Математическую модель аспиранта ФТФ оценили в Роскосмосе
14 Января 2021

Молодой ученый физико-технического факультета ТГУ Александр Кирюшкин занял первое место на конкурсе «Молодежь и будущее авиации и космонавтики» и был отмечен дипломом Государственной корпорации по космической деятельности «Роскосмос». Его работа «Численное моделирование сопряженной задачи определения внутрибаллистических параметров в ракетных двигателях на твердом топливе» позволяет получить более точную картину процессов, происходящих в камере сгорания.

В XII Всероссийском межотраслевом молодежном научно-техническом конкурсе «Молодежь и будущее авиации и космонавтики» приняли участие более 500 молодых ученых, специалистов, аспирантов и студентов-представителей более ста организаций Москвы и 36-ти регионов России.

При производстве ракетных двигателей на твердом топливе (РДТТ) приоритетным является численное моделирование процессов, так как эксперимент сложно поставить из-за больших температур (порядка 3000°К) и быстротечности процессов. Производство самих РДТТ и проведение серии экспериментов для сбора статистики – тоже дорогостоящая процедура, а продукты горения таких двигателей токсичны и плохо сказываются на окружающей среде. Поэтому стадию эксперимента стараются свести к минимуму. 

Формы двигателяКроме того, существует разница между РДТТ и жидкостными ракетными двигателями – у твердотопливных нельзя контролировать тягу. Если в жидкостных двигателях для увеличения тяги можно просто впрыснуть больше топлива, то зависимость тяги от времени для РДТТ определяется строго его геометрией. 
aleksandr-kiryushkin_TSU.jpg

В настоящее время для описания сложных физико-химических процессов, происходящих в ракетном двигателе на твердом топливе, применяют упрощенные модели, которые не позволяют достоверно описать всё происходящее в камере сгорания. Поэтому аспирант Александр Кирюшкин под руководством профессора кафедры математической физики ФТФ ТГУ Леонида Минькова решил эту модель уточнить. 

– Каждой форме двигателя соответствует своя зависимость тяги от времени и габаритов. Затем подбирается соответствующая форма шашки, которую можно определить только при помощи расчетов. Наш алгоритм позволяет это сделать более точно, достаточно быстро и для широкого круга геометрических конфигураций твердых топлив, – объясняет Александр.

Использование предложенного молодым ученым ТГУ алгоритма позволяет увеличить точность полученных результатов, что способствует снижению количества экспериментов. Дополнительно появляется возможность моделирования конфигураций твердого топлива, расчет которых с помощью существующих методик был либо проблематичен в реализации, либо давал некорректные результаты. 

В дальнейшем Александр Кирюшкин планирует усовершенствовать свою методику расчетов, чтобы можно было исследовать больше конфигураций.