&oi=sra

ПРЯДКО Наталія Сергіївна, завідувач відділу термогазодинаміки літальних апаратів Інституту технічної механіки НАН України і ДКА України, доктор технічних наук, професор
ORCID ID: https://orcid.org/0000-0003-1656-1681
SCOPUS AUTHOR ID: https://www.scopus.com/authid/detail.uri?authorId=57192887460
https://scholar.google.com/citations?hl=uk&authuser=3&user=xPbv8i8AAAAJ

ТЕРНОВА Катерина Віталіївна, старший науковий співробітник Інституту технічної механіки НАН України і ДКА України, кандидат технічних наук, старший дослідник
ORCID ID: https://orcid.org/0000-0001-9560-5827
SCOPUS AUTHOR ID: https://www.scopus.com/authid/detail.uri?authorId=57209985186
https://scholar.google.com/citations?user=LWkz5SAAAAAJ&hl=uk&authuser=4

Рецензенти:
А.П. АЛПАТОВ, член-кореспондент НАН України, д-р техн. наук, проф., завідувач відділу системного аналізу і проблем керування Інституту технічної механіки НАН України і Державного космічного агентства України, Дніпро
Ю.О. КВАША, д-р техн. наук, старш. наук. співроб., завідувач відділу динаміки гідромеханічних і віброзахисних систем Інституту технічної механіки НАН України і Державного космічного агентства України, Дніпро
М.М. ДРОНЬ, д-р техн. наук, проф., професор кафедри ракетно-космічних інноваційних технологій Дніпровського національного
університету ім. Олеся Гончара, Дніпро

Рік видання: 2025
Сторінки: 233
ISBN: 978-966-360-569-2
Мова: Українська
Видавець: ВД “Академперіодика”
Місце: Київ

При розробці ракети з щільною компоновкою для верхніх ступенів твердопаливної ракети може бути енергетично виправданий варіант стиснення не всього профілю сопла, а тільки його неутопленої частини. При цьому стиск може враховувати енергомасові характеристики сопла в сукупності з хвостовим відсіком, тип і місце розташування органів керування вектором тяги. І якщо пряме порівняння імпульсних характеристик звичайних профілів з укороченими, як правило, на користь перших, то при оцінці їх у складі нових ракет з жорсткими габаритними обмеженнями з урахуванням застосування нових компонувальних рішень, матеріалів та ін. ситуація змінюється. Таким чином, дослідження характеристик укорочених сопел диктується новими завданнями під час створення нового покоління літальних апаратів із малими габаритами.

В монографії розглянуті особливості надзвукового потоку у круглому соплі, характеристики укорочених сопел з насадками різних форм. Показані можливі методи рішення задач для ламінарних та турбулентних потоків в соплах. Особливу увагу приділено соплам з дзвіноподібними насадками, що використовують в ракетних двигунах щільної компоновки

Література:

  1. Коваленко Н.Д., Стрельников Г.А., Гора Ю.В., Гребенюк Л.З. Газодинамика сверхзвуковых укороченных сопел. Киев: Наук. думка, 1993. 223 с.
  2. Добровольский М.В. Жидкостные ракетные двигатели. Основы проектирования. Москва: Машиностроение, 1968. 396 с.
  3. Кацкова О.Н., Шмыглевский Ю.Д. Осесимметричное сверхзвуковое течение свободно расширяющегося газа с плоской переходной поверхностью (таблицы). Рукопись ВЦ АН СССР, 1955. 232 с.
  4. НИОКР США по интегрированной ступени ISC. ЭИ «Ракетная и космическая техника»: ГОНТИ-1, ЦНТИ «Поиск», экз. № 002139. № 19—20 (1436-1437). 1987.
  5. Ракетные двигатели твердого топлива в конце 1990-х годов. Москва: Высш. школа, 1987. 134 с.
  6. Волков Е.Б., Дворкин В.З., Прокудин А.И., Шишкин Ю.Н. Технические основы эффективности ракетных систем. Москва: Машиностроение, 1989. 256 с.
  7. Сергиенко А.А. Экстремальные свойства контуров сверхзвуковых реактивных сопел и общие условия трансверсальности. Отчет НИИ-1. 1961.
  8. Коваленко Н.Д. Ракетный двигатель как исполнительный орган системы управления полетом ракет; термогазодинамическое регулирование вектора тяги. Днепропетровск: Изд. ИТМ НАНУ и ГКАУ, 2004. 412 с. https://doi.org/10.1007/s00234-004-1223-1
  1. Пирумов У.Г., Росляков Г.С. Газовая динамика сопел. Москва: Наука, 1990. 368 с.
  2. Васильев А.П., Кудрявцев В.М., Кузнецов В.А. и др. Основы теории и расчета жидкостных ракетных двигателей. Москва: Высш. школа, 1975. 656 с.
  3. Баррер М., Жомотт А., Вебек Б.Ф., Ванденкеркхове Ж. Ракетные двигатели. Москва: Оборонгиз, 1962. 799 с.
  4. Rao G.V.R. Exhaust Nozzle Contour for Optimum Flight. J. of Jet Propulsion. 1958. 28, № 6. P. 377—382. https://doi.org/10.2514/8.7324
  5. Coles Donald. Measurement of turbulent friction on a smooth flat plate in supersonic flow. J. of the Aeronautical Sciences. 1954. 21, № 7. P. 433—448. https://doi.org/10.2514/8.3083
  1. Шлихтинг Г. Теория пограничного слоя. Москва: Наука, 1974. 712 с.
  2. Стрельников Г.А. Регулируемые сверхзвуковые сопла малой длины. Днепропетровск: Изд-во ДГУ, 1993. 191 с.
  3. Франкль Ф.И., Ильина А.А., Чернова В.А. Построение нового типа сопел Лаваля для аэродинамических труб круглого сечения. Рукопись Артиллерийской академии им. Ф.Э. Дзержинского, 1949. 242 с.
  4. Гудерлей Г., Хантш Е. Наилучшие формы сверхзвуковых осесимметричных реактивных сопел. Сб. механика. 1956. № 4 (38). С. 53—69.
  5. Barrere M., Jaumotte A., Fraeijs De Veubeke B., Vandenkerckhove J. Rocket propulsion. Amsterdam; London; New York; Princeton: Elsevier Publishing Company, 1960. 799 p.
  1. Стернин Л.Е. О границе области существования безударных оптимальных сопел. ДАН СССР. 1961. Т. 139, № 2. С. 335 — 336.
  2. Шмыглевский Ю.Д. Некоторые вариационные задачи газовой динамики осесимметричных сверхзвуковых течений. ПММ. 1957. Т. 21, вып. 2. С. 195—206.
  3. Шмыглевский Ю.Д. Вариационные задачи для сверхзвуковых тел вращения и сопел. Отчет ВЦ АН СССР. 1961.
  4. Авдуевский В.С., Данилов Ю.П., Кошкин В.К. и др. Основы теплопередачи в авиационной и ракетной технике. Москва: Оборонгиз, 1960. 390 с.
  5. Сергиенко А.А., Грецов В.К., Зюзин В.И. Исследования влияния дозвуковой части на потери в соплах реактивных двигателей. Труды НИИ-1. 1957. № 280.
  6. Авдуевский В.С. Методика расчета теплообмена и трения при ламинарном и турбулентном режимах течения при произвольном распределении давления и переменной температуре стенки. Труды НИИ-1. 1960. № 6.
  1. Бирюк В.В., Благин Е.В., Угланов Д.А., Цыбизов Ю.И. Течение сжимаемых сред: учеб. пособие. Самара: Изд-во Самар. ун-та, 2018. 212 с.
  1. Guderley K.G., Ahmitage John V. A general method for the determination of rest supersonic rocket nozzles. Aeronautical Research Laboratories, US Air Force, Dayton, Ohio. Washington, December 1962.
  1. Ракетные двигатели твердого топлива в конце 1990-х годов. Москва: Высш. школа, 1987. 134 с.
  2. Baker W.H. A practical guide to extendible exit cone selection and design. AIAA Pap. 1980. № 1298. 18 р. https://doi.org/10.2514/6.1980-1298
  3. Иров Ю.Д., Кейль Е.В., Маслов Б.Н. и др. Газодинамические функции. Москва: Машиностроение, 1965. 297 с.
  1. Гогиш Л.В., Степанов Г.Ю. Турбулентные отрывные течения. Москва: Наука, 1978. 368 с.
  2. Пирумов У.Г. К теории возмущенных пространственных течений в соплах. Изв. АН СССР. Механика жидкости и газа. 1977. № 1. C. 146—154.
  3. Козлова Е.Б., Ленда А.А. Метод расчета боковых сил и моментов в слабонеосесимметричных сверхзвуковых соплах. Сб. Моделирование в механике. Новосибирск, 1988. Т. 2, вып. 16. С. 49—54.
  1. Белоцерковский О.Н., Северинов Л.И. Консервативный метод «потоков» и расчет отекания тела конечных размеров вязким теплопроводным газом. Журн.вычисл. математики и мат. физики. 1973. 13, № 2. C. 385—397.
  2. Северинов Л. И. Способ решения нелинейных разностных краевых задач механики сплошной среды. Журн. вычисл. математики и мат. физики. 1978. 18, № 4. C. 972—986.
  3. Васенин И.М., Архипов ВА., Бутов В.Г. и др. Газовая динамика двухфазных течений в соплах / Под ред. В.Н. Вилюнова. Томск: Изд-во Том. ун-та, 1986. 264 с.
  4. Виленский Ф.А., Волконская Т.Г., Грязнов В.П., Пирумов У.Г. Исследование нерасчетных режимов осесимметричного кольцевого сопла с центральным телом. Изв. АН СССР. Механика жидкости и газа. 1972. № 4. C. 94—101
  5. Гора Ю.В., Коваленко Н.Д., Прядко Н.С. Численный расчет смешанных течений в тарельчатых соплах. Косм. исслед. на Украине. 1982. Вып. 16. С. 20—24.
  6. Численное решение многомерных задач газовой динамики / Под ред. С.К. Годунова. Москва: Наука, 1976. 400 с.
  7. Пирумов У.Г., Росляков Г.С. Течения газа в соплах. Москва: Изд-во Моск. ун-та, 1978. 352 с.
  8. Рахматулин Х.А. Основы газодинамики взаимопроникающих движений сжимаемых сред. Прикл. математика и механика. 1956. Вып. 20, № 2. С. 184—195.
  9. Рычков А.Д. Математическое моделирование газодинамических процессов в каналах и соплах. Новосибирск: Наука, 1988. 223 с.
  10. Рычков А.Д. Об одной разностной схеме, используемой при расчетах неравновесных и двухфазных течений. Газовая динамика. Томск: Изд-во Том. ун-та, 1979. С. 27—31.
  11. Хендерсон Дж. Коэффициенты сопротивления сферы в течениях разреженного газа и сплошной среды. Paкeт. техника и кocмoнaвтикa. 1976. № 6. C. 5—7.
  12. Стернин Л.Е. Основы газодинамики двухфазных течений в соплах. Москва: Машиностроение, 1974. 212 с.
  13. Фукс Н.А. Механика аэрозолей. Москва: Изд-во АН СССР, 1955. 352 c.
  14. Дубинская Н.В., Иванов М.Я., Курочкина Н.Д. Расчет криволинейных двумерных сверхзвуковых течений идеального газа. Числ. методы механики сплош.среды. 1978. 9, № 2. С. 34—48.
  15. Мельников Д.А., Пирумов У.Г., Сергиенко А.А. Сопла реактивных двигателей. Аэромеханика и газовая динамика. Москва: Наука, 1976. C. 57—76.
  1. Мигдал Д. Сверхзвуковые кольцевые сопла. Вопр. ракет, техники. 1972. № 8. C. 35-42.
  2. Минятов А.В. Расчет донного давления в сверхзвуковом потоке, обтекающем тело вращения. Изв. АН СССР. Механика и машиностроение. 1961. № 3. С. 33—39.
  3. Овсянников А.М. Одномерный расчет параметров течения газа в соплах и криволинейных каналах. Изв. АН СССР. Механика жидкости и газа. 1978. № 6. С. 194—196.
  1. Осипов А.А. Решение вариационной задачи о построении контура двух режимного сопла. Изв. АН СССР. Механика жидкости и газа. 1973. № 4. С. 96—106.
  2. Пирумов У.Г. Исследование течения в до- и трансзвуковой областях сопла Лаваля жидкости и газа. Изв. АН СССР. Механика жидкости и газа. 1970. № 1. С. 53-63.
  3. Пирумов У.Г., Рубцов В.А. Расчет осесимметричных сверхзвуковых кольцевых сопел. Изв. АН СССР. Механика и машиностроение. 1961. № 6. C. 15—25.
  4. Краснов Н.Ф. Аэрогазодинамика. Ч. 1. Методы аэродинамического расчета. Москва: Высш. школа, 1976. С. 356.
  5. Гогиш Л.В., Степанов Г.Ю. Классификация и приближенный метод профилирования кольцевых сопел. Изв. АН СССР. Механика жидкости и газа. 1966. № 4. С. 166-171.
  6. Ефремов Н.Л., Тагиров Р.К. Расчет донного давления в эжекторных соплах различной длины при нулевом коэффициенте эжекции. Изв. АН СССР. Механика жидкости и газа. 1976. № 6. С. 164—166.
  7. Сизов А.М. Газодинамика и теплообмен газовых струй в металлургических процессах. Москва: Металлургия, 1987. 256 с.
  8. Хосак Г.А., Стромста Р.Р. Характеристики сопла с выдвижным насадком. Вопр.ракет. техники. 1969. № 10. С. 30—46.
  9. Лаврухин Г.Н., Шалаев В.Н. Определение характеристик эжекторных сопел при небольших расходах воздуха во вторичном контуре. Ученые зап. ЦАГИ. 1975. 6, № 3. С. 66-71.
  10. Швец А.И., Швец И.Т. Газодинамика ближнего следа. Киев: Наук. думка, 1976. 383 c.
  11. Hunter C.A. Experimental, theoretical and computational investigation of separated nozzle flows. Proc. 34th AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conf. and Exhibition (Cleveland, 2004). Paper № 1998-3107. Р. 1—10.
  1. Шумилин А.А. Авиационно-космические системы США. История, современность, перспективы. Москва: Вече, 2005. 528 с.
  2. Шустов И.Г. Двигатели 1944—2000: Авиационные, ракетные, морские, промышленные: иллюстр. справочник. Серия: Отечественная авиационная и ракетно-космическая техника. Москва: АКС-Конверсалт: Центр истории авиационных двигателей, 2000. 394 с.
  3. Варгаменко Я.А., Пучкова А.Ф. К определению донного давления при течении осесимметричной сверхзвуковой струи в канале. Изв. АН СССР. Механика жидкости и газа. 1973. № 6. С. 125—129.
  1. Глотов Г.Ф., Мороз Э.К. Исследование течения газа в цилиндрическом канале при внезапном расширении звукового потока. Ученые зап. ЦАГИ. 1970. 1, № 2. С. 53—59.
  1. Корст Г. Теория определения донного давления в околозвуковом и сверхзвуковом потоке. Механика: Сб. пер. 1957. № 5. С. 49 — 53.
  2. Мюллер Т. Определение турбулентного донного давления в сверхзвуковом осесимметричном потоке. Вопр. ракет. техники. 1969. С. 35—49.
  1. Минятов А.В. Расчет донного давления в сверхзвуковом потоке, обтекающем тело вращения. Изв. АН СССР. Механика и машиностроение. 1961. № 3. С. 33—39.
  2. Гора Ю.В., Гребенюк Л.З. Приближенный расчет коэффициента расхода регулируемого тарельчатого сопла. Гидрогазодинамика технических систем. Киев: Наук. думка, 1985. С. 138—143. https://doi.org/10.5694/j.1326-5377.1985.tb122868.x
  1. Вагнер Б., Уайт Р. Сверхзвуковое обтекание донного уступа при наличии истекающей струи. Ракет. техника и космонавтика. 1980. № 8. С. 18—27.
  2. Гора Ю.В., Гребенюк Л.З., Коваленко Н.Д. Исследование нерасчетных режимов регулируемого тарельчатого сопла. Динамика насосных систем. Киев: Наук. думка, 1989. С. 137—144.
  1. Животов А.И., Коваленко Н.Д., Стрельников Г.А. Исследование распределения возмущенного давления на стенке сопла Лаваля при несимметричном вдуве газа в сверхзвуковой поток в целях регулирования вектора тяги. Косм. исслед. в Украине. 1975. Вып. 7. С. 18—22.
  1. Войтенко Д.М., Зубков А.И., Панов Ю.А. Приближенный метод расчета аэродинамических коэффициентов тел с трехмерным выступом. Труды НИИ механики МГУ. 1976. № 44. С. 71—81.
  2. США, НИР по интегрированной ступени ракеты ISC / Ракетная техника и космонавтика: Экспресс-информация. Сер. 1. 1987. № 19/20. С. 2—10.
  3. Kumar A., Ogalapur S.G. Design of Minimum length nozzle by Method of Characteristics,
  4. 8:6. ISSN (Online): 2348-4098. ISSN (Print): 2395-4752. Int. J. of Science, Engineering and Technology. 2020, 8:6. URL: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0
  1. Ozkan Y.E. Design of a supersonic nozzle using method of chacteristics. Graduation project. Department of Astronautical Engineering. Istanbul technical university, faculty of aeronautics and astronautics. 2021. 37 p.
  2. Murnaghan M. Study of minimum length, supersonic nozzle design using the Method of Characteristics. Master’s Th esis. Escola Superior d’Enginyeries Industrial, Aeroespacial i Audiovisual de Terrassa (ESEIAAT). Terrassa, June 2019. 71 р.
  3. Asha S., Dhathri Naga Mohana G., Sai Priyanka K., Govardhan D. Design of Minimum Length Nozzle Using Method of Characteristics. Int. J. of Engineering Research & Technology (IJERT). ISSN: 2278-0181 Vol. 10, Iss. 05, May 2021.
  1. Гогиш Л.В. Исследования коротких сверзвуковых сопел. Изв. АН СССР. Механика жидкости и газа. 1966. № 2. С. 175—180.
  2. Сергиенко А.А., Собачкин А.А. Профилирование коротких сверхзвуковых круглых сопел. Изд. вузов. Авиац. техника. 1990. № 2. С. 62—64.
  3. Sreenath K.R., Mubarak A.K. Design and analysis of contour bell nozzle and comparison with dual bell nozzle. IJRE. 2016. Vol. 03, № 06. Р. 52—56.
  1. Genin C., Schneider D., Stark R. Dual-Bell Nozzle Design. Notes on Numerical Fluid Mechanics and Multidisciplinary. 2021. Vol. 146. P. 395—406. https://doi.org/10.1007/978-3-030-53847-7
  2. Emelyanov V.N., Volkov K.N., Yakovchuk M.S. Unsteady Flow in a Dual-Bell Nozzle with Displacement of an Extendible Section from the Initial to Working Position. Fluid Dynamics. 2022. Vol. 57, Suppl. 1. P. 35—45. https://doi.org/10.1134/S0015462822601267
  1. Genin C., Stark R. Experimental Study on Flow Transition in Dual Bell Nozzles. J. of Propulsion and Power. 2009. № 2. P. 497—502.
  1. Ihnatiev O.D., Pryadko N.S, Strelnikov G.O., Ternova K.V. Traction characteristics of a shortened Laval nozzle with a bell-shaped nozzle. Tech. Mech. 2022. № 3. P. 35—46.
  1. Krushna B., Srinivasa Rao P., Balakrishna B. Analysis of dual bell rocket nozzle using Computational Fluid Dynamics. Int. J. of Research in Engineering and Technology. 2013. Vol. 02, Iss. 11. Р. 412—417. https://doi.org/10.15623/ijret.2013.0211060
  1. Joshi P., Gandhi T., Parveen S. Critical Designing and Flow Analysis of Various Nozzles using CFD Analysis. Int. J. of Engineering Research & Technology (IJERT). 2020. Vol. 9, Iss. 2. Р. 421—424.
  1. Strelnikov G., Pryadko N., Ihnatiev O., Ternova K. Choice of a turbulence model for modeling complex flows in rocket engine nozzles. Novel Research in Sciences. 2022. 10, Iss. 5. Р. 1—4.
  2. Strelnikov G., Ihnatiev O., Pryadko N., Ternova K. Gas flow in a shortened laval nozzle with a bell-shaped nozzle. Tech. Mech. 2022. № 2. P. 39—46. https://doi.org/10.15407/itm2022.02.039
  3. Stolarski T., Nakasone Y., Yoshimoto S. Engineering Analysis with ANSYS Software. 2nd ed. Butterworth-Heinemann, 2018. 553 p.
  1. Ternova K.V., Strelnikov G.O., Pryadko N.S., Katrenko M.O. Effect of the length of truncated nozzle with a tip on its thrust characteristics. Tech. Mech. 2022. № 4. P. 26—34. https://doi.org/10.15407/itm2022.04.026
  2. Коваленко Н.Д. Управление сверхзвуковыми газовыми потоками в реактивных соплах. Киев: Наук. думка, 1992. 206 с.
  3. Коваленко Н.Д., Харитонов В.В. Взаимодействие сверхзвукового потока с цилиндрическим препятствием. Прикладные задачи гидрогазодинамики и теплообмен в энергетических установках. Киев, 1988. С. 25—29.
  4. Ігнатьєв О.Д., Стрельников Г.О., Прядко Н.С, Василів С.С. Керування газовими потоками в ракетних двигунах. Технічна механіка. 2021. № 2. С. 60—77. https://doi.org/10.15407/itm2021.02.060
  1. Jones W.P., Launder B.E. The prediction of laminarization with a two-equation model of turbulence. Int. J. of Heat and Mass Transfer. 1972. Vol. 15. P. 301—314. https://doi.org/10.1016/0017-9310(72)90076-2
  2. Wilcox D.C. Reassessment of the Scale Determining Equation for Advanced Turbulence Models. AIAA Journal. 1988. Vol. 26, № 11. P. 1299—1310. https://doi.org/10.2514/3.10041
  3. Menter F.R. Influence of Freestream Values on k-ω Turbulence Model Predictions. AIAA Journal. 1992. Vol. 30, № 6. P. 1657—1659. https://doi.org/10.2514/3.11115
  4. Menter F.R. Two-Equation Eddy-Viscosity Turbulence Models for Engineering Application. AIAA Journal. 1994. Vol. 32, № 8. P. 1598—1605. https://doi.org/10.2514/3.12149
  5. Абрамович Г.Н. Прикладная газовая динамика. Изд. 5. Москва: Наука, 1991. 597 с.
  6. Strelnikov G.A., Pryadko N.S., Ternova K.V. Wave structure of the gas flow in a trunkated nozzle with a long bell-shaped tip. Tech. Mech. 2023. № 1. P. 40—53. https://doi.org/10.15407/itm2023.01.040
  7. Pryadko N.S., Strelnikov G.A., Ternova K.V. Flow in a shortened Laval nozzle with a bell-shaped tip. American J. of Engineering Research (AJER). 2022. Vol. 11, Iss. 10. P. 24—31.
  8. Сергєєв П.В., Білецький В.С. Комп’ютерне моделювання технологічних процесів переробки корисних копалин (практикум). Маріуполь: Східний видавничий дім, 2016. 119 с.
  9. Pryadko N.S., Strelnіkov H.O., Ternova K.V. Research of supersonic flow in shortened nozzles of rocket engines with a bell-shaped tip. Space Sci. & Technol.2024. Vol. 30, № 1. Р. 3—13.
  10. Прядко Н.С., Стрельников Г.О., Тернова К.В. Вплив кута входу до дзвоноподібного насадку укороченого круглого надзвукового сопла ракетного двигуна на його імпульсні характеристики. Косм. наука і технологія. 2024. № 3(148). С. 53—60. https://doi.org/10.15407/knit2024.03

Пов’язаний запис

Книги Наукові монографії Українська наукова книга іноземною мовою

ЕКОНОМІЧНА НЕРІВНІСТЬ КРІЗЬ ПРИЗМУ ФІНАНСІВ В УКРАЇНІ

Книги Наукові монографії

Шевченко і світова література

Книги Наукові монографії

Основи розрахунку та діагностики зварних конструкцій