Учет диссипативных сил при математическом моделировании продольных колебаний корпуса жидкостной ракеты

Abstract

С использованием усовершенствованной модели продольных колебаний многоступенчатой жидкостной ракеты-носителя (РН), в которой продольные колебания корпуса РН описаны как механические колебания многосвязной диссипативной системы “конструкция РН – жидкое топливо в баках”, проведен анализ влияния жидкого заполнения топливных баков на характеристики доминирующих гармоник продольных колебаний корпуса РН тандемной схемы компоновки ступеней. Показано, что параметры собственных продольных колебаний жидкого топлива в баках РН оказывают определяющее влияние на частоты и декременты низших тонов собственных продольных колебаний ее корпуса, играющие ключевую роль в реализации механизма потери продольной устойчивости жидкостных РН.

Із використанням удосконаленої моделі поздовжніх коливань багатоступеневої рідинної ракети-носія (РН), в якій поздовжні коливання корпуса РН описано як механічні коливання багатозв'язкової дисипативної системи “конструкція РН – рідке паливо в баках”, проведено аналіз впливу рідкого заповнення паливних баків на характеристики домінуючих гармонік поздовжніх коливань корпусу РН тандемної схеми компоновки ступенів. Показано, що параметри власних поздовжніх коливань рідкого палива в баках РН мають визначальний вплив на частоти і декременти нижчих тонів власних поздовжніх коливань її корпусу, які відіграють ключову роль у реалізації механізму втрати поздовжньої стійкості рідинних РН.

The effects of fluid filling the propellant tanks on the characteristics of the dominant harmonics of the longitudinal vibrations of the launch vehicle body with a tandem configuration of stages are analyzed using the updated model of the longitudinal vibrations of a multi-stage liquid launch vehicle (LV). This model describes the longitudinal vibrations of the LV body as the mechanical vibrations of the multi-coupled dissipative system of the LV design and the liquid propellant in tanks. It is shown that the parameters of the natural longitudinal oscillation of a liquid propellant in the LV tanks strongly affect the frequencies and decrements of deeper tones of the natural longitudinal oscillation of the LV body playing a crucial role in the mechanism of losses in the longitudinal stability of liquid rockets.